GNU Radio軟件無線電技術（簡體書）

《GNU Radio軟件無線電技術》首先介紹軟件無線電技術的發展背景和歷程，然後對一些常見的軟件無線電平台進行詳細的介紹（第1章）；其次介紹軟件無線電技術中的主要理論，包括信號採樣理論、多速率信號處理技術、數字濾波器技術以及軟件無線電的基本結構等（第2章）；接著，針對GNURadio軟件無線電中的軟硬件平台進行詳細的介紹（第3章），並給出GNURadio軟件無線電系統環境在Ubuntu上的安裝與測試方法（第4章）；隨後，介紹GNURadio中的附帶工具和功能軟件，重點介紹GRC的使用方法，以及如何使用GRC和Python來開發通信系統（第5、 6章）；在此基礎上，《GNU Radio軟件無線電技術》還詳細分析基於C++語言來開發信號處理模塊的問題（第7章），同時對QPSK&GMSK調製方式、OFDM無線傳輸以及MIMO技術的GNURadio仿真實現進行詳細的介紹和分析（第8章）；最後，《GNU Radio軟件無線電技術》對常見的基於GNU Radio的軟件無線電科研項目（OpenBTS、Hydra和GQRS）進行深入的分析和探討（第9章）。
《GNU Radio軟件無線電技術》可以為那些想通過構建GNURadio平台來開發和驗證自己的創新想法或創新實踐的科研和工程人員提供系統性的知識脈絡和開發思路。

按照傳統的無線電產品開發思路，當有新技術出現或版本需要升級時，要開發新的專用芯片來支持，這往往會帶來巨大的投資風險，導致製造商和運營商對新技術持觀望態度，從而限制了新技術的快速應用和推廣。而軟件無線電技術能夠提供一種新的解決方案，該技術由Joseph Mitola於1992年首次提出，受到業界的廣泛關注。與傳統的無線電技術相比，該技術不必設計、開發新型專用芯片，即可驗證新技術的性能，如信號發生、調製／解調、信道編譯碼等信號處理過程以及協議棧均可由軟件實現，而不需要硬件電路的支持。由於軟件無線電具有設備可重配置的特性，所以改變了傳統的基於硬件和麵向用途的產品設計與開發方法，把信號的數字化處理盡量靠近天線側，能夠在前端硬件配置不變的情況下通過編寫軟件實現新的功能。軟件無線電的這一特點有利於新技術的發展，也有利於新技術的應用和推廣。同時軟件無線電技術為無線電技術領域的眾多科研與工程人員提供了很好的開發和研究平台，可以非常容易地在搭建的軟件無線電平台上驗證各種創新設計和科學設想的可行性，從而可以讓科研工作者將更多的精力集中在創新思路的構建上。
GNU Radio軟件無線電技術是採用GNU Radio開源軟件平台、普通PC和廉價的硬件前端來開發各種軟件無線電應用的一門技術。其中，GNU Radio是一個開源的無線電平台的軟件包。它是由Eric Blossom發起的一個完全開放的軟件無線電項目，旨在鼓勵全球技術人員積極參與到這一領域的協作與創新。GNURadio的開發主要是基於Linux操作系統，採用C++編程語言結合Python腳本語言進行編程，也可以將它移植到其他的操作系統上。而硬件前端一般採用USRP（Universal Software Radio Peripheral）套件來實現。該套件通常由天線、射頻前端、模數／數模轉換器以及通用數字信號處理器組成。
GNU Radio軟件無線電技術可以理解為開源軟件的自由精神在無線領域的延伸，開放性和低成本是其最大的優勢。低成本使得技術人員和資金不太充裕的研究機構可以像購買PC一樣擁有一套能自由進入頻譜空間的軟硬件系統，從而為更廣泛的技術創新打下基礎。在GNU Radio的郵件討論組中每天都有來自世界各地的用戶對各種相關技術問題的討論，這些用戶包括學生、大學教師、軟硬件工程師、無線工程師、業餘無線電愛好者，而這些人正是推動技術進步的主力。GNURadio的開放特性也是其具有廣泛吸引力的重要因素，同時也是其生命力的源泉。由於代碼和技術資料完全開放，人們可以了解到其運作的所有細節，並可自由地對其進行修改和開發。在這種開放的氛圍之下，人們取得的知識、成果可以得到充分的交流共享，更有益於創新。

目錄
前言
第1章緒論1
1.1軟件無線電發展概述1
1.1.1背景1
1.1.2軟件無線電概念及關鍵技術2
1.1.3軟件無線電研究現狀3
1.1.4存在的問題探討5
1.2軟件無線電平台介紹6
1.2.1 GNU Radio 6
1.2.2 SORA 7
1.2.3 Open Air Interface 14
參考文獻17
第2章軟件無線電基本理論20
2.1信號採樣理論20
2.1.1採樣定理21
2.1.2帶通信號採樣定理22
2.2多速率信號處理23
2.2.1整數倍抽取23
2.2.2整數倍內插25
2.2.3採樣率分數倍變換27
2.3數字濾波器27
2.3.1數字濾波器設計基礎28
2.3.2半帶濾波器28
2.3.3積分梳狀濾波器29
2.4軟件無線電基本結構30
2.4.1數字下變頻30
2.4.2數字上變頻31
參考文獻32
第3章GNU Radio軟件無線電平台33
3.1 GNU Radio平台綜述33
3.2 GNU Radio軟件架構35
3.3 GNU Radio硬件平台37
3.3.1 HackRF 38
3.3.2 bladeRF 39
3.3.3 USRP 40
3.4 USRP硬件平台42
3.4.1 USRP母板43
3.4.2 USRP2母板45
3.4.3 USRP子板46
參考文獻49
第4章GNU Radio的安裝50
4.1安裝需求50
4.2 Linux下的安裝50
4.2.1安裝Ubuntu 10.10操作系統50
4.2.2在Ubuntu 10.10系統下安裝GNU Radio 52
4.3安裝後的測試53
4.3.1連接檢測54
4.3.2程序測試56
4.3.3圖形界面GRC的測試60
參考文獻61
第5章GNU Radio的使用62
5.1引言62
5.2使用系統附帶工具及功能軟件62
5.3使用GNU Radio仿真64
5.4使用圖形化信號處理開發工具GRC 64
5.4.1 GRC簡介64
5.4.2核心概念64
5.4.3 GRC使用要點66
5.4.4 GRC使用舉例68
參考文獻71
第6章使用Python開發GNU Radio應用程序72
6.1 Python 72
6.1.1 Python語言簡介72
6.1.2 GNU Radio中的Python 77
6.2編程概念77
6.2.1低通濾波器音頻記錄機77
6.2.2撥號音發生器78
6.2.3 QPSK解調器78
6.3第一個Python代碼例程79
6.4編程指南81
6.4.1 Python如何調用C++程序81
6.4.2 GNU Radio模塊82
6.4.3選擇、定義和配置功能塊83
6.4.4模塊的階層結構85
6.4.5並行流程圖87
6.4.6 GNU Radio的擴展和工具89
6.4.7流圖的控制89
6.4.8非流圖應用91
6.4.9高級主題91
參考文獻95
第7章使用C++開發GNU Radio信號處理模塊96
7.1 C++編程規範96
7.1.1編輯規範96
7.1.2設計規範100
7.2模塊結構102
7.3信號處理模塊的編寫103
7.3.1關鍵知識點103
7.3.2基於C++的開發方法108
7.3.3第一個模塊112
7.4圖形界面的使用116
7.5外部庫文件的使用121
7.6 Octave和MATLAB的使用122
7.6.1 Octave的使用122
7.6.2 MATLAB的使用124
7.7版本控制127
參考文獻129
第8章GNU Radio無線傳輸實現範例131
8.1 GNU Radio調製方式實現131
8.1.1 DQPSK&QPSK調製方式實現131
8.1.2 GMSK調製方式實現140
8.2 GNU Radio的OFDM無線傳輸145
8.2.1系統框圖和MAC幀的構成145
8.2.2物理層147
8.2.3開發和調試方法151
8.2.4 OFDM系統實驗結果及分析153
8.3 GNU Radio的MIMO技術155
8.3. 1 mux參數的含義156
8.3.2代碼示例158
參考文獻164
第9章GNU Radio科研項目166
9.1 GNU Radio科研項目概述166
9.2 GNU Radio科研項目介紹166
9.2.1 OpenBTS項目166
9.2.2 Hydra項目180
9.2.3認知無線電壓縮頻譜感知項目183
9.2.4其他應用191
參考文獻191
附錄A main_usrp_tx.py 193
附錄B demo_usrp_rx.py 198