前 言

作为无线电工程的现代方法，软件无线电（software defined radio，SDR）不仅在工程领域获得广泛应用，也为通信的教学和研究提供了实用的软、硬件平台。本书基于美国国家仪器有限公司的LabVIEW（laboratory virtual instrument engineering workbench）和通用软件无线电外设（universal software radio peripheral，USRP），共设计12个实验，内容涵盖“通信系统原理”和“无线通信基础”这两门通信工程专业必修课程中的重要概念和关键技术。

在具体实验设计中，本书力求减少传统的验证型实验，而增加系统级设计型、综合型实验，帮助学生更好地理解关键知识点，使学生能在实验中培养和提升工程实践能力。从而将传统教学中教师“以知识为本”的讲授模式转化为学生“以研究为本”的学习模式，把研究中的纯“软”（软件仿真）理论研究转化为现实可以听得见声、看得见影的“硬”（硬件平台）实际系统。在感受真实无线信号的过程中，激发学生的学习兴趣，锻炼学生的动手能力，培养学生的创新思维。     第1章介绍软件无线电的基本概念和本书使用的LabVIEW+USRP 软件无线电平台。这章可帮助学生了解什么是软件无线电，并对LabVIEW+USRP 软件无线电平台形成初步认识。第2章具体介绍软件平台LabVIEW，从图形化编程软件的界面组成、常用函数与控件、数据类型等方面概述其基本使用方法。第3章介绍LabVIEW 中通信常用的部分虚拟仪器，它们在后面实验中扮演重要角色。第4 章介绍硬件平台USRP 的基本操作。

第5章包括6个基础实验，分别为幅度调制实验、频率调制实验、信源编码实验、数字调制解调实验Ⅰ、数字调制解调实验Ⅱ和信道编码实验（分组码）。幅度调制和频率调制是两种常见的模拟调制方式，完成的频率调制实验接收端可以收听到真实广播电台的节目。通过信源编码实验可实现对音频文件的编码。数字调制解调实验Ⅰ需要在软件平台上完成两种常见数字调制方式（BPSK 和QPSK）的仿真。数字调制解调实验Ⅱ进一步完成BPSK 和QPSK在硬件平台上的实现。信道编码实验（分组码）需要实现对一个JPEG 图像文件的（7, 4）线性分组码的编解码。

第6章包括6个高级实验，分别为信道编码实验（卷积码）、分集实验、均衡实验、扩频实验、正交频分复用实验和多输入多输出系统实验。信道编码实验（卷积码）需要实现对一个JPEG 图像文件的（2, 1, 5）卷积码的编解码。分集实验需要完成选择式合并、等增益合并、最大比值合并三种分集接收算法。均衡实验需要利用最小均方误差准则设计一种线性均衡器。扩频实验需要完成直接序列扩频和解扩。正交频分复用实验需要完成OFDM 调制与解调。多输入多输出实验中，须级联多台USRP 来搭建2×2 多输入多输出系统。

为方便教师和学生使用本实验教程，书中对每个实验的介绍统一分为4个部分：实验目标、实验环境与准备、实验介绍、实验任务。其中，实验目标简洁说明本实验将要完成的系统功能和实验意义；实验环境与准备列出实验所需设备和预备基础知识；实验介绍关注整个实验系统，在帮助学生对整个程序有全面了解的基础上，重点介绍程序中关键模块，帮助学生在编程时能做到得心应手；实验任务具体描述待完成的各个程序的实现方法、使用和验证方法。

将课堂上所学的理论知识完整地应用于实验中是本书的特色之一。因此，在课堂上学完一章知识后，可以在本书中找到对应的实验来巩固所学的知识，加深对课堂理论知识的理解。本书中大部分实验是通过USRP 硬件来实现真实无线链路的数据发送和接收，可以感受到真实无线信号，体验从信源到信宿一个完整的无线通信系统的实现流程。

本书由李丞统筹，李丞、熊磊、姚冬苹编写。本书得到美国国家仪器有限公司的大力帮助和支持，在此表示感谢！此外，北京交通大学的费丹、杨汨、裘凯迪、张伟华、杨美荣、廖佳纯、宋美荣、田宇、黄邦彦、王涛等结合自己的研究工作，对本书的编写和校对也做出了重要贡献，在此一并感谢！由于时间仓促，加上编者水平有限，书中不足之处在所难免，敬请读者批评指正。