软件无线电技术的发展应用探究

软件无线电技术的发展应用探究软件无线技术相对于传统的“纯硬件电路”具有非常大的优越性，以硬件为基础，软件在可以在此之上扩展更多的通信功能，使得设备的通信功能不再硬件锁限制，并且可以大大简化设备的硬件复杂程度，提升其可靠性、维护性，耐用性，并且由于软件的可升级性以及更加优良的兼容性，因此可以大大降低开发、生产、升级换代和维护成本。

软件无线电技术是通信领域的第三次革命，前两次模拟通信和数字通信。

目前新技术的发展重点基本都已开始转移软件之上。

文章就软件无线电技术的发展和应用进行一些详细的探讨。

标签：软件无线电；软件无线电发展；软件无线电应用1 软件无线电各个系统的作用1.1 软件无线电技术与传统无线电技术的区别软件无线电与软件控制无线电的区别在于软件无线电是开放并且标准化的，因此研究更加容易也更加灵活，设备具有的功能不再主要依赖系统的构架和硬件，转而开始依赖软件环境，通过改变软件来改变功能，使得系统、功能的升级或是不同系统间的兼容变得更加简单，升级换代所需要的时间大大缩短。

而数字无线电主要依赖于硬件和系统结构的发展，使得环境更加封闭，不利于推广交流，一旦出现问题，需要花费相当多的人力、物力以及时间。

1.2 软件无线电技术硬件平台解析软件无线电是一个标准化、开放式的平台，以硬件作为基础，将编写好的指令预先录入，用以操纵硬件进而实现尽可能多的无线通信功能，可以通过改变软件的方式改变软件无线电所具有的功能，并可因此减少硬件模块的数量和复杂程度，所具备的灵活性、集中性、维护性无可比拟。

一个典型的软件无线电需要以下的硬件系统：射频、中频、基带、信源、信令，软件部分则为数字信号处理器（DSP），DSP通过录入程序，可以对带宽、频率、调制模式、信源解码等进行控制，因此DSP处理性能的强弱直接影响通信功能的数量和质量。

通过录入程序，DSP控制各个系统，实现无线电软件具体化。

1.2.1 天线天线是保证信号的基础，理论上天线最好应该能覆盖全部的通信频段，但在实际应用中，并不能做到覆盖如此多的频段，更多的时候需要能保证完美适配软件所需的、线性性能较好的频段，使用组合式多频段天线，通过测试自动寻找干扰较小，流量宽松的频段，因此就有多频段天线和宽带天线，其二者都可以为软件无线电技术提供信号的保障，而区别主要在于多频段可在分离的不同频段上工作，而宽带则意味着是连续的宽频。

而调频、信号接收、算法优化仍然是天线在无线电技术中的关键。

1.2.2 A/D、D/A转换器件由于在输入和输出之间既有模拟信号型号又有数字型号，而DSP作为数字信号处理器更加适合处理数字信息，因此在射频天线与DSP之间需要模数变换器（A/D）及数模变换器（D/A）形成具有A/D-DSP-D/A基本模型的硬件平台。

目前大多数低功耗的的A/D还不能做到同时满足速率和采样率，因此在适当的环境下会使用多条ADC。

同时为了加快处理速度，使用多频段的宽带天线和智能天线，并将A/D、D/A变换尽可能地靠近射频天线端口，将原来的基带移至中频，如果满足条件甚至可以移至射频，由于把A/D转换尽可能的向天线段靠近，因此对模拟与数字之间来回变换的还原度要求很高。

如何减少信号损失是关键的技术。

1.2.3 数字信号处理器（DSP）DSP是整个软件化的硬件核心，相当于PC上的CPU。

由于软件化，在A/D 变换后的所有处理都用DSP所编入的软件编程来实现，其中包括滤波、变频、数据处理、解调、解码、等工作，这对DSP的计算能力提出了一定的要求，尤其是一些大流量且要求高速的工作环境，比如DDC（包括数字下变频、二次采样和滤波），一个低性能的DSP几乎无法完成任务。

而对于高速信号的处理，这部分需要完成的工作有调制解调、处理比特流、编译、基带处理。

由于容易出现瓶颈，故在需要高性能时可以通过多路DSP并行解决。

1.2.4 中频处理中频处理技术用于基带与中频之间信号的变换，中频处理能力需求主要在于频率变化的程度和滤波的复杂程度，而在未来，可能可以做到基带与射频进行直接的信号沟通。

1.3 实时操作系统及软件算法优化算法是编程的灵魂，光有性能而没有一个良好的算法予以支持只会白白浪费处理器的性能，而软件能给整个系统一个完整的平台。

软件的优势是灵活、定制化容易，因此应针对不同的通信模式，开发出专门的软件环境，保证DSP处在一个优良的处理环境，最大限度的发挥DSP的性能，并在实践过程中不断改善算法，完善系统，适应新的技术，新的功能模块，提供更高效的服务而这也是软件无线电的核心竞争力之一。

2 软件无线电技术的应用无线电具有功耗低，体积小的优势，因此能在便携设备上运行，同时还可运用在复杂场所，降低硬件量，减少维护工作量，因此使用范围非常广泛，从军事到民用，从医疗到教育都有适合它们发挥的场所。

2.1 软件无线电技术在军事上的作用2.1.1 电子战软件无线电所具有的新概念，新思想在军事中有着广泛的应用，首当其冲的就是电子战。

电子战频段宽，信号种类多，而且主要以被动为主要工作模式。

以往的电子战都是以几种信号为目标进行战略设计，而如果敌方的信号的特征或者传输方式发生改变，那么就需要重新设计，部署。

效率不足，不仅需要更多的经济预算还很有可能延误战机，而软件无线电可以通过改变软件来改变工作模式，提升效率降低成本，软件无线电的下一步认知无线电则可以对此进行智能化搜索和对应，可以看见未来的电子战都在往这个方向发展。

2.1.2 雷达雷达对于军事的作用和价值无需多言，而不同单位、不同作战设备工作方向不同，使用的雷达也不同，而不同的雷达对于信号、载波、频宽、解码等都有不同的要求，如果能使用软件无线电，则可以大大降低后勤部门的补给压力，同时一旦被解密，也可以通过更换软件的方式保护数据和通信的正常交流。

2.1.3 软件无线电技术在卫星通信上的应用卫星通信的覆盖范围广，技术更加先进。

但由于多采用复杂、种类繁多的硬件，使得其维护的成本高，而且效率低，已经不能很好适应当今飞速的高速科技发展的步伐，而软件无线电技术则可以小型模块化，把一个大而复杂的整体拆分成多个小型化、模块化的系统，降低维护成本，发现和解决问题也可以更加快速。

而在加入了软件无线电技术以后，可以做到在不改变原有功能的基础上减少系统运行的成本，而且升级方式简单，也更加灵活。

2.2 软件无线电技术在民用技术领域的作用2.2.1 移动通讯移动通信是通信领域的一块大蛋糕，网络从最早的GSM，再到CDMA2000、TD-SCDMA和WCDMA，如今已经发展到了4G，即FDD-LTE和TDD-LTE，这么多代的升级已经发现了一系列的问题：2G、3G、4G的基站设备，不同制式的网络受限于硬件壁垒导致网络互不兼容，通信标准不一致，灵活度差，客户使用感受度差。

而在未来的LTE-A则有可能进行统一和兼容，因为软件无线电技术的加入，使系统更加的实用和灵活，增强与2G，3G移动通信的兼容程度，通信行业竞争异常激烈，而提升用户体验并降低成本方为上策，软件无线电技术简直可以称得上是量身定做的解决方案。

2.2.2 小区的维护管理以及智能化升级小区内配套设施完善，集成度高，而且人口密度大，财产价值高，所以对于小区的经营管理非常重要。

而如果使用采用软件无线电技术的设备对小区进行监控管理，首先可以节约大量的人力物力，其次未来小区升级智能化（人脸识别门控、自动报警、信息上传等）也相当容易，无须对核心部件更换，仅需要更换软件，同时采用无线模式，无需再次打孔穿线，方便施工。

可谓完美的小区生活管理助手。

3 软件无线电技术的发展趋势3.1 国际通用使用标准软件无线电技术本身是标准化和开放化的，相对于过于的模式兼容性强可扩展性好，十分适合作为国际通用的使用标准。

很多合作伙伴都可以对此技术进行合作开发，得到属于自己的系统，针对性强，定制程度高，资源利用效果好。

3.2 增强自适应频谱管理大多数的国家和敌区，频谱资源都已经永久分配，但是由于不能主动调频，因此很多的频谱实际利用率并不高，而软件无线电和认知无线电通过ASM可以优化空中接口，进行探测、分析，自动改变频谱、发射功率，跳转到较为空闲的频段，充分利用有限的资源，在当前不能扩大总频段的频段使用范围之时，这项技术大大的提高了资源利用率，对于移动终端无线上网的意义非常重大。

3.3 扩大通信产业的影响力每一次的重大理论技术进步都会让相关基础产业带来质的飞跃，软件无线电技术同样如此。

软件无线电技术的潜在利益会体现在不同价值链的不同层次场合上。

软件无线电技术让产业的进步标准由硬件转变成软件，发展更加迅速，而软件的产出速度与硬件不在一个层次，因此可以变相提高企业的整体进步步伐，从原来的5年一换到现在的智能化升级，无时无刻都在搜集数据，分析，应对，升级。

对于其他的产业同样如此。

3.4 物联网的基石物联网的口号是每一个物体都有自己的标志。

通过物联网，可以使用手机操作、监控、管理家中的各个家电，而这一切都需要以无线网络为基础，而软件无线电就是基础，软件无线电将更多的向物理空间上的延伸，使得物理空间物体有灵魂，更加智能化，更加可联系化，产品不再是单独的一个产品，而是一个局域网络其中一个点。

而这已经开始改变目前各个行业的赢利点，未来的企业将会把重心向软件化转移和倾斜，拥有自己的软件核心技术是立足在当前信息化浪潮的资本。

4 结束语软件无线拥有的开放、标准、灵活、更新速度无可比拟，推动了移动通信的迅猛发展，因此势必会吸引越来越多的产业去发展、吸收、应用。

而软件无线电技术的下一代认知无线电也已开始推广。

当一个产业由硬件发展转向软件发展时，发展与推广的速度就将获得大大的提升，我们需要把握和享受新技术在生活中带给我们的方便，并满怀感激的像下一技术进发。

参考文献[1]王军，李少谦.认知无线电：原理、技术与发展趋势[J].中兴通讯技术，2007（3）.[2]赵勇.认知无线电的发展与应用[J].电讯技术，2009（6）.[3]鲁艳玲，徐立勤，吴志忠.软件无线电结构模型及关键实现技术[J].数字通信，2000（1）.[4]马建仓，牛奕龙，陈海洋.盲信号处理[M].国防工业出版社，2006.[5]刘云学.认知无线电中的频谱感知技术研究[D].山东大学，2009.。