软件无线电的兴起_特点及其关键技术
软件无线电
软件无线电软件无线电技术是指利用计算机软件技术实现无线电设备的控制、信号处理和通讯操作。
它的出现对无线电通讯技术的发展起到了重大的推动作用，使得无线电通讯技术向着数字化、智能化、高效化的方向不断发展。
软件无线电技术的起源可以追溯到20世纪80年代，当时计算机技术的发展以及数字信号处理技术的进步为软件无线电技术的兴起提供了技术基础。
1983年，美国开发了第一套软件无线电系统——软件电台（Software Radio），该系统通过DSP芯片实现了数字信号的采集、处理和发送。
这套系统的出现标志着软件无线电技术进入了实用化阶段。
软件无线电技术的主要特点是可编程性、可重构性和灵活性。
这些特点使得软件无线电可以符合不同的使用场景和应用需求。
比如，可以根据不同的频段、不同的调制方式以及不同的传输速率进行定制，实现智能化控制和自适应调整。
软件无线电技术的应用领域非常广泛，其中最主要的包括：航空航天、国防军事、广播电视、移动通信等。
在航空航天领域，软件无线电技术可以用于卫星通信、飞行控制、导航等方面，提高了通信的可靠性和精度；在国防军事领域，软件无线电技术可以用于军事通信、雷达和电子战等方面，提高了作战效率和战场指挥的精度；在广播电视领域，软件无线电技术可以用于数字电视、数字音频广播等方面，提高了广播电视的质量和体验；在移动通信领域，软件无线电技术可以用于3G、4G、5G等无线通信标准，提高了通信速率和网络容量。
软件无线电技术的发展趋势主要是数字化、网络化和智能化。
数字化是指数字信号处理技术的不断发展，使得传输速率和信道利用率不断提高；网络化是指软件无线电技术不断向网络化方向发展，构建起基于IP网络的无线电通信系统；智能化是指软件无线电技术逐步引入人工智能和机器学习技术，实现了更智能的调制方式、自适应调整和故障预测等功能。
当然，在软件无线电技术发展的过程中也会遇到很多挑战，如信号干扰、频谱管理问题、网络安全和隐私问题等。
软件无线电技术的现状与发展趋势
软件无线电技术的现状与发展趋势摘要：自1990年代初以来,移动通信范畴的一场新技术革命悄然呈现,这是以软件无线电为特征的新一代通信系统的研讨与开发。
软件无线电技术是第三代移动通信系统和军用无线电的发展趋势。
本文主要引见了软件无线电的概念,软件无线电的关键技术,软件无线电的使用以及软件无线电的发展趋势。
关键词：软件无线电；信号处理；频谱管理一、软件无线电的概述软件无线电具有现有无线通信系统所不具有的许多优点,因而具有宽广的使用前景。
在军事使用中,软件无线电技术可以完成各种军用无线电台的互联互通,软件无线电系统可以衔接到各种军事移动通信网络；在民用中,多频段多形式手机通用手机,多频段多形式手机通用基站,无线局域网和通用网关都是软件无线电的应用领域。
软件无线电的各种通信功用是经过软件完成的,因而新的无线通信系统和新产品的开发将逐步转向软件,并且无线通信产品的价值将越来越表现在软件中。
在从固定到移动,从模拟信号到数字信号范畴的第三次技术革命之后,它必将构成一个相当于计算机和程序控制交流的宏大产业。
即运用的开放性,消费的开放性和开发的开放性。
这些功用将同时为用户,制造商和科研部门带来益处。
可以经过软件编程来更改灵敏的任务形式,包括可编程射频频带宽带信号拜访形式和可编程调制形式。
因而,可以随意改动信道拜访形式,改动调制形式或接纳来自不同系统的信号。
软件工具可用于扩展效劳,剖析无线通信环境,定义所需的加强效劳和实时环境测试以及轻松升级。
集中的多个通道共享一个公共的RF前端和宽带A/D/A 转换器,以取得每个通道绝对廉价的信号处理功能。
开放式软件无线电采用开放规范总线,只要采用先进的规范总线,软件无线电才干充分利用其普遍顺应和晋级等特点。
二、软件无线电的关键技术（一）宽带/多频带天线这是软件无线电的不可替代的硬件门户,只能由硬件自身来完成,不能与软件一同加载以完成其一切功用。
这部分的要求包括:天线可以掩盖一切任务频段;功用和参数可以经过程序控制的办法进行设置。
软件无线电简介
软件无线电技术一、软件无线电的起源软件无线电(Software Radio) 这个术语,最早是美军为了解决海湾战争中,多国部队各军兵种进行联合作战时,所遇到的互联互通互操作(简称“三互”) 问题,而提出来的。
军用电台一般是根据某种特定用途设计的，功能单一。
虽然有些电台基本结构相似，但其信号特点差异很大，例如工作频段、调制方式、波形结构、通信协议、编码方式或加密方式不同。
这些差异极大地限制了不同电台之间的互通性，给协同作战带来困难。
同样，民用通信也存在互通性问题，如现有移动通信系统的制式、频率各不相同，不能互通和兼容，给人们从事跨国经商、旅游等活动带来极大不便。
为解决无线通信的互通性问题，各国军方进行了积极探索。
1992年5月，在美国通信体系会议上，MITRE公司的JoeMitola首次明确提出软件无线电的概念。
二、软件无线电概念及特点所谓软件无线电，就是说其通路的调制波形是由软件确定的，即软件无线电是一种用软件实现物理层连接的无线通信设计。
软件无线电的核心是将宽带A/D、D/A尽可能靠近天线，用软件实现尽可能多的无线电功能；其中心思想是在一个标准化、模块化的通用硬件平台上，通过软件编程，实现一种具有多通路、多层次和多模式无线通信功能的开放式体系结构。
应用软件无线电技术，一个移动终端可以在不同系统和平台间畅通无阻地使用。
软件无线电的主要优点是具有多频段、多功能通信能力和很强的灵活性，可以通过增加软件模块,很容易地增加新的功能。
它可以与其它任何体制电台实现空中接口进行不同制式间的通信,并可以作为其它电台的射频中继；还可通过无线加载来改变软件模块或更新软件；亦可以根据所需功能的强弱,取舍选择软件模块，降低系统成本,节约费用开支。
此外，软件无线电具有较强的开放性系统软件。
由于采用了标准化、模块化的结构,其硬件可以随着器件和技术的发展而更新或扩展，软件也可以随需要而不断升级。
软件无线电不仅能和新体制电台通信,还能与旧式体制电台相兼容。
通信中的软件无线电技术简介
通信中的软件无线电技术简介在现代通信系统中，无线电技术的应用越来越广泛，从短距离通信到长距离通信，从简单语音通信到复杂的数据传输，都离不开无线电技术的支持。
而软件无线电技术则是在无线电技术发展中崭露头角的一种技术，其能够通过软件方式实现无线电信号的生成和处理，可以节省设备成本，更灵活、高效地应用于各种通信场景中。
什么是软件无线电技术？软件无线电技术是一种新兴的数字通信技术，其底层实现原理是利用计算机或数字信号处理器（DSP）来实现无线电发送和接收信号的功能，而不需要传统的硬件来完成这些任务。
与传统的无线电通信系统相比，软件无线电技术具备更大的灵活性和可扩展性，可以根据需要快速配置和修改系统参数，实现多种通信模式和调制方式。
软件无线电技术的应用在无线电通信领域，软件无线电技术的应用越来越广泛，包括以下几个方面：1. 商业和消费电子软件无线电技术在商业和消费电子中有着广泛的应用，比如无线路由器、智能手机、蓝牙耳机、无线麦克风等设备，都使用了软件无线电技术。
2. 业余无线电通信业余无线电通信是一种爱好，也是一种紧急通信手段。
软件无线电技术在业余无线电中得到了广泛的应用，比如采用软件定义无线电技术的业余电台，可以实现多种通信模式和更高的带宽。
3. 军事通信军事通信是国家安全的重要组成部分，软件无线电技术在军事通信中的应用也越来越广泛。
软件无线电技术可以通过软件方式实现多种通信模式和调制方式，适应不同的战场环境和通信需求。
软件无线电技术的发展趋势软件无线电技术与现代通信技术的融合，将推动通信技术的快速发展和进步。
软件无线电技术在将来的发展中，将呈现以下几个趋势：1. 软件定义无线电技术将成为主流传统的无线电通信系统需要使用硬件电路来处理信号，其具备了固有的硬件限制，无法根据通信需求灵活配置和扩展，而软件定义无线电技术能够以软件方式实现无线电信号的发射和接收，因此将成为未来通信系统的主流技术。
2. 多天线技术将得到广泛应用多天线技术可以显著提高通信信号质量和带宽利用率，对于无线电通信领域而言，也有着重要的意义。
软件无线电技术的应用与发展
软件无线电技术的应用与发展软件无线电技术是一种基于计算机和数学算法的无线电通信方式。
随着计算机技术的不断发展，软件无线电技术在无线电通信领域的应用越来越广泛，它具有高可靠性、高度可配置性、高灵活性、高效性和可扩展性等优点，成为了无线电通信的一种重要手段。
一、软件无线电技术的应用1. 无线电通信软件无线电技术能够实现数字无线电通信，支持调制、解调和流量控制等功能，广泛应用于无线电通信设备中，如手机、射频识别设备等。
通过软件实现数字通信，不仅提高了通信的可靠性，而且能够在同样的频带宽度下传输更多的信息量。
2. 网络安全软件无线电技术在网络安全方面也有广泛的应用。
利用软件无线电技术，可以开发出基于无线电的安全通信协议，防止黑客通过无线电攻击进行网络入侵等安全问题。
同时，软件无线电技术可以用于信息采集、定位等方面，有助于网络安全的维护。
3. 物联网在物联网领域，软件无线电技术还可以应用于感知网络、自适应网络、智能传感器网络等多种场合。
通过软件无线电技术，可以实现低功耗、低速率的无线通信，支持多种传输协议和网络拓扑结构，适应不同的物联网应用场景。
二、软件无线电技术的发展1. 硬件平台软件无线电技术的发展与硬件平台的不断升级息息相关。
在过去，软件无线电技术需要借助外界的射频器件、数字信号处理器等硬件平台进行实现，但随着计算机硬件方面的技术进步，现在的软件无线电技术可以直接运行在计算机上，而无需额外的硬件平台。
2. 计算机性能软件无线电技术在不断地提高计算机的运算速度和运算能力上也得到了很大的提升。
现在的计算机可以很好地处理数字信号和算法，在软件无线电技术实现中发挥了至关重要的作用。
3. 通信协议软件无线电技术的广泛应用还需要有更加开放、通用的通信协议来支持。
而这些通信协议需要不断地更新和升级，以适应不断发展的无线电通信技术和需求，成为推动软件无线电技术发展的重要因素。
三、软件无线电技术的挑战1. 安全性问题软件无线电技术的应用具有一定的安全性风险。
《软件无线电技术》PPT课件
3.2 软件无线电结构数学分析化
•数学分析的必要性
1. 要掌握一个软件模块的数据吞吐量、响应时间及其他 参数，对存储器、缓存空间和可处理资源进行量化，要 求数学分析。 2. 当重用自己软件库（或第三方）的软件时，会引起系 统性能下降，甚至崩溃，要用数学模型来刻画快速涌现 的技术。 3. 用拓扑结构特性研究SDR结构，可提高即插即用结构 的应用和资源的有效重用。
•美国
•SPEAKeasy：研制多频段、多模式电台(MBMMR)，已 完成两个阶段(Ⅰ、Ⅱ) •MMITS论坛(后更名为SDRF论坛) •PMCS(Programmable Modular Communication System)
研究基于SDR技术的3G系统的多频段多模式手机与基 站。
•中国
提出了3G标准TD-SCDMA，SDR技术是其关键技术之一。
1.6主要研究机构及其应用进展
1.1 软件无线电的基本思想
•由来
•基本思想:在尽可能靠近天线的地方使 用宽带A/D和D/A变换，并且尽可能多地 用软件来定义无线功能 •软件无线电台=高速计算机+天线 •无线电通信的一次革命 •模拟无线电（1G）
•数字无线电（2G） •软件无线电（3G）
所有的无线通信系统均可基于一种通用 可编程硬件平台，工作频段、编解码方式、 调制解调方式、加密解密算法、多址方式等 均可编程，通过注入不同的软件，形成不同 标准的软件无线电终端或基站。这样的无线 电台既可以与现有的其他无线电台进行通信， 还能在不同的无线电系统之间起到“无线电 网关”的作用，保证各种无线通信业务的无 缝集成。
• FIRST(Flexible Integrated Radio Systems Technology) 计划用SDR技术设计多频/多模可编程手机
软件定义无线电技术的特点与应用
软件定义无线电技术的特点与应用随着无线通信的快速发展，软件定义无线电技术成为了近年来的热点技术。
软件定义无线电技术已经广泛应用于国防、民用通信设备和科学研究等领域，具有更高的灵活性、可重构性和可扩展性等优点，成为现代通信系统的重要组成部分。
本文将从特点、应用两个角度着手，探讨软件定义无线电技术的内涵。
一、软件定义无线电技术的特点1、灵活性高软件定义无线电技术，顾名思义，软件控制着整个无线电设备的运转。
因此，与传统模拟电路相比，软件定义无线电技术具有极高的灵活性，便于随时更改无线电信号的调制方式，以适应各种通信标准、不同用户的需求以及不同的通信环境。
2、可重构性强与传统无线电设备需要更改硬件结构相比，软件定义无线电设备可以在不更改硬件架构的情况下进行重新编程，实现更改设备的功能模块或实现新技术的添加。
这具有非常重要的意义。
因为现代通信技术变化得非常快，利用软件定义无线电技术，可以快速地添加新的功能模块。
3、成本较低与传统无线电设备相比，软件定义无线电设备减少了大量的硬件设计，因此可以大大降低设备的成本。
同时，软件定义无线电技术可以使用通用的计算机硬件来实现，避免了专门开发特定硬件的高昂成本。
二、软件定义无线电技术的应用1、军事通信软件定义无线电技术在军事领域获得了广泛的应用。
利用软件定义无线电设备，可以适应不同的战斗环境，实现多种调制方式和复杂的通信信号处理，提高战争期间的通信快速性和可靠性。
而且这种技术的隐蔽性能够很好的保证军事通信的安全性。
2、民用通信设备软件定义无线电技术在民用领域的应用也越来越重要。
这种技术具有较高的灵活性，可以兼容现有的通信系统，并更好地地服务于公共通信。
比如，在天气恶劣的时候，利用软件定义无线电技术，可以实现无人机通信控制，可以实时跟踪和监控船舶、农作物、天气等数据，提高应急救援能力。
3、科学研究软件定义无线电技术在科学研究领域的应用也越来越广泛，它能够涉及到多种频谱的信号处理操作。
浅析软件无线电发展现状及关键技术的研究报告
浅析软件无线电发展现状及关键技术的研究报告软件无线电是基于计算机软件的数字信号处理技术，实现无线电通信的新型技术。
与传统的硬件无线电相比，它具有灵活性、可扩展性、可重构性、可编程性等优点，可以适应不同频段、不同协议的要求，为无线电通信技术发展提供了全新的思路。
目前，软件无线电技术已经得到了广泛的应用，包括通信、雷达、导航等领域。
在通信领域，软件无线电技术可以实现无线网络的优化和管理、卫星通信、无线电广播等应用。
在雷达领域，软件无线电技术可以实现目标探测、跟踪和识别等功能。
在导航领域，软件无线电技术可以实现精确定位和导航功能。
当前，软件无线电技术的瓶颈主要在于以下几个方面：1. 软件无线电系统的复杂度：软件无线电实现的功能越多，所需软件的复杂性就越高。
因此，研发一个较为复杂的软件无线电系统需要投入大量的人力、物力和时间。
2. 实时处理：软件无线电处理过程中，需要较高的实时性和稳定性。
但是当软件无线电系统的计算量增大时，会出现处理速度慢、处理延迟高等问题。
3. 带宽限制：软件无线电处理数据的速度和处理带宽在一定程度上受到计算机硬件配置和通信网络带宽的限制。
为了突破这些瓶颈，目前的软件无线电技术研究主要集中在以下几个方面：1. 基于并行计算的设计：通过在不同的计算机上分别运行软件无线电处理模块，可以缓解计算量大、处理速度慢的问题。
2. 优化算法的设计：研究新的处理算法，能够在保证处理速度的同时，保证数据处理的精度和可靠性。
3. 增加硬件对软件无线电的支持：将计算机和无线电硬件模块相结合，提高软件无线电系统的实时性和可靠性。
4. 引入人工智能技术：采用人工智能技术，增强软件无线电系统的自适应能力和自学习能力，提高系统性能和可靠性。
总之，软件无线电技术发展的趋势是不断完善和优化软件算法、结合计算机和硬件模块的设计、增强自适应能力和自学习能力以及跨平台技术的发展。
随着软件无线电技术不断的完善和优化，将会有更多的应用场景被开发出来，它的发展前景非常广阔。
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软件无线电的兴起、特点及其关键技术Ξ查光明 倪成凯 孙科维(电子科技大学通信与信息工程学院,四川成都,610054)摘 要 回溯了软件无线电的起源动因和发展过程,讨论了软件无线电的主要特点和应用领域,重点介绍了软件无线电实现的关键技术与器件,认为世界第三次电子技术革命将是软件无线电技术.关键词 软件无线电;移动通信;互连;互通;互操作【中图分类号】T N914,T N92915【文献标识码】A【文章编号】1005—7188(2003)03-0137-051 软件无线电的起源1.1 软件无线电源于军事通信的需求软件无线电(S oftware Radio )这个术语,最早是美军为了解决海湾战争中,多国部队各军兵种进行联合作战时,所遇到的互联互通互操作(简称“三互”)问题,而提出来的.以往美军的军事通信装备无论是工作频段、通信体制、信息传输格式等方面,在陆、海、空三军都是各自为政,互不兼容.导致在联合作战时各军兵种间无法进行快速沟通、互传信息情报,结果仅是名义上的联合作战,而实际上只是各军兵种的简单参战,形成不了真正意义上的“联合”作战.就工作频段而言,陆军主要工作在30MH z ～88MH z ,空军主要工作在108MH z ～176MH z ,而海军和海航在225～400MH z 以及三军共用的短波2MH z ～30MH z 频段.陆、海、空三军上述频段的简单划分,虽然解决了三军间的相互干扰问题,但三军联合作战时互联、互通、互操作问题显然难于解决.通过海湾战争,充分暴露了军事通信互通性差、反应速度慢、带宽太窄、速率太低等一系列影响联合作战的关键技术问题.在1992年5月美国通信体系会议上,Joseph Mi 2tola 首次提出软件无线电(SWR.S oftware radio )概念.1995年IEEE C ommunication Magazine 出版了软件无线电专集.同年美国防部高级研究局(DARPA )提出了SPE AK easy 计划,又称“易通话”计划.该计划的最终目标是开发一种能适应联合作战的三军统一的多频段、多模式、多功能电台,即M BM MR (Multi -Band Multi -M ode Radio )电台.“易通话”计划分三个阶段来实施,第一阶段(SPE AK easy Ⅰ)主要完成预研和需求分析;第二阶段(SPE AK easy Ⅱ)则完成模型样机的开发,并进行靶场演示验证;第三阶段(SPE AK easy Ⅲ)则进入装备研制和采购.目前正处于第三阶段,并开发满足三军装备需求的多频段多模式联合战术无线电系统(J TRS ),计划于2004年装备部队(计划执行进程如表1所示).据美军称,一旦J TRS 电台开发成功,若未经特许,任何军兵种不得采购其他体制的电台,也就是说J TRS 电台将成为未来美军三军互联互通的主要战术通信装备.美军的这一行动从军用需求方面大大推动了M BM MR 电台的开发进程,也有力促进了软件无线电技术的迅猛发展.1.2 民用移动通信网络需求是软件无线电发展的巨大驱动力民用移动通信的需求是软件无线电技术进步与发展的巨大驱动力.移动通信经历了第一代(1G )模拟系统,第二代(2G )数字系统(G S M 和基于IS -95的C DMA ),直至目前第三代(3G )个人通信系统开发研制.无论是用户,还是运营商,都希望建立一个全球统一的标准来实现无缝隙覆盖通信体系.国际电联(IT U )在第三代移动通信体制标准制订过程中,世界各国政府和各大集团公司提交多种提案,经国际同行专家们多次考评、论证、反复协调后仍保留了三种基本提案,即确定了美国的C DMA -2000、欧洲的W -C DMA 、中国的T D -SC DMA.而下一代(3G 或4G )移动通信网络的需求将是:多频段、多模式、多功能、多媒体的模块化体系,要求模块即插即用.软件无线电(SWR )技术领域的发展能满足新一代移动网络的这些需求.当软件无线电在军事通信中得到731Ξ收稿日期:2003-02-21基金项目:中国人民解放军总装备部某军用保密型号项目.作者简介:查光明(1936～),男,云南玉溪人,教授,博士生导师.曾任电子部移动通信专家组成员,邮电部移动通信专家组成员,国家计委移动通信工程中心专家评审组副组长,主要从事移动通信与扩跳频通信技术研究.第12卷第3期2003年7月 云南民族大学学报(自然科学版)Journal of Y unnan University for Nationalities (Natural Sciences Edition )V ol.12,NO.3Jul.2003 表1 联合战术无线电系统计划表年月主要发展19979美国国防部副部长签署JT RS决策备忘录,启动JT RS计划,并要求成立一个美国联合项目办公室19979五角大楼宣布美国陆军将永久领导J TRS的采办计划,美国空军担任该项目第一个三年的项目管理者199711J TRS项目的作战需求文件(ORD)草稿1997四季度联合需求监督委员会(JROC)确认联合任务需求报告(M NS)1998一季度建立联合项目办公室19982美国国防部长办公室宣布,2000年以后将不再批准任何不属于J TRS系列的无线电台采办1998二季度联合需求监督委员会(JROC)批准联合作战需求文件(ORD)19986Raytheon公司获得价值550万美元宽带网络无线电台系统合同,该系统有助于定义J TRS 19987～8美国国防资源委员会命令陆军承担J TRS的所有预算投资19989M otorola公司获得一个研制数字模块化无线电台(DMR)的合同,作为J TRS的前身199811Raytheon公司获得一个研制DMR的合同,作为J TRS的前身199811美国国防部建议在今后六年给J TRS预算增加2.7亿美元19992以波音公司为首的企业集团和美陆军签定了一个共同投资300万美元,进行J TRS系统的规划和设计的协议.(该企业集团包括波音公司\Harris公司、朗讯公司、RAC A L通信公司、Autometric 公司、R ockwell科学中心、Viasat公司、X etron公司)19992模块化软件可编程无线电台集团(MSRC)获得价值150万美元的J TRS项目第一阶段合同. (MSRC包括Raytheon公司、ITT公司宇航通信部、R ockwell C ollins公司、M orconi宇航系统公司C NI部、R ooftop通信公司)1999二季度开始J TRS功能结构研究1999四季度选定结构定义2000一季度进行结构演示/确认2000一季度完成功能结构研究2001一季度完成结构演示/确认2001二季度研制成功数字模块化无线电台(M DR)2000～2004部署可进行网络连接的宽频段联合战术无线电台(J T)应用的同时,一些有远见的通信专家亦看好民用移动通信市场需求,1996年发起了M MITS论坛(模块化多功能信息变换系统),至1998年,G S M MOU的软件无线电版本提出了向3G演进可能性的论述. 1999年4月IEEE JS AC出版了关于软件无线电的选集.同年国际无线电科学家联合会,在日本举行了软件无线电会议.此后成立了软件无线电技术工作组,集中关注S DR(S oftware Defined radio)在3G实现的可能性.民用软件无线电的发展状况如图1所示.软件无线电(SWR)是指一种全部可编程的无线电技术.图1中C OTS Handset属于ASIC基带可编程,HF STR -2000是基带可编程短波数字通信系统.由ASIC 实现中频(IF)数字接入的蜂窝基站(SWR Cell Site),和由FPG A和DSP实现IF数字接入的SPE AK easy-Ⅱ,都属于S DR,代表国际软件无线电现阶段软化程度较高水平.Virtual Radio是灵活性更高的通信处理器来实现IF数字接入,代表目前S DR的最好水平.在天线后射频(RF)直接采样的数字化处理是未来理想软件无线电的目标.由以上可见军事通信与民用移动通信市场需求是软件无线电技术进步与发展的推动力.是解决目前无线通信多标准、多模式兼容工作和互操作性,频率资源共享的最佳途径.2 软件无线电框架结构按国际软件无线电软件化程度评判的四级标准,即零级(无可编程部件)、一级(基带可编程)、二级(中频IF可编程,含零中频方式)、三级(射频可编831云南民族大学学报(自然科学版) 第12卷程)的四级划分标准,我们给出二级,软件无线电体系结构的框架原理图,也就是军用SPE AK easy Ⅱ电台的框架结构如图2所示. 图中除天线、射频发射、接收模块未能实现可编程外,从中频(含零中频)至基带的全部数字信号处理过程,均由可编程和软件实现.其内容包括从中频采样后各种类型的信号调制、解调、解扩(DS )、解跳、同步、相关运算、滤波、信道编解码、语音、数据编译码、信道控制、电台功能控制、信息安全等均由可编程器件及软件完成.3 软件无线电的主要特点具有多频段、多功能通信能力和很强的灵活性.软件无线电可以通过增加软件模块,很容易地增加新的功能.它可以与其它任何体制电台实现空中接口进行不同制式间的通信,并可以作为其它电台的射频中继.还可通过无线加载来改变软件模块或更新软件.亦可以根据所需功能的强弱,取舍选择软件模块.降低系统成本,节约费用开支.具有较强的开放性系统软件.软件无线电由于采用了标准化、模块化的结构,其硬件可以随着器件和技术的发展而更新或扩展.软件也可以随需要而不断升级.软件无线电不仅能和新体制电台通信,还能与旧式体制电台相兼容.这样,既延长了旧体制通信系统的使用寿命,也保证了软件无线电本身有很长的生命周期.支持网络的功能强,网络结构能灵活改变.4 实现软件无线电的关键技术4.1 多频段、多波束天线与宽带RF 信号处理软件无线电的工作频率范围应尽可能地覆盖2～2800MH z.天线应该能覆盖10倍频程(如0.4～3G H z ),有两种选择方案:①对于每个系统和不同波段使用单独的天线;②采用多模式组合天线.此外,要求能高质量、低成本、大范围的接收射频信号,需要在射频进行数字化处理.但就目前IC 芯片技术性能而言,在射频进行采样并数字化处理尚无实现的基础,故把采样与数字化处理放到中频进行,而从模拟射频发展为数字射频尚待较长期的努力.4.2 宽带A/D 变换器软件无线电的关键特征之一,就是使A/D 变换器尽可能靠近射频端,但目前的器件水平只能在中频对模拟信号进行采样(数字化),中频信号的带宽通常在十几兆到几十兆,这种数字化有别于一般工程中的模数变换,要求具有相当高的抽样频率、位数和一定的动态范围.根据采样定理,A/D 变换器的抽样频率fs 应大于2Wa (Wa 是被抽样信号的带宽).在实际中,由于A/D 变换器件的非线性、量化噪声、失真及接收机噪声等因素的影响,一般选取:fs >2.5Wa ,位数的选取需要满足一定的动态范围及数字部分处理精度的要求.就目前器件水平而言,要实现几十兆赫的带宽,必须采取多个A/D 和D/A 器件并联使用.如前所述,软件无线电需要宽带、高频、高精度、高抽样频率、高动态范围的模数变换.由于芯片技术所限,目前还不能实现RF 数字化,而把数字化采样点放在中频末端.一般情况下,高精度的A/D 变换器,其抽样频率的最大值相对较低.4.3 高速数字信号处理高速数字信号处理(DSP )阵列主要完成中频、基带信号处理、调制解调、比特流处理和编、解码等工作.如有跳频或扩频,还需要完成解扩(DS )与同步、解跳与FH 同步.考虑到扩频信号的扩频/解扩是相对独立的部分,采用可编程的专用芯片来完成,同时也能保持软件无线电系统的结构通用性和良好的适应性.由于DSP 技术发展非常快,因此,上述各项功931第3期 查光明 倪成凯等:软件无线电的兴起、特点及其关键技术能目前均可由DSP及可编程FPG A器件来完成,经宽带A/D变换后的数据流速率高达几十至上百兆比每秒,对数字中频信号进行滤波、变频等处理需要几百甚至上千兆次/每秒的运算资源和几十至几百兆比每秒的I/O速度.因此须采用高速并行的DSP 多处理器或专用集成电路,才能达到要求.可编程模块主要由DSP,FPG A,FIR专用芯片、存储器、I/0接口组成,可实现x.25物理层中数据比特流的透明传输.按照不同的数据处理流程可将DSP模块的功能划分为:与终端的数据交换、自适应调制解调、信道环境分析和管理、自适应频率估计、选择和校正、SS B调制解调、频率交换等.可编程模块实现技术的关键是DSP及FPG A芯片的选择.目前在软件无线电技术中常用的商用32位DSP器件水平如表2所示. 表2 软件无线电技术中常用的商用32位DSP器件表型号制造商速度和时钟单片内容ADSP21062ADI 40MF LOPS120MIPS40MH z32K字节RAMT MS320C32TI 40MF LOPS20MIPS40MH z512字节RAMT MS320C40TI 25MIPS50MH z2K字节T MS320C80TI2G OPS12K字节DSP96002摩托罗拉60MF LOPS20MIPS40MH z2K字节程序2×512字节数据RAMDSP32C AT&T 25MF LOPS12.5MIPS50MH z1.5K字节RAM 注:MF LOPS-兆次浮点运算/每秒;MIPS-兆条指令/每秒;G OPS-千兆次运算/每秒5 应 用近几年软件无线电技术在电子战方面的成功应用,使人们对它产生了浓厚的兴趣.由于软件无线电具有现有无线通信体制所不具备的许多优点,它有着广泛的应用前景.军用方面,软件无线电技术可实现各种军用电台的互连、互通、互操作;并可接入各种军用移动通信网.在民用方面,多频段、多模式移动电话通用手机、多频段多模式移动电话通用基站、无线局域网及通用网关等都是软件无线电的应用领域.它在现代通信及其产品中也有着广泛的发展前途。