軟件無線電技術(shù)

朱瑞平

江蘇中智顧問有限公司，江蘇鹽城224002

摘要 軟件無線電技術(shù)是一種功能多元化化的系統(tǒng)，它靈活多樣并且有機地融合了硬件、軟件以及無線電技術(shù)。軟件無線電技術(shù)基于模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化、通用化的硬件支持平臺，借助于軟件編程程序?qū)崿F(xiàn)了無線電臺的多功能化。軟件無線電技術(shù)的基本思想就是讓A/D模塊向天線模塊靠攏，并借助于軟件的優(yōu)勢來實現(xiàn)無線電特性的多元化，讓通信系統(tǒng)能夠不再受到硬件的束縛，能夠在硬件通用和系統(tǒng)穩(wěn)定的狀態(tài)下實現(xiàn)軟件功能的多樣化。

關(guān)鍵詞 軟件無線電；高性能總線技術(shù)；DSP 數(shù)字處理

中圖分類號TN91 文獻標(biāo)識碼A 文章編號 1674-6708（2012）61-0179-01

1 軟件無線電技術(shù)的優(yōu)勢

軟件無線電技術(shù)具有眾多的優(yōu)勢，歸納起來主要有以下幾個方面：1）易于實現(xiàn)系統(tǒng)的模塊化。軟件無線電技術(shù)的基本設(shè)計思想就是模塊化設(shè)計理念。利用該技術(shù)，非常實現(xiàn)通信系統(tǒng)個的模塊化設(shè)計。通信系統(tǒng)的硬件平臺和電氣接口方面均嚴(yán)格遵循開放和統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，如果需要進行維護或者提升系統(tǒng)性能，僅僅通過更換某一個模塊便可以實現(xiàn)，而不需要更新整個系統(tǒng)；2）全面的數(shù)字化。軟件無線電技術(shù)能夠為我們提供優(yōu)秀于當(dāng)前任何一個數(shù)字通信系統(tǒng)的全面數(shù)字化的通信系統(tǒng)。這主要是因為軟件無線電技術(shù)數(shù)字化處理的重點便是通信系統(tǒng)的基帶信號、射頻段以及中頻段；3）功能的軟件化。軟件無線電技術(shù)除了必需的具有良好通用性的硬件支持平臺之外，其他的各種功能均能夠通過軟件編程的方式來實現(xiàn)。一般情況下，軟件編程可以實現(xiàn)以下這些功能，主要包括：信源編碼、解碼方式以及可編程的射頻頻段、中頻頻段、信道解調(diào)方式與信道調(diào)制方式等等；4）優(yōu)秀的可拓展性。軟件無線電技術(shù)具有非常優(yōu)秀的可拓展性，不管是系統(tǒng)功能的拓展，還是系統(tǒng)功能的升級，均可以非差輕松地完成。由于軟件無線電技術(shù)基于模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化、通用化的硬件支持平臺，因此在硬件方面的可拓展性不大，其優(yōu)秀的可拓展性主要體現(xiàn)軟件方面。如果想要對系統(tǒng)進行升級或者拓展僅僅需要對相應(yīng)的軟件進行升級或者拓展即可，非常方便。升級和拓展軟件要比改進和優(yōu)化硬件電路簡單許多。借助于軟件工具，能夠根據(jù)實際需求來實現(xiàn)各種通信業(yè)務(wù)的拓展。

2 軟件無線電的關(guān)鍵技術(shù)

之所以軟件無線電具有傳統(tǒng)數(shù)字電臺無法比擬的優(yōu)勢，其中應(yīng)用了諸多關(guān)鍵技術(shù)。也正是由于這些關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用，可保持電臺功能以及款頻段的靈活性。以下將對幾種關(guān)鍵技術(shù)進行具體分析：1）開放式體系結(jié)構(gòu)。在軟件無線電系統(tǒng)中，硬件設(shè)計建立在開放式總線結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，硬件與軟件均處于開放狀態(tài)，例如電氣接口與物理接口，根據(jù)通用的模塊標(biāo)準(zhǔn)進行設(shè)計。目前，基于通信的開放結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)基本建立起來，但是軟件無線電技術(shù)中的適時數(shù)字信號處理、高性能信號處理等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)尚處于初級探索階段；2）中頻處理。在發(fā)射端的中頻處理中，基本實現(xiàn)已調(diào)基帶信號和中頻信號的轉(zhuǎn)換，這種轉(zhuǎn)換功能主要通過計算離散時間點來實現(xiàn)。對于接收端的中頻處理部分，如寬帶數(shù)字濾波，可以從業(yè)務(wù)波段中選擇，恢復(fù)到中等帶寬的用戶信道，并將信號轉(zhuǎn)換為基帶。通過濾波以及頻率交換的復(fù)雜程度，體現(xiàn)中頻段對處理能力的需求狀況，這一功能需要通過數(shù)字辦法來實現(xiàn)；3）實時軟件處理。在軟件無線電系統(tǒng)的多工作技術(shù)實現(xiàn)過程中，應(yīng)實時納入全新功能軟件。雖然當(dāng)前存儲器的容量已經(jīng)比較大，但是所有軟件存儲其中仍承受較大壓力，因此軟件無線電系統(tǒng)可以通過特定的用戶入口端實現(xiàn)實時新功能軟件的裝載，通過重新分配、組構(gòu)軟件資源，重組軟件功能，這就要求通信協(xié)議以及軟件的通用性、標(biāo)準(zhǔn)性；4）開放式總線結(jié)構(gòu)。傳統(tǒng)的硬件平臺結(jié)構(gòu)屬于流水線式，在這一結(jié)構(gòu)中，各模塊采取實際硬件電路互連形式。一般情況下，各個模塊之間緊密耦合。如果系統(tǒng)涉及到功能的改變，就需要增加或者減少某一個模塊，這就會帶來結(jié)構(gòu)中的變化。但是由于不具備開放性，因此也無法滿足軟件無線電技術(shù)的要求。鑒于此，人們在PC技術(shù)發(fā)展中受到啟發(fā)，提出了基于總線互連的系統(tǒng)，在相應(yīng)系統(tǒng)中應(yīng)用VME總線標(biāo)準(zhǔn)。尤其在軟件無線電系統(tǒng)中，通過應(yīng)用VWE總線標(biāo)準(zhǔn)，進一步支持軟件無線電的擴展性、開放性平臺發(fā)展；5）寬帶模數(shù)（A/D）或者數(shù)模（D/A）轉(zhuǎn)換。在軟件無線電系統(tǒng)中，最理想的ADC位置應(yīng)該與射頻天線盡量靠近，以此更精準(zhǔn)地接收模擬信號，實現(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)換，最大限度獲得可編程性。在A/D或者D/A技術(shù)轉(zhuǎn)換中，應(yīng)考慮以下幾點要素：量化噪聲、采樣方式、采樣效率、數(shù)值與效應(yīng)等。當(dāng)前，在軟件無線電系統(tǒng)的A/D或者D/A技術(shù)中，最大的困擾就是ADC采樣速率難以滿足軟件無線電的高精度、高速率要求，將成為今后努力方向。

3 軟件無線電技術(shù)在4G發(fā)展中的應(yīng)用

隨著3G技術(shù)的日益發(fā)展與成熟，目前已經(jīng)在市場運營中取得一定成績。當(dāng)前，國際電信聯(lián)盟（ITU）已經(jīng)著手準(zhǔn)備“第四代移動通信標(biāo)準(zhǔn)”的制定，并逐漸達成共識，將移動通信系統(tǒng)與其他系統(tǒng)相結(jié)合，如WLAN、無線局域網(wǎng)等，4G技術(shù)應(yīng)運而生。隨著4G技術(shù)的產(chǎn)生，數(shù)據(jù)傳輸效率將進一步提高，并可提供更豐富、更廣泛的任務(wù)，最終實現(xiàn)局域網(wǎng)、廣播、電視、商業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)、藍(lán)牙等無縫銜接、兼容發(fā)展。在發(fā)展4G的諸多關(guān)鍵技術(shù)中，軟件無線電技術(shù)是承載4G發(fā)展的橋梁。隨著各種先進技術(shù)的交疊發(fā)展，更利于降低開發(fā)風(fēng)險，因此未來發(fā)展的4G技術(shù)必須滿足各種類型產(chǎn)品的需要，軟件無線電技術(shù)恰好滿足產(chǎn)品多樣性需求，既可降低開發(fā)4G的風(fēng)險，又支持更多系列產(chǎn)品的開發(fā)。另外，由于軟件無線電技術(shù)減少了硅芯片的應(yīng)用，可有效降低成本，更利于推廣使用。在4G技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)支持方面，由于通信系統(tǒng)選擇的是基于IP全分組形式基礎(chǔ)上的數(shù)據(jù)傳輸流，因此IPv6將成為下一代的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議?？傊?，隨著計算機技術(shù)、通信技術(shù)以及微電子技術(shù)的快速發(fā)展，必然能夠有效解決軟件無線電技術(shù)發(fā)展中遇到的困難，讓軟件無線電技術(shù)在未來4G通信技術(shù)中獲得更好的發(fā)展空間。

參考文獻

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