淺析軟件無線電的體系結構及應用

許長安 華磊

摘 要：隨著計算機技術、高速數(shù)字處理技術的迅速發(fā)展軟件無線電也快速發(fā)展起來了，其基本思想是將寬帶MD/A變換器盡可能地靠近天線，把電臺的各種功能盡可能在一個開放性、模塊化的平臺上由軟件來確定和實現(xiàn)。

關鍵詞：軟件無線電；體系結構；應用

軟件無線電是JoeMitola于1991年提出的一種無線通信新概念，指的是一種可重新編程或者可重構的無線電系統(tǒng)，也就是說，無線電在其系統(tǒng)硬件不需變更的情況下，可根據(jù)不同的需要通過軟件加載來完成不同的功能。軟件無線電概念的提出立馬得到了通信、雷達、電子戰(zhàn)、導航、測控、衛(wèi)星載荷及民用廣播電視等整個無線電工程領域的廣泛關注，成為無線電工程領域具有廣泛適用性的現(xiàn)代方法。

1 軟件無線電的體系結構

軟件無線電在設計理念和結構體系上和傳統(tǒng)的無線電系統(tǒng)有著明顯的不同。軟件無線電則采用了硬件平臺與軟件平臺結合的全新體系結構，通過硬件平臺來對軟件進行編程和管理以實現(xiàn)通信功能。

⑴功能模型與功能接口。軟件無線根據(jù)不同的功能模型可分為多個不同的部分，主要包括信道集、信道編，譯碼、信息安全、服務與網(wǎng)絡支持、信源編譯和信源集。信道集包括RF信道、多波段傳播、有線互操作性及為了控制服務質量自動采用多信道模式。

軟線無線電的接口示于各個功能模型之間，主要包括：RF波形接口，與之相對的是IF接口，信號被濾波及變換為IF波形進行處理。保護比特就是加密比特，明比特就是非加密比特。網(wǎng)絡比特要符合網(wǎng)絡協(xié)議要求，源比特適用于解碼器。這些接口組成了軟件無線電的接口系統(tǒng)，形成了信源到信道之間的信號的傳輸和控制。

⑵軟件分層結構。在軟件無線電的分層結構中，通過層可把無線電的功能實體分為接口層、配置層和處理層三層。這三層結構都建立在流處理的機制上。接口層主要控制各種信息資源的輸入與輸出，是無線電平臺硬件與外部信息資源的接口。配置層主要負責存儲硬件平臺的二進制存儲信息，并接收接口層輸入的各種信息包，在信息報內(nèi)加上配制信息，然后發(fā)送給處理層。處理層主要負責對配置層信息的接收，并對其中的數(shù)據(jù)信息進行分析處理，由處理模塊的可重構模塊組成。

⑶硬件平臺。平臺模塊化是軟件無線電的重要特征之一，它是由多種功能各異的硬件模塊和軟模塊按照一定的結構構成的。軟件無線電的多功能硬件模塊主要有：1）寬帶較大的多頻段天線模塊；2）射頻信號（RF）處理模塊；3）模擬信號、數(shù)字信號轉換模塊；4）數(shù)字信號處理模塊；5）平臺控制模塊與接口。

在對軟件無線電的硬件平臺構建時必須遵循開放性、擴展性、即插即用性等原則，并且要具有對信號的并行處理機制。軟件無線電的主要硬件平臺結構包括：流水式結構、總線式結構、交換式結構等。

2 軟件無線電的應用

⑴在現(xiàn)在通信系統(tǒng)中的應用。3G通信是當今通訊系統(tǒng)中最為準確的通訊系統(tǒng)，它的完善性和規(guī)范性使之成為現(xiàn)今最常用的通訊系統(tǒng)，有著濃重的商業(yè)化。但是3G通信依然存在很大漏洞。全球化信息化的現(xiàn)代通信，存在非常大的局限性，各國并沒有消除相互之間的差異性，缺乏通訊系統(tǒng)之間統(tǒng)一的綜合標準。因此要使3G通訊完全達到全覆蓋全地區(qū)使用還需技術的進一步發(fā)展。技術的進一步發(fā)展可以分為兩類：寬帶連接，分布網(wǎng)絡。它的作用是在多個無線接收頻道中可以隨意實現(xiàn)信遞、接收、定位以及跟蹤，為通訊系統(tǒng)的發(fā)展、未來信息覆蓋提供便利。特點具有高效性、安全性及靈活多變性。

軟件無線電的另一大特點就是它強大的適應多變性，可以運用于不同系統(tǒng)軟件的需要，可以與任意接收器為基礎做出相應適用性變化。不僅方便于今后系統(tǒng)開發(fā)，更為其提供了良好平臺，減少不必要的麻煩 作為現(xiàn)在信息通訊系統(tǒng)的核心存在，軟件無線電技術必將在今后被廣泛運用。

⑵用于衛(wèi)星控制平臺。軟件無線電技術正日益廣泛地應用于現(xiàn)代通信的各個領域。隨著A/D/A器件與DsP處理器的迅速發(fā)展，使得軟件無線電技術廣泛地應用于陸上移動通信、衛(wèi)星移動通信與全球定位系統(tǒng)等。用軟件無線電技術實現(xiàn)衛(wèi)星控制平臺包括軟件無線電通用平臺的DsP技術和DSP實現(xiàn)信號調(diào)制和解調(diào)。其中軟件無線電通用平臺的DSP技術又包括TMS320C6701 DSP芯片，DSP技術在軟件平臺中的應用，調(diào)制器與解調(diào)器。DSP實現(xiàn)信號調(diào)制和解調(diào)又包括信號調(diào)制，信號解調(diào)。

軟件無線電通用測控平臺是衛(wèi)星測控平臺發(fā)展的方向，可以很好地解決原來平臺開發(fā)成本高、周期長、通用性差的問題。以新一代DsP芯片TMs32oc6ooo～為軟件無線電平臺的核心，可以很好地滿足需要，且有較大的冗余度，利用升級。

3 軟件無線電的發(fā)展方向

軟件無線電自動化程度高、擴展能力強，并能在城市復雜的電磁環(huán)境進行良好的工作，很有可能成為未來無線電檢測的主流技術。軟件無線電相比現(xiàn)有無線電通信體制具備更多的特點。軟件無線電可以實現(xiàn)多種軍用電臺的互聯(lián)，還可以接入各種軍用移動網(wǎng)絡，并能運用到多頻段多模式的手機、基站以及無線局域網(wǎng)和通用網(wǎng)關等領域，應用前景非常廣泛。

經(jīng)過近20年的推廣和全世界范圍的深入研究，軟件無線電概念不僅得到了普遍認可，而且己獲得廣泛應用；尤其是近幾年，軟件無線電的發(fā)展勢頭更猛，已觸動到無線電工程的每一個角落。可以說軟件無線電的思想已對現(xiàn)代無線電工程的設計和開發(fā)產(chǎn)生重大影響。

[參考文獻]

[1]李楊，楊平，胡健.軟件無線電技術在通信系統(tǒng)中的應用[J].2011船舶電氣及通訊導航技術發(fā)展論壇論文集，2011，10.

[2]孫倩.軟件無線電技術在通信系統(tǒng)中的應用[J].無線互聯(lián)科技，2013，07，15（O7）.