軟件無線電技術(shù)初探

【摘要】軟件無線電技術(shù)是用現(xiàn)代化軟件來操縱、控制傳統(tǒng)的“純硬件電路”的無線通信，打破了長(zhǎng)期以來設(shè)備的通信功能的實(shí)現(xiàn)僅僅依賴于硬件發(fā)展的格局。本文就從軟件無線電的優(yōu)勢(shì)、軟件無線電技術(shù)在軍事通信和移動(dòng)通訊中的應(yīng)用三方面來對(duì)軟件無線電技術(shù)進(jìn)行初步探析。

【關(guān)鍵詞】軟件無線電;軍事通信;移動(dòng)通信

當(dāng)今，通訊系統(tǒng)正由模擬體制向數(shù)字體制轉(zhuǎn)變，這為無線電通訊的發(fā)展創(chuàng)造了有利條件，但傳統(tǒng)的通過硬件設(shè)備改造升級(jí)來完成無線通信新技術(shù)改革的方法帶來了很多問題，限制了無線電技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，為了解決這一困境，軟件無線電應(yīng)運(yùn)而生，具有著傳統(tǒng)的硬件無線電通信設(shè)備所無法比擬的優(yōu)勢(shì)。

一、軟件無線電的優(yōu)勢(shì)

1.具有降低開發(fā)成本和周期的作用

傳統(tǒng)的無線通信系統(tǒng)在對(duì)技術(shù)和產(chǎn)品進(jìn)行開發(fā)時(shí)，針對(duì)的只是單一的標(biāo)準(zhǔn)，從標(biāo)準(zhǔn)相對(duì)穩(wěn)定到設(shè)計(jì)和開發(fā)專用芯片，再到產(chǎn)品設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)需要一年以上的時(shí)間，開發(fā)周期長(zhǎng)，開發(fā)成本高，同時(shí)這種情況也導(dǎo)致標(biāo)準(zhǔn)制定過程中，許多新的技術(shù)都無法得到合理的應(yīng)用，限制了新技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，也使商用產(chǎn)品和當(dāng)時(shí)技術(shù)水平之間存在著較大的差異。而軟件無線電的應(yīng)用，能為技術(shù)和產(chǎn)品的研究和開發(fā)提供一個(gè)新概念和通用無線通信平臺(tái)，在很大程度上縮短了開發(fā)周期，降低了開發(fā)成本，使產(chǎn)品能夠和技術(shù)水平同步發(fā)展。

2.具有優(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，主要體現(xiàn)在它能極其輕松地完成系統(tǒng)功能的拓展與升級(jí)，但是由于網(wǎng)絡(luò)無線電技術(shù)是以模塊化、通用化、標(biāo)準(zhǔn)化的硬件支持平臺(tái)為基礎(chǔ)的，所以它在硬件方面能夠拓展的空間并不大，其優(yōu)秀的拓展性主要集中在軟件方面。

另外，軟件無線電技術(shù)也為系統(tǒng)的升級(jí)和拓展提供了便利，只需要對(duì)相應(yīng)的軟件進(jìn)行升級(jí)或者拓展就可以了，而且與改進(jìn)和優(yōu)化硬件相比，升級(jí)和拓展軟件要簡(jiǎn)單得多;最重要的是，借助軟件工具可以根據(jù)實(shí)際需求來實(shí)現(xiàn)各種通訊業(yè)務(wù)的拓展。

3.具有極強(qiáng)的靈活性

軟件無線電技術(shù)具有可重配置性，從而在很大程度上增強(qiáng)了其靈活性。目前，從基帶信號(hào)到射頻信號(hào)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了完全的數(shù)字化，這就使得軟件無線電技術(shù)可以通過更換軟件模塊來適應(yīng)多種工作頻段和多種工作方式。

同時(shí)，良好的多頻段天線和可控制的多頻段和多功率的射頻轉(zhuǎn)換能力，使得軟件無線電對(duì)復(fù)雜的環(huán)境需求具有良好的適應(yīng)性，可由軟件編程來改變 RF 頻段和帶寬、傳輸速率、信道接入方式、業(yè)務(wù)種類及加密方式、接口類型。

二、軟件無線電技術(shù)在軍事通信中的應(yīng)用

無線通信之所以在現(xiàn)代通信中占據(jù)著重要的位置，與其設(shè)備簡(jiǎn)單、便于攜帶、易于操作等特點(diǎn)是分不開的，也是這些獨(dú)有的優(yōu)勢(shì)使其被廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，以軍事領(lǐng)域?yàn)榇?，它是各軍種、各部隊(duì)中必不可少的重要通信手段，

軟件無線電這個(gè)術(shù)語(yǔ)最初是被美軍提出的，當(dāng)時(shí)正處于海灣戰(zhàn)爭(zhēng)時(shí)期，多國(guó)部隊(duì)各軍種進(jìn)行聯(lián)合作戰(zhàn)時(shí)，在互通互聯(lián)的操作上遇到了難題，不僅通信互通性差，反映速度慢，而且寬帶太窄、速率也太低，使得聯(lián)合作戰(zhàn)的關(guān)鍵技術(shù)受到了嚴(yán)重的影響，由此美軍開始制定具體的計(jì)劃來研究基于數(shù)字信號(hào)處理器、軟件可編程、模塊化、多模式并具有波形重新配置能力的通用軟件無線電臺(tái)——易通話，此電臺(tái)幾乎具備了美軍所有使用過的電臺(tái)包括話音通訊電臺(tái)、數(shù)據(jù)通信電臺(tái)的所有功能，實(shí)現(xiàn)了不同種類無線電臺(tái)之間的通信。

軟件無線電臺(tái)從其誕生至今，已經(jīng)成為能使不同國(guó)家或者說同一國(guó)家的不同軍種之間相互通信而沒有障礙的新技術(shù)。自20世紀(jì)70年代開始，可編程軟件無線電臺(tái)正式被列入研制項(xiàng)目中，目前已經(jīng)取得了突破性的發(fā)展，有不少的數(shù)字式軟件可編程無線電臺(tái)已經(jīng)被投入使用并且收效甚好。

另外，傳統(tǒng)的數(shù)字電臺(tái)以硬件為主，軟件無線電臺(tái)在許多關(guān)鍵技術(shù)上對(duì)其進(jìn)行了改進(jìn)，例如：對(duì)模數(shù)轉(zhuǎn)化器進(jìn)行了改進(jìn)，使其轉(zhuǎn)換率和動(dòng)態(tài)工作范圍得到了大幅度的提升;對(duì)嵌入式處理器進(jìn)行了改進(jìn)，提高了其處理的速度和能力，使數(shù)字信號(hào)處理器能夠完成調(diào)制解調(diào)器的功能;對(duì)以編程技術(shù)為目標(biāo)的技術(shù)進(jìn)行了開發(fā)，使軟件的功能性獨(dú)立于基礎(chǔ)硬件之外?？傊?，隨著科技的迅速發(fā)展與進(jìn)步，無線電臺(tái)將有望使軍用電臺(tái)獲得新的定義。

三、軟件無線電技術(shù)在移動(dòng)通信中的應(yīng)用

軟件無線電概念從提出至今，已經(jīng)從最初的軍事領(lǐng)域開始向民用領(lǐng)域擴(kuò)展，但是在民用通信方面卻存在著許多的問題，例如：新老通訊體制并存，增加了不同體制系統(tǒng)在互聯(lián)方面的復(fù)雜程度與困難程度;各種通訊設(shè)備大量涌現(xiàn)，使無線電頻譜擁堵情況越來越嚴(yán)重;傳統(tǒng)的以硬件為基礎(chǔ)的無線通信系統(tǒng)已經(jīng)難以滿足新時(shí)代發(fā)展的需要。只有采用軟件無線電技術(shù)才能對(duì)這些問題進(jìn)行有效解決，下面就從三方面來介紹軟件無線電技術(shù)在移動(dòng)通信中的應(yīng)用。

1.用于蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)

在蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)中，軟件無線電的發(fā)射與其他系統(tǒng)相比較，有所不同。

它在發(fā)射前，要先對(duì)可用的傳輸信道進(jìn)行劃分，探測(cè)傳播路徑，對(duì)適合信道進(jìn)行調(diào)制，將電子控制下的發(fā)射波束指向正確的方向，選擇合適的功率，做完這些才能進(jìn)行發(fā)射。至于接收也同樣如此，它能對(duì)當(dāng)前信道和相鄰信道的能量分布進(jìn)行劃分，也能對(duì)輸入傳輸信號(hào)的模式進(jìn)行識(shí)別，通過自我適應(yīng)抵消干擾，對(duì)所需信號(hào)多徑的動(dòng)態(tài)特征進(jìn)行估計(jì)，對(duì)多徑的所需信號(hào)進(jìn)行相干合并和自適應(yīng)均衡，對(duì)信道調(diào)制進(jìn)行柵格譯碼，然后通過FEC譯碼糾正剩余錯(cuò)誤，最大限度的降低誤比特率

2.用于設(shè)計(jì)多頻多模的移動(dòng)終端

對(duì)于不同的標(biāo)準(zhǔn)需要用不同的軟件來適應(yīng)，需要通過軟件設(shè)置的調(diào)整來改變信道接入方式或者調(diào)制方式。

軟件無線電技術(shù)可以設(shè)計(jì)出靈活的通信終端，使不同制式的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)能用同一部終端，不僅為用戶提供了極大的便利，也在一定一定程度上降低了運(yùn)營(yíng)商的成本，促進(jìn)了移動(dòng)通信技術(shù)的持續(xù)發(fā)展。

3.用于第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)

軟件無線電技術(shù)在第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)中的應(yīng)用主要包括三方面：

（1）為第三代移動(dòng)通信手機(jī)與基站提供了一個(gè)開放的、模塊化的系統(tǒng)結(jié)構(gòu);

（2）產(chǎn)生了各種信號(hào)處理軟件，包括：各類無線信令規(guī)則與處理軟件、信道糾錯(cuò)編碼軟件、信號(hào)流變換軟件、信源編碼軟件、調(diào)制解調(diào)算法軟件等;

（3）實(shí)現(xiàn)了智能天線結(jié)構(gòu)，包括DOA在內(nèi)的空間特征矢量的獲得、每射頻通道權(quán)重的計(jì)算和天線波束賦形。

四、結(jié)語(yǔ)

總之，軟件無線電技術(shù)有著傳統(tǒng)數(shù)字無線電所無法比擬的優(yōu)勢(shì)，在將來的發(fā)展和應(yīng)用上一定會(huì)越來越廣泛，特別是在第四代移動(dòng)通信的普及和推廣道路上，軟件無線電技術(shù)一定會(huì)貢獻(xiàn)越來越多的力量。

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