軟件無(wú)線電技術(shù)在通信領(lǐng)域的應(yīng)用探討

陳明璽 趙文新

摘要：無(wú)線通信系統(tǒng)往往需要通過(guò)不同的制式，通過(guò)在不同的頻段進(jìn)行不同的工作從而實(shí)現(xiàn)，因此它無(wú)法具有互通和兼容性。軟件無(wú)線電技術(shù)則通過(guò)構(gòu)建一個(gè)開(kāi)放性的，標(biāo)準(zhǔn)化的，規(guī)模塊的通用硬件平臺(tái)，通過(guò)軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)各種功能，從而構(gòu)建了新一代的無(wú)線通信系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：軟件無(wú)線電技術(shù)；軟件無(wú)線電技術(shù)應(yīng)用

一、軟件無(wú)線電技術(shù)概要

1、軟件無(wú)線電（Software Defined Radio，簡(jiǎn)稱SDR）是一種通過(guò)硬件作為無(wú)線通信的基本平臺(tái)，通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)把盡可能多的無(wú)線通信及個(gè)人通信功能的現(xiàn)代通信技術(shù)。

一個(gè)典型的軟件無(wú)線電平臺(tái)由以下硬件組成：射頻、中頻、基帶、信源和信令等。軟件方面有可編程力強(qiáng)的DSP器件，靈活的通信軟件對(duì)工作頻率、系統(tǒng)帶寬、調(diào)制方式、信源編碼等進(jìn)行編程控制等應(yīng)用軟件和系統(tǒng)軟件。

2、軟件無(wú)線電技術(shù)的特征

與傳統(tǒng)的通信體制相比，軟件無(wú)線電有以下幾個(gè)特點(diǎn)：

（1）系統(tǒng)功能軟件化，軟件無(wú)線電將A/D變換盡量向射頻端靠攏，將中頻以后全部進(jìn)行數(shù)字化處理，使通信功能可由軟件來(lái)控制，系統(tǒng)的更新?lián)Q代變成軟件版本的升級(jí)，開(kāi)發(fā)周期與費(fèi)用大為降低。

（2）系統(tǒng)硬件模塊化，它釆用模塊化設(shè)計(jì)，不同的模塊實(shí)現(xiàn)不同的功能，同類模塊通用性好，通過(guò)更換或升級(jí)某種模塊就可實(shí)現(xiàn)新的通信功能。

（3）利于相互關(guān)聯(lián)，不同通信系統(tǒng)都基于相同標(biāo)準(zhǔn)的硬件平臺(tái)，只要加載相應(yīng)的軟件就可完成不同電臺(tái)、不同系統(tǒng)之間的互聯(lián)。

（4）系統(tǒng)監(jiān)控方便，由于軟件無(wú)線電至少在中頻以后進(jìn)行數(shù)字化處理，通過(guò)軟件，就可很方便地完寬帶天線監(jiān)控、系統(tǒng)頻帶調(diào)整、信道監(jiān)測(cè)與自適應(yīng)選擇、信號(hào)波形在線編程、調(diào)制解調(diào)方式控制及信源編碼與加密處理。

（5）充分?jǐn)?shù)字化，從信源基帶信號(hào)到射頻信號(hào)都已盡可能實(shí)現(xiàn)數(shù)字化。

（6）完全的可編程性，通過(guò)更換程序和模塊插件來(lái)適應(yīng)多頻段和多種工作方式。

（7）多種業(yè)務(wù)可以利用可編程性可以方便且低成本增加和改進(jìn)無(wú)線通信的業(yè)務(wù)功能，移動(dòng)性的信源終端應(yīng)允許多種通信業(yè)務(wù)的接入，標(biāo)準(zhǔn)基站應(yīng)具有與公共電話交換網(wǎng)（PSTN）互通的能力及對(duì)系統(tǒng)的維護(hù)能力。

軟件無(wú)線電與軟件控制無(wú)線電的區(qū)別在于軟件無(wú)線電是開(kāi)放并且標(biāo)準(zhǔn)化的，因此研究更加容易也更加靈活，設(shè)備具有的功能不再主要依賴系統(tǒng)的構(gòu)架和硬件，轉(zhuǎn)而開(kāi)始依賴軟件環(huán)境，通過(guò)改變軟件來(lái)改變功能，使得系統(tǒng)、功能的升級(jí)或是不同系統(tǒng)間的兼容變得更加簡(jiǎn)單，升級(jí)換代所需要的時(shí)間大大縮短。而數(shù)字無(wú)線電主要依賴于硬件和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的發(fā)展，使得環(huán)境更加封閉，不利于推廣交流，一旦出現(xiàn)問(wèn)題，需要花費(fèi)相當(dāng)多的人力、物力以及時(shí)間。

二、軟件無(wú)線電技術(shù)應(yīng)用

軟件無(wú)線電技術(shù)可以使產(chǎn)品的硬件大大簡(jiǎn)化，可靠性大大提高，成本更低廉；其升級(jí)、維護(hù)、操作都盡可能的在軟件上實(shí)現(xiàn)，大大節(jié)省了人工開(kāi)支和提高了工作效率。由于軟件開(kāi)發(fā)成本低，降低了更新?lián)Q代的成本，新技術(shù)產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)也逐步從硬件轉(zhuǎn)到軟件上來(lái)。

1、軟件無(wú)線電技術(shù)在雷達(dá)上的應(yīng)用

不同單位、不同作戰(zhàn)設(shè)備工作方向不同，使用的雷達(dá)也不同，而不同的雷達(dá)對(duì)于信號(hào)、載波、頻寬、解碼等都有不同的要求，如果能使用軟件無(wú)線電，則可以大大降低后勤部門的補(bǔ)給壓力，同時(shí)一旦被解密，也可以通過(guò)更換軟件的方式保護(hù)數(shù)據(jù)和通信的正常交流。

2、軟件無(wú)線電技術(shù)在衛(wèi)星通信上的應(yīng)用

衛(wèi)星通信的覆蓋范圍廣，技術(shù)更加先進(jìn)。但由于多采用復(fù)雜、種類繁多的硬件，使得其維護(hù)的成本高，而且效率低，不能很好的適應(yīng)現(xiàn)代高科技的發(fā)展步伐和適應(yīng)社會(huì)日益多元化的的通信需求。而軟件無(wú)線電技術(shù)則可以小型模塊化，把一個(gè)大而復(fù)雜的整體拆分成多個(gè)小型化、模塊化的系統(tǒng)，降低維護(hù)成本，發(fā)現(xiàn)和解決問(wèn)題更加快速。

3、軟件無(wú)線電技術(shù)在4G上的應(yīng)用

移動(dòng)通信領(lǐng)域更新?lián)Q代速度越來(lái)越快，目前為止已經(jīng)應(yīng)用第四代移動(dòng)通信技術(shù)。在第四代移動(dòng)通信的發(fā)展中面臨與第二代及第三代移動(dòng)通信兼容的問(wèn)題。假如仍然采用以前以硬件為中心來(lái)改造通信系統(tǒng)，則會(huì)面臨通信標(biāo)準(zhǔn)很難運(yùn)用、成本太大、靈活性差、客戶體驗(yàn)銜接差等問(wèn)題。如果可以利用軟件無(wú)線電技術(shù)來(lái)更新或改進(jìn)通信技術(shù)，則可以使系統(tǒng)的實(shí)用性和靈活性大大增強(qiáng)，并與第二代及第三代移動(dòng)通信兼容性增強(qiáng)。

4、軟件無(wú)線電技術(shù)在住宅小區(qū)中的應(yīng)用

城市住宅小區(qū)是由一棟棟緊挨的高樓組成的，里面配套了健身場(chǎng)所，超市，飯店，停車場(chǎng)等設(shè)施。所以小區(qū)的管理和運(yùn)營(yíng)就尤其重要。采用軟件無(wú)線電技術(shù)對(duì)小區(qū)大門，停車場(chǎng)，水電設(shè)施進(jìn)行全方位監(jiān)控；對(duì)小區(qū)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)信號(hào)全覆蓋；住戶的大門都安裝上應(yīng)用軟件無(wú)線電技術(shù)的臉部識(shí)別報(bào)警系統(tǒng)。采用這樣的軟件無(wú)線電技術(shù)解決了目前有線監(jiān)控設(shè)備、有線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的安裝所占用寶貴的空間資源，同時(shí)也方便后續(xù)設(shè)備升級(jí)維護(hù)，和小區(qū)高效管理。

三、軟件無(wú)線電技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

1、軟件無(wú)線電技術(shù)可以提高產(chǎn)業(yè)間的大規(guī)模合作，軟件無(wú)線電技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)兼容性更好，可以形成一套國(guó)際通用的軟件無(wú)線電使用管理標(biāo)準(zhǔn)。

2、具有更加有市場(chǎng)前景的新型應(yīng)用，比如新型網(wǎng)絡(luò)教育、移動(dòng)終端的接入及應(yīng)用、APP應(yīng)用的靈活上傳及下載等。

3、軟件無(wú)線電的軟件技術(shù)可以提高自適應(yīng)頻譜管理。

4、軟件無(wú)線電將更多的向物理空間上的延伸，更加智能化。比如人工智能洗衣機(jī)，智能化手機(jī)等。這將改變目前這些行業(yè)的盈利模式和運(yùn)作方式，所以未來(lái)這些企業(yè)將更多的在軟件上投入研發(fā)資金，在軟件無(wú)線電技術(shù)中尋找屬于自己的核心技術(shù)。

軟件無(wú)線擁有的開(kāi)放、標(biāo)準(zhǔn)、靈活、更新速度無(wú)可比擬，推動(dòng)了移動(dòng)通信的迅猛發(fā)展，因此勢(shì)必會(huì)吸引越來(lái)越多的產(chǎn)業(yè)去發(fā)展、吸收、和應(yīng)用。而軟件無(wú)線電技術(shù)的下一代認(rèn)知無(wú)線電也已開(kāi)始推廣。當(dāng)一個(gè)產(chǎn)業(yè)由硬件發(fā)展轉(zhuǎn)向軟件發(fā)展時(shí)，發(fā)展與推廣的速度就將獲得大大的提升，我們需要把握和享受新技術(shù)在生活中帶給我們的方便，同時(shí)不斷積極進(jìn)取，不斷創(chuàng)新。

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（作者單位：陸軍航空兵學(xué)院）