軟件無(wú)線電在衛(wèi)星通信中的應(yīng)用

摘要：隨著現(xiàn)代化技術(shù)以及信息化手段的飛速發(fā)展，社會(huì)已經(jīng)進(jìn)入到了全新的發(fā)展階段中，這也為衛(wèi)星系統(tǒng)的發(fā)展起到了良好的促進(jìn)作用，特別是在當(dāng)前的信息化戰(zhàn)爭(zhēng)條件當(dāng)中，衛(wèi)星通信所起到的作用被進(jìn)一步凸顯出來(lái)，而站在實(shí)際情況的角度上來(lái)看，目前衛(wèi)星系統(tǒng)中所涉及到的設(shè)備種類越來(lái)越多，后續(xù)維護(hù)管理工作的開(kāi)展也過(guò)于復(fù)雜，而為了更好的促進(jìn)衛(wèi)星通信的穩(wěn)定發(fā)展，就應(yīng)當(dāng)將軟件無(wú)線電將衛(wèi)星通信有效結(jié)合在一起，促進(jìn)衛(wèi)星通信的智能化轉(zhuǎn)變。因此，文章首先對(duì)軟件無(wú)線電的主要特點(diǎn)加以明確;其次，對(duì)軟件無(wú)線電中的關(guān)鍵技術(shù)手段展開(kāi)深入分析;在此基礎(chǔ)上，提出軟件無(wú)線電在衛(wèi)星通信中的應(yīng)用措施。

關(guān)鍵詞：軟件無(wú)線電;衛(wèi)星通信;應(yīng)用措施

引言：

衛(wèi)星通信由于自身具備著傳輸質(zhì)量高、覆蓋范圍廣以及通信容量大等多種特征，特別是在信息化社會(huì)環(huán)境中，衛(wèi)星通信更是起到了至關(guān)重要的作用。同時(shí)，衛(wèi)星通信作為整體天基信息系統(tǒng)中至關(guān)重要的組成部分，在當(dāng)前的社會(huì)環(huán)境中已經(jīng)得到了較為全面的發(fā)展優(yōu)化，這也使得衛(wèi)星通信系統(tǒng)當(dāng)中的設(shè)備種類越來(lái)越多，后續(xù)管理工作與維護(hù)工作的開(kāi)展也十分復(fù)雜，導(dǎo)致衛(wèi)星通信系統(tǒng)始終處在更新?lián)Q代的過(guò)程中，無(wú)法跟隨現(xiàn)代科技高速發(fā)展的步伐，這就必須要深入探究衛(wèi)星通信的智能化發(fā)展模式。而軟件無(wú)線電具備著靈活性以及開(kāi)放性等多種特點(diǎn)，如果將其應(yīng)用在通信衛(wèi)星當(dāng)中，就可以提升有軌衛(wèi)星的使用壽命，因此，這就需要在根本上提升對(duì)于軟件無(wú)線電的重視程度，確保兩者之間能夠有效融合在一起，以此來(lái)滿足社會(huì)發(fā)展的通信需求。

一、軟件無(wú)線電的主要特點(diǎn)

早在1992年，美國(guó)就已經(jīng)提出了軟件無(wú)線電這一基本概念，最初開(kāi)發(fā)軟件無(wú)線電系統(tǒng)的主要目的，就在于能夠構(gòu)建出一種能夠滿足聯(lián)合作戰(zhàn)需求，并實(shí)現(xiàn)三軍統(tǒng)一的多功能、多模式無(wú)線電臺(tái)。而軟件無(wú)線電的本質(zhì)就是將具備著模塊化、通用性特征的可拓展硬件作為平臺(tái)，在其中進(jìn)一步加載不同類型的應(yīng)用軟件，從而實(shí)現(xiàn)不同用戶以及應(yīng)用環(huán)境提出的基本需求，保證軟件無(wú)線電所具備的各類無(wú)線通信功能可以更好的發(fā)揮出來(lái)，而其中的關(guān)鍵思想就在于將無(wú)線電的硬件進(jìn)行軟件化轉(zhuǎn)變，使得工作頻段、加密模式以及通信協(xié)議等多種功能都可以通過(guò)軟件來(lái)完成。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，這種平臺(tái)屬于一種可用軟件控制的自定義平臺(tái)，只需要采用不同的軟件模塊就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)的功能，并且這部分軟件可以進(jìn)行升級(jí)與更新，而在硬件方面，也可以像計(jì)算機(jī)設(shè)備一樣進(jìn)行升級(jí)換代與模塊更新。在軟件無(wú)線電當(dāng)中，由于各類功能都是采用軟件所實(shí)現(xiàn)的，如果需要實(shí)現(xiàn)全新的業(yè)務(wù)內(nèi)容或是調(diào)整方式，只需要在其中添加一個(gè)全新的軟件模塊即可。軟件無(wú)線電的主要特點(diǎn)，主要就體現(xiàn)在以下幾方面內(nèi)容上：首先，軟件無(wú)線電具備著較高的可重構(gòu)性，軟件無(wú)線的主要特性就在于可重構(gòu)性，系統(tǒng)可以隨著需求所產(chǎn)生的變化而改變功能，這一點(diǎn)特性也可以稱之為可編程性，軟件無(wú)線電在硬件與軟件這兩方面為系統(tǒng)重構(gòu)提供支持;其次為靈活性，這種靈活性所指的就是系統(tǒng)在改變結(jié)構(gòu)的前提下，對(duì)于可重構(gòu)性所產(chǎn)生的適應(yīng)能力，軟件無(wú)線電可以通過(guò)提升軟件模塊的方式來(lái)提升基本功能，并與其他電臺(tái)之間進(jìn)行通信，也可以當(dāng)作其他電臺(tái)中的射頻中繼;最后，則是模塊化結(jié)構(gòu)，模塊化屬于軟件無(wú)線電所具備的一種基本特點(diǎn)，可以將定義系統(tǒng)的各類任務(wù)進(jìn)一步分解為具備著獨(dú)立性的硬件模塊與軟件模塊，不同模塊之間可以通過(guò)接口并以邏輯的方式連接成對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)功能，同時(shí)，模塊化系統(tǒng)能夠通過(guò)提升模塊動(dòng)態(tài)改變功能的方式來(lái)降低與系統(tǒng)中其他模塊之間產(chǎn)生的沖突。

二、軟件無(wú)線電中的關(guān)鍵技術(shù)手段

隨著通信技術(shù)的不斷發(fā)展，可以通過(guò)軟件的應(yīng)用來(lái)全面實(shí)現(xiàn)通信系統(tǒng)所提出的功能需求，也正是由于這一特征，使得傳統(tǒng)電臺(tái)正在逐漸向著軟件無(wú)線電的方向發(fā)展優(yōu)化。主要是將軟件無(wú)線電的通用硬件平臺(tái)作為基礎(chǔ)所在，并利用軟件來(lái)定義其基本功能，在硬件構(gòu)成方面，主要包括了軟件無(wú)線電處理平臺(tái)、天線開(kāi)關(guān)陣以及可重構(gòu)寬帶天線等多方面內(nèi)容。軟件無(wú)線電處理平臺(tái)屬于核心所在，可以在射頻完成過(guò)后對(duì)信號(hào)濾波進(jìn)行放大或是更換處理，使得射頻信號(hào)能夠有效轉(zhuǎn)變?yōu)閷拵е蓄l信號(hào);而在后續(xù)的數(shù)字信號(hào)處理單元當(dāng)中，就可以針對(duì)所形成的寬帶中頻信好展開(kāi)全面處理，在實(shí)現(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)變的同時(shí)，通過(guò)信息處理軟件的應(yīng)用來(lái)有效處理各類數(shù)據(jù)信息，更加高效的完成各種任務(wù);通過(guò)專用集成電路可以有效實(shí)現(xiàn)數(shù)字波束成形以及信道化的重構(gòu)功能，使其可以更好的嵌入至ASIC元器件的數(shù)字信號(hào)處理軟件當(dāng)中，根據(jù)地面指揮控制系統(tǒng)的各類指令來(lái)全面提升太空重構(gòu)能力。而站在實(shí)際情況的角度上來(lái)看，軟件無(wú)線電中的關(guān)鍵技術(shù)主要包括以下幾種內(nèi)容：

（一）A/D/A轉(zhuǎn)換器件

在軟件無(wú)線電當(dāng)中，其核心內(nèi)容就在于數(shù)字化轉(zhuǎn)變，涉及到的各類模擬信號(hào)，也必須要經(jīng)過(guò)采樣處理后進(jìn)一步轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的數(shù)字信號(hào)，從而利用軟件來(lái)對(duì)這些信號(hào)展開(kāi)全面處理。同時(shí)，軟件無(wú)線電當(dāng)中的數(shù)字信號(hào)，也只有在轉(zhuǎn)變成模擬信號(hào)過(guò)后采能夠?qū)ζ溥M(jìn)行射頻放大處理，其中完成轉(zhuǎn)化功能的關(guān)鍵內(nèi)容就在于A/D、D/A轉(zhuǎn)換器件。而理想化的軟件無(wú)線電臺(tái)則是直接在射頻方面進(jìn)行模數(shù)變換，這就對(duì)采樣速率等方面提出了較高的要求，在目前的社會(huì)發(fā)展進(jìn)程中，大多數(shù)軟件無(wú)線電都是在中頻的基礎(chǔ)上展開(kāi)數(shù)模變化，中頻頻率一般選定在 10-10MHz。而其中對(duì)于A/D/A轉(zhuǎn)換器所提出的需求，不僅需要具備著更好的采樣效率，還應(yīng)當(dāng)保證精準(zhǔn)度，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，其中采樣值位數(shù)必須要多，以此來(lái)逐步降低量化噪音。

（二）寬帶天線的改造優(yōu)化

為了進(jìn)一步從短波進(jìn)入到微波相當(dāng)寬頻段當(dāng)中，也要保證軟件無(wú)線電所用的天線設(shè)備可以更好的覆蓋所有頻段當(dāng)中。根據(jù)這一基本需求，就必須要加大研究力度，對(duì)原本全向?qū)拵炀€的輻射特性以及工作頻段進(jìn)行智能化構(gòu)造，保證其能夠在最大程度上囊括所有應(yīng)用頻率較高的通信頻段中，保證改造完畢的全向?qū)拵炀€能夠逐步降低整體功率損耗，并且具備著優(yōu)異的接受特性。同時(shí)，這一點(diǎn)也是研制軟件無(wú)線電快帶天線的主要目的，而站在當(dāng)前寬帶天線技術(shù)水平的角度上來(lái)看，想要制造出這種類型的全向天線仍舊不夠現(xiàn)實(shí)。所以，必須要充分結(jié)合實(shí)際應(yīng)用情況來(lái)采用帶寬較窄的寬帶天線，使其可以覆蓋整體頻帶當(dāng)中，軟件無(wú)線電也可以根據(jù)基本的工作頻率選擇出相應(yīng)的天線，從而更好高效的完成信號(hào)接收與信號(hào)發(fā)射等工作。

三、軟件無(wú)線電在衛(wèi)星通信中的應(yīng)用措施

（一）解決衛(wèi)星通信系統(tǒng)的兼容性問(wèn)題

在近年來(lái)的發(fā)展進(jìn)程中，移動(dòng)衛(wèi)星通信系統(tǒng)呈現(xiàn)出一種多樣化的發(fā)展特征，而其中的中低軌系統(tǒng)當(dāng)中，其所采用的主要為小型衛(wèi)星，這部分系統(tǒng)所提供出的是具備著區(qū)域性以及全球性特征的移動(dòng)衛(wèi)星通信業(yè)務(wù)。由于其在網(wǎng)絡(luò)組成、系統(tǒng)管理以及通信體制等多方面內(nèi)容上存在著較為顯著的差異，使得不同系統(tǒng)當(dāng)中的用戶終端，很難對(duì)其他類型的系統(tǒng)進(jìn)行直接訪問(wèn)，而站在目前社會(huì)發(fā)展情況的角度上來(lái)看，只可以采用信關(guān)與網(wǎng)管來(lái)講不同衛(wèi)星系統(tǒng)連接在一起，但這種方式的連接質(zhì)量比較低，特別是在新系統(tǒng)高速發(fā)展的背景下，必然會(huì)加大終端兼容性問(wèn)題的嚴(yán)重性，而在采用小型衛(wèi)星提供業(yè)務(wù)的系統(tǒng)之中，也涉及到了終端兼容的基本需求，引發(fā)這一問(wèn)題出現(xiàn)的主要原因就在于以下兩方面因素：首先，為了保證小型衛(wèi)星通信系統(tǒng)自身所具備的通信能力與業(yè)務(wù)能力可以更好的發(fā)揮出來(lái)，全面降低在運(yùn)營(yíng)費(fèi)用方面所產(chǎn)生的損耗，就應(yīng)當(dāng)利用衛(wèi)星來(lái)為系統(tǒng)用戶提供出其所需要的服務(wù)內(nèi)容，使得用戶可以更好的接入至不同的信息系統(tǒng)當(dāng)中;其次，為了有效降低數(shù)據(jù)信息的傳輸延遲，S&F業(yè)務(wù)微型衛(wèi)星就應(yīng)當(dāng)與其他系統(tǒng)之間進(jìn)行聯(lián)合，比如同步衛(wèi)星通信系統(tǒng)或是地面網(wǎng)絡(luò)等，以此為基礎(chǔ)來(lái)提升數(shù)據(jù)信息的傳遞速度，而在地面通信網(wǎng)絡(luò)之中，衛(wèi)星通信系統(tǒng)屬于其中的核心內(nèi)容，更要準(zhǔn)確找尋出其與地面通信網(wǎng)絡(luò)之間存在的綜合應(yīng)用問(wèn)題，并更好的滿足不同操作系統(tǒng)所提出的應(yīng)用需求。而由于軟件無(wú)線電當(dāng)中存在的各種功能，大多數(shù)情況下都是采用軟件進(jìn)行定義的，這也使其可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，必須要在采集速度以及信息處理能力符合標(biāo)準(zhǔn)的情況下，才能夠利用軟件無(wú)線電的編碼格式與調(diào)制模式進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別，確保涉及到的各類數(shù)據(jù)信息可以更加準(zhǔn)確的接收。同時(shí)，軟件無(wú)線電也應(yīng)當(dāng)根據(jù)基本需求來(lái)選擇出與之對(duì)應(yīng)的通信系統(tǒng)與通信體制，軟件無(wú)線電技術(shù)可以通過(guò)基帶處理的軟件模塊來(lái)兼容不同系統(tǒng)，衛(wèi)星通信系統(tǒng)可以提供全球性的實(shí)時(shí)話音/數(shù)據(jù)通信通信和非實(shí)時(shí)的s&F業(yè)務(wù)已成為了整體衛(wèi)星通信系統(tǒng)當(dāng)中至關(guān)重要的組成部分，能夠進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)全球范圍內(nèi)的個(gè)人通信。將軟件無(wú)線電概念應(yīng)用到低軌小型衛(wèi)星通信系統(tǒng)中，可以有效解決不同系統(tǒng)之間存在的兼容性問(wèn)題以及綜合應(yīng)用等問(wèn)題，在穩(wěn)步提升衛(wèi)星通信系統(tǒng)發(fā)展質(zhì)量與發(fā)展效率的同時(shí)，提供出具備則更高靈活性的通信服務(wù)內(nèi)容。因此，只有通過(guò)軟件無(wú)線電的高效應(yīng)用，才可以在嚴(yán)格意義上有效解決系統(tǒng)兼容以及綜合利用等多種問(wèn)題。

（二）衛(wèi)星測(cè)控中的應(yīng)用

通常情況下，衛(wèi)星測(cè)控系統(tǒng)主要是由遙控分系統(tǒng)、遙測(cè)分系統(tǒng)以及跟蹤分系統(tǒng)所構(gòu)成，在當(dāng)前的社會(huì)環(huán)境中，我國(guó)的大部分衛(wèi)星測(cè)控設(shè)備都是由傳統(tǒng)的硬件所構(gòu)成，整體功能十分固定，并且不同的衛(wèi)星測(cè)控系統(tǒng)在工作頻率、編碼體制以及測(cè)距體制方面存在著較為明顯的差異，不同衛(wèi)星的測(cè)控信道也無(wú)法通用，這就在潛移默化之間加大了研制負(fù)擔(dān)，引發(fā)資金浪費(fèi)等問(wèn)題出現(xiàn)。因此，這就需要引入軟件無(wú)線電技術(shù)，在衛(wèi)星測(cè)控當(dāng)中，由于星上測(cè)控設(shè)備會(huì)受到體積、功耗以及重量等多方面因素產(chǎn)生的影響，再加上各類因素指標(biāo)產(chǎn)生的限制，其中通常都會(huì)采用多個(gè)副載波調(diào)制同一個(gè)載波的系統(tǒng)，這部分副載波不僅是一種單一性的正弦波，也可以為已調(diào)副載波。如果整體射頻頻率穩(wěn)定在S波段，就會(huì)將其稱作S波段測(cè)控系統(tǒng)。相對(duì)于我國(guó)中軌道衛(wèi)星以及低軌道衛(wèi)星所采用的超短波體制來(lái)說(shuō)，S波段統(tǒng)一測(cè)控系統(tǒng)有著十分顯著的優(yōu)點(diǎn)，其也屬于后續(xù)衛(wèi)星測(cè)控系統(tǒng)當(dāng)中所采用的主要方式。

（三）促進(jìn)衛(wèi)星通信技術(shù)的更新發(fā)展

站在衛(wèi)星通信系統(tǒng)實(shí)際情況的角度上來(lái)看，其與地面中各類系統(tǒng)之間的不同之處就在于衛(wèi)星如果能夠進(jìn)入到相應(yīng)的運(yùn)轉(zhuǎn)軌道，自身的各種硬件設(shè)備基本上無(wú)法進(jìn)行改進(jìn)優(yōu)化，這也使得衛(wèi)星當(dāng)中的硬件設(shè)備與技術(shù)體系呈現(xiàn)出一種固定狀態(tài)。同時(shí)，一般情況下，那些微型衛(wèi)星通信壽命主要在3-5年，而在一些微型衛(wèi)星當(dāng)中所采用的主要為被動(dòng)姿態(tài)的控制方式，這也使其有著更長(zhǎng)的使用壽命，但這也對(duì)新技術(shù)在衛(wèi)星通信領(lǐng)域當(dāng)中的應(yīng)用產(chǎn)生了制約作用。因此，這就需要通過(guò)軟件無(wú)線電技術(shù)基本思想來(lái)為微型通信衛(wèi)星的星上處理提供出全新內(nèi)涵，同時(shí)，還要對(duì)通信衛(wèi)星當(dāng)中存在的各類通信功能展開(kāi)全新定義，還要在設(shè)計(jì)階段中對(duì)處理冗余度進(jìn)行考慮，如果需要更改微型衛(wèi)星當(dāng)中的部分工作環(huán)節(jié)，比如解調(diào)技術(shù)以及成形濾波等，只需要對(duì)部分軟件進(jìn)行重新加載，這樣就可以完成衛(wèi)星在軌技術(shù)的更新優(yōu)化，以此來(lái)提升衛(wèi)星技術(shù)的使用壽命。站在實(shí)際發(fā)展進(jìn)程的角度上來(lái)看，國(guó)外對(duì)于這方面技術(shù)已經(jīng)進(jìn)行了全面嘗試，比如Vosat- 3&5、Posat- 1 等，其都利用軟件無(wú)線電在衛(wèi)星通信體系方面進(jìn)行了全面更新，這就代表著在軌衛(wèi)星在通信體制與通信功能等方面存在著極大的提升空間。如果將軟件無(wú)線電作為核心技術(shù)，就可以通過(guò)軟件來(lái)定義出全新的微型通信衛(wèi)星，并且形體方面的硬件結(jié)構(gòu)也有著極高的相似性，能夠根據(jù)不同軟件類型來(lái)提供出對(duì)應(yīng)的使命內(nèi)容。然而，盡管軟件無(wú)線電技術(shù)在微型衛(wèi)星通信當(dāng)中有著良好的應(yīng)用前景，但由于處理器件能力、處理技術(shù)等多方面因素產(chǎn)生的影響，目前還無(wú)法按照對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容來(lái)構(gòu)建出完善的微型衛(wèi)星通信系統(tǒng)，而在另一方向上來(lái)看，既然軟件無(wú)線電技術(shù)已經(jīng)得到了普遍認(rèn)可，只是在實(shí)施方面出現(xiàn)了困難，其在未來(lái)的發(fā)展進(jìn)程中必然會(huì)隨著技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步而得到高效解決。

結(jié)論：在未來(lái)的發(fā)展進(jìn)程中，無(wú)線通信系統(tǒng)將轉(zhuǎn)變?yōu)橐环N多模式、多制式的通信系統(tǒng)，其中包括了多種服務(wù)類型，而軟件無(wú)線電由于自身具備著較強(qiáng)的可編程能力以及可配置能力，已經(jīng)成為了未來(lái)通信系統(tǒng)當(dāng)中的首選。同時(shí)，為了更好的促進(jìn)衛(wèi)星通信系統(tǒng)的穩(wěn)定發(fā)展，就應(yīng)當(dāng)加大對(duì)于軟件無(wú)線電的重視程度，使得兩者之間能夠有效融合在一起，使得軟件無(wú)線電可以在衛(wèi)星通信當(dāng)中更好的發(fā)揮出實(shí)際作用，為衛(wèi)星通信后續(xù)的可持續(xù)發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

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作者簡(jiǎn)介：張翔，男，漢族，江蘇高郵，1991.08.23。