軟件無線電論文

1、軟件無線電發(fā)展現(xiàn)狀摘 要：現(xiàn)行的面向具體用途來設(shè)計不同頻段，不同制式的無線電通 信電臺及組網(wǎng)的思想已經(jīng)遠遠不能滿足現(xiàn)代無線電通信的實際需要， 因此軟件無線電系統(tǒng)及其技術(shù)，這種革新的通信理念與體制應運而生，文章對軟件無線電技術(shù)的起源、概念、功能等進行了介紹并闡述了軟 件無線電的應用和發(fā)展前景。、弓丨言軟件無線電是實現(xiàn)無線通信新體系結(jié)構(gòu)的一種技術(shù)，在經(jīng)過近幾年的發(fā)展之后，其重要性和可行性正逐步被越來越多的人所認識和接受。軟件無線電技術(shù)的重要價值體現(xiàn)在：硬件只是作為無線通信的基本平 臺，而許多的通信功能則是通過軟件來實現(xiàn)的，這就打破了長期以來 設(shè)備的通信功能實現(xiàn)僅僅依賴于硬件的發(fā)展格局。所以有人稱，

2、軟件 無線電技術(shù)的出現(xiàn)是通信領(lǐng)域繼固定到移動，模擬到數(shù)字之后的第三次革命。二、軟件無線電的起源軟件無線電(Software Radio)這個術(shù)語，最早是美軍為了解決海灣戰(zhàn) 爭中，多國部隊各軍兵種進行聯(lián)合作戰(zhàn)時，所遇到的互聯(lián)互通互操作 (簡稱“三互”)問題,而提出來的。軍用電臺一般是根據(jù)某種特定用 途設(shè)計的，功能單一。雖然有些電臺基本結(jié)構(gòu)相似，但其信號特點差 異很大，例如工作頻段、調(diào)制方式、波形結(jié)構(gòu)、通信協(xié)議、編碼方式 或加密方式不同。這些差異極大地限制了不同電臺之間的互通性，給 協(xié)同作戰(zhàn)帶來困難。同樣，民用通信也存在互通性問題，如現(xiàn)有移動 通信系統(tǒng)的制式、頻率各不相同，不能互通和兼容，給人們從

3、事跨國 經(jīng)商、旅游等活動帶來極大不便。為解決無線通信的互通性問題，各 國軍方進行了積極探索。1992年5月，在美國通信體系會議上，MITRE 公司的JoeMitola首次明確提出軟件無線電的概念。三、軟件無線電概念所謂軟件無線電，就是說其通路的調(diào)制波形是由軟件確定的，即軟件 無線電是一種用軟件實現(xiàn)物理層連接的無線通信設(shè)計。軟件無線電的核心是將寬帶A/D、D/A盡可能靠近天線，用軟件實現(xiàn)盡可能多的無 線電功能；其中心思想是在一個標準化、模塊化的通用硬件平臺上， 通過軟件編程，實現(xiàn)一種具有多通路、多層次和多模式無線通信功能 的開放式體系結(jié)構(gòu)。應用軟件無線電技術(shù)，一個移動終端可以在不同 系統(tǒng)和平臺間

4、暢通無阻地使用。軟件無線電的基本結(jié)構(gòu)四、軟件無線電的功能實現(xiàn)系統(tǒng)的無線通信需要經(jīng)過信號的發(fā)射，信號的信道傳輸與信號的接收3個過程。由于現(xiàn)在這種新型的軟件無線電通信系統(tǒng)的信道接入、 信道調(diào)制方式和信道的選址分配方式均可由系統(tǒng)終端的可編程軟件 功能來定義和實現(xiàn)，從而可使軟件無線電通信系統(tǒng)的實現(xiàn)縮減為發(fā)射 和接收兩個過程。此外，在軟件無線電系統(tǒng)中承擔發(fā)射過程的軟件相 當豐富。它不僅能發(fā)射信號，而且能預先分析傳輸信道與相鄰信道的 干擾特性，從而探測確定信號的最佳傳輸途徑。它能自行選擇確定適 應信道傳輸?shù)淖罴呀庹{(diào)方式與編碼方法；也能決策調(diào)整寬帶天線的位置，以使發(fā)射波束獲得最佳方向；并能自動調(diào)整合適的發(fā)射

5、功率，以避免不必要的功率損失。 軟件無線電通信系統(tǒng)接收過程的軟件功能是： 它不僅能夠接收信號， 而且能夠分析接收信號功率在本傳輸信道和相 鄰信道上的分布特性并能自動調(diào)整接收天線的方向； 能識別接收信號 的調(diào)制方式和編碼方式；能自適應的抑制干擾，評估所需信號多徑傳 輸?shù)膭討B(tài)特性，并對其總體值進行相關(guān)的自適應均衡處理；能采用交 織編碼方式對信道解調(diào)方式進行解調(diào)，并能運用前向糾錯控制方式(FEC對漏檢差錯編碼糾錯以及更正駐留誤碼，從而使接收信號的 差錯比特率(BER最??；同時，它還能對不同系統(tǒng)通信的相關(guān)協(xié)議 進行轉(zhuǎn)換。更重要的是，軟件無線電系統(tǒng)還可以通過廣泛的軟件功能 來支持該系統(tǒng)業(yè)務的廣泛可擴充性

6、。 顯然這些功能都是以往或現(xiàn)有數(shù) 字無線電通信系統(tǒng)所不能比擬的。五、軟件無線電的應用在民用領(lǐng)域，軟件無線電技術(shù)已成功的在 800MHz商用蜂窩移動通信、 全球定位系統(tǒng)(GPS等領(lǐng)域內(nèi)得到應用。( 1 移動通信近年來移動通信發(fā)展迅猛，自 70 年代末期模擬蜂窩系統(tǒng)問世以來， 不到 20 年，已經(jīng)發(fā)展到了以數(shù)字化技術(shù)為主要特征的第二代移動通 信，自進入 90 年代以來，世界各國著手努力探尋第三代移動通信， 即未來個人通信的實現(xiàn)途徑。對于第三代移動通信系統(tǒng)，爭論最多的 還是無線傳輸體制問題。對于傳輸體制，目前具有代表性的主要有兩 個：以歐洲為代表的 W-CDM系統(tǒng)，以北美為代表的基于IS-95標準

7、的CDMA200系統(tǒng)。根據(jù)目前的發(fā)展，由于商用利益和應用場合等條 件的限制， 要在世界范圍內(nèi)將無線移動個人通信統(tǒng)一到一個體制上還 是有一定困難， 多種體制并存很可能是未來無線移動通信系統(tǒng)發(fā)展的 趨勢。在不同應用場合，不同體制有固有的優(yōu)越性，而這是其它體制 所不能代替的，因此，不同體制間的互聯(lián)互通便成為一個重要的討論 課題。軟件無線電通過對模擬和數(shù)字硬件功能的軟件化，達到了提高 業(yè)務質(zhì)量和信道接入的靈活性的目的，軟件無線電標準的兼容性、技 術(shù)接入和經(jīng)濟性之間能夠取得良好的折中， 它已成為實現(xiàn)不同的多址 接入方式之間兼容的最佳方案。 通過軟件無線電技術(shù)對多種體制進行 綜合，開發(fā)出新一代的多模式移動

8、手機，使人們擺脫終端的束縛，一 機在手漫游天下的思想已成為第三代移動通信的發(fā)展方向。 如今，軟件無線電的應用越來越廣泛，在蜂窩移動通信系統(tǒng)中軟件無 線電的應用也是一個發(fā)展趨勢。如我國的第三代移動通信系統(tǒng)TD-SCDM中就結(jié)合了軟件無線電、智能天線、全質(zhì)量話音壓縮編碼技 術(shù)與聯(lián)合檢測技術(shù)等新通信技術(shù)。 蜂窩基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)以合適的軟件無線電 為基礎(chǔ)，它可以利用安裝新軟件進行升級，這與配置新硬件相比更廉 價、更迅速，同時也使得數(shù)字通信更迅速地進入市場，提高頻譜的利 用率。（2）在4G通信中的應用隨著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的 成績。當前，國際電信聯(lián)盟（ITU）已經(jīng)著手準備“第

9、四代移動通信 標準”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業(yè)務，最終實現(xiàn) 局域網(wǎng)、廣播、電視、商業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)、藍牙等無縫銜接、兼容發(fā)展。在4G發(fā)展的諸多關(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)風險，因此未來發(fā)展 的4G技術(shù)中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)減少了硅芯片的應用，可有效降 低成本更利于推

10、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 全分組形勢基礎(chǔ)上的數(shù)據(jù)傳輸流， 因此 IPv6 將成為 下一代網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。六、軟件無線電發(fā)展前景 ?軟件無線電(SDR)作為當今無線通信領(lǐng)域的新技術(shù)，正在起起內(nèi)外越 求越多的關(guān)注，在通信領(lǐng)域是繼模擬技術(shù)到數(shù)字技術(shù)、固定通信到移 動通信之后的新的無線電通信體制。隨著通信技術(shù)的發(fā)展，兼容各種 不同制式類型的設(shè)備已經(jīng)日益顯露出其需求性， 與傳統(tǒng)的無線電系統(tǒng) 相比，軟件無線電系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)通用、功能軟件化、互操作性妤等一 系列優(yōu)點。 目前以美國和西歐為主導的發(fā)達國家都在積極地致力于軟 件無線電技術(shù)的研究和系統(tǒng)的開發(fā)利用。?據(jù)報道，美國哈

11、里斯公司已研制成功一種AN/VRC-94 ( E)的多頻段車載收發(fā)信機，可與其它電臺(如AN/PRC-117A和AN/VRC-94A互 通。美國馬格納斯克公司也研制出 AN/GRC-206 (V)多頻段多模式電 臺，該系列產(chǎn)品是為美國三軍實施前方地域控制、空中交通管制和空 中補給支持行動而設(shè)計的，它是一種HF/VHF/UHF綜合通信系統(tǒng)。美陸軍正在研制新一代三頻段的超高頻戰(zhàn)術(shù)衛(wèi)星通信終端， 以實現(xiàn)真正 意義的互通能力。 ?在中國，軟件無線電技術(shù)受到相當重視，在“九五”和“十五” 預研項目和“ 863”計劃中都將軟件無線電技術(shù)列為重點研究項目?！熬盼濉逼陂g立項的“多頻段多功能電臺技術(shù)”突破了軟件無線電的部分關(guān)鍵技術(shù),開發(fā)出4信道多波形樣機；我國提出的第三代移動通信 系統(tǒng)方案TD-SCDMA就是利用軟件無線電技術(shù)完成設(shè)計。軟件無線電 需要將現(xiàn)代先進的通信技術(shù)、微電子技