淺論軟件無線電技術(shù)

柯麗雯

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。本文對(duì)軟件無線電技術(shù)的優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)進(jìn)行了簡(jiǎn)要的分析，以供給同行參考。

關(guān)鍵詞：軟件無線電；特點(diǎn)；優(yōu)勢(shì)

軟件無線電技術(shù)最初起源于美國(guó)軍方。在海灣戰(zhàn)爭(zhēng)期間，由于美軍陸、海、空三軍的通信裝備在工作頻段、通信體制、信息傳輸格式等方面各自為政、互不兼容，雖然解決了三軍間的相互干擾問題，卻也因此導(dǎo)致在聯(lián)合作戰(zhàn)時(shí)各軍兵種無法進(jìn)行快速溝通、互傳信息和情報(bào)，沒有形成真正意義上的聯(lián)合作戰(zhàn)。于是，在1992年5月的全美電信系統(tǒng)年會(huì)上，MITRE公司的資深科學(xué)家Joe Mitola提出了軟件無線電技術(shù)，用以解決美軍三軍之間無線電臺(tái)多頻段、多工作方式互通問題。軟件無線電技術(shù)是一種功能多元化化的系統(tǒng)，它靈活多樣并且有機(jī)地融合了硬件、軟件以及無線電技術(shù)。軟件無線電技術(shù)基于模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化、通用化的硬件支持平臺(tái)，借助于軟件編程程序?qū)崿F(xiàn)了無線電臺(tái)的多功能化。軟件無線電技術(shù)的基本思想就是讓A/D模塊向天線模塊靠攏，并借助于軟件的優(yōu)勢(shì)來實(shí)現(xiàn)無線電特性的多元化，讓通信系統(tǒng)能夠不再受到硬件的束縛，能夠在硬件通用和系統(tǒng)穩(wěn)定的狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)軟件功能的多樣化。

1 軟件無線電技術(shù)的概念以及優(yōu)勢(shì)

1.1 軟件無線電技術(shù)的概念

軟件無線電定義為：能夠?qū)崿F(xiàn)充分可編程通信，對(duì)信息進(jìn)行有效控制，覆蓋多個(gè)頻段，支持大量波形和應(yīng)用軟件的通信設(shè)備。簡(jiǎn)而言之，軟件無線電就是一種用軟件實(shí)現(xiàn)物理層連接的無線通信設(shè)計(jì)。軟件無線電的基本思想是在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的硬件平臺(tái)上，通過軟件編程來實(shí)現(xiàn)無線電臺(tái)的各種功能。未來新系統(tǒng)的升級(jí)、新產(chǎn)品的開發(fā)將逐步轉(zhuǎn)到軟件上來，這是無線電通信繼固定通信到移動(dòng)通信、模擬通信到數(shù)字通信之后的第三次革命，它將通過與現(xiàn)代微電子技術(shù)、軟件技術(shù)和數(shù)字通信技術(shù)的結(jié)合，實(shí)現(xiàn)真正的多媒體、多模式的個(gè)人通信系統(tǒng)這一軟件無線電的最終目標(biāo)。

1.2 軟件無線電技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

易于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的模塊化。軟件無線電技術(shù)的基本設(shè)計(jì)思想就是模塊化設(shè)計(jì)理念。利用該技術(shù)，非常實(shí)現(xiàn)通信系統(tǒng)個(gè)的模塊化設(shè)計(jì)。通信系統(tǒng)的硬件平臺(tái)和電氣接口方面均嚴(yán)格遵循開放和統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，如果需要進(jìn)行維護(hù)或者提升系統(tǒng)性能，僅僅通過更換某一個(gè)模塊便可以實(shí)現(xiàn)，而不需要更新整個(gè)系統(tǒng)；全面的數(shù)字化。軟件無線電技術(shù)能夠?yàn)槲覀兲峁﹥?yōu)秀于當(dāng)前任何一個(gè)數(shù)字通信系統(tǒng)的全面數(shù)字化的通信系統(tǒng)。這主要是因?yàn)檐浖o線電技術(shù)數(shù)字化處理的重點(diǎn)便是通信系統(tǒng)的基帶信號(hào)、射頻段以及中頻段；功能的軟件化。軟件無線電技術(shù)除了必需的具有良好通用性的硬件支持平臺(tái)之外，其他的各種功能均能夠通過軟件編程的方式來實(shí)現(xiàn)。一般情況下，軟件編程可以實(shí)現(xiàn)以下這些功能，主要包括：信源編碼、解碼方式以及可編程的射頻頻段、中頻頻段、信道解調(diào)方式與信道調(diào)制方式等等；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，不管是系統(tǒng)功能的拓展，還是系統(tǒng)功能的升級(jí)，均可以非差輕松地完成。由于軟件無線電技術(shù)基于模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化、通用化的硬件支持平臺(tái)，因此在硬件方面的可拓展性不大，其優(yōu)秀的可拓展性主要體現(xiàn)軟件方面。如果想要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)或者拓展僅僅需要對(duì)相應(yīng)的軟件進(jìn)行升級(jí)或者拓展即可，非常方便。升級(jí)和拓展軟件要比改進(jìn)和優(yōu)化硬件電路簡(jiǎn)單許多。借助于軟件工具，能夠根據(jù)實(shí)際需求來實(shí)現(xiàn)各種通信業(yè)務(wù)的拓展。

2 軟件無線電技術(shù)的特點(diǎn)

2.1 功能實(shí)現(xiàn)靈活

軟件無線電的功能是可編程的，因此實(shí)現(xiàn)靈活，例如對(duì)信道帶寬、調(diào)制方式及編碼方式進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，以適應(yīng)不同網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)、通信負(fù)荷及用戶需要的變化。它還可以與其他任何體制的電臺(tái)實(shí)現(xiàn)空中接口，進(jìn)行不同制式間的通信，也可以作為其它電臺(tái)的射頻中繼。

2.2 系統(tǒng)升級(jí)成本低

由于采用標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的結(jié)構(gòu)，其硬件可以隨器件和技術(shù)的發(fā)展而更新或擴(kuò)展，軟件也可以隨需要不斷升級(jí)。模塊的通用性強(qiáng)，能在不同的系統(tǒng)和系統(tǒng)升級(jí)時(shí)復(fù)用。因此在技術(shù)更新時(shí)，只需更換個(gè)別的模塊即可，也可將更換下來的模塊用于其他需求不同的系統(tǒng)，大大節(jié)約費(fèi)用開支。

2.3 生命周期長(zhǎng)，支持網(wǎng)絡(luò)功能強(qiáng)

軟件無線電具有多頻段、多功能通信的能力，因此不僅能與新體制電臺(tái)通信，也可以與舊體制電臺(tái)相兼容，這樣既延長(zhǎng)了舊體制通信系統(tǒng)的使用壽命，也保證了軟件無線電本身有很長(zhǎng)的生命周期；軟件無線電技術(shù)支持軟件可以通過無線方式載入，增添新的功能和軟件升級(jí)都非常方便。例如，在民用方面，當(dāng)用戶到其他國(guó)家或者地區(qū)時(shí)，僅僅需要通過軟件無線電裝置空中接收該地區(qū)的通信標(biāo)準(zhǔn)，下載后即可利用該通信標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行通信。

3 軟件無線電關(guān)鍵技術(shù)

3.1 開放式體系結(jié)構(gòu)

在軟件無線電系統(tǒng)中，硬件設(shè)計(jì)建立在開放式總線結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，硬件與軟件均處于開放狀態(tài)，例如電氣接口與物理接口，根據(jù)通用的模塊標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)。目前，基于通信的開放結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)基本建立起來，但是軟件無線電技術(shù)中的適時(shí)數(shù)字信號(hào)處理、高性能信號(hào)處理等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)尚處于初級(jí)探索階段。

3.2 中頻處理

在發(fā)射端的中頻處理中，基本實(shí)現(xiàn)已調(diào)基帶信號(hào)和中頻信號(hào)的轉(zhuǎn)換，這種轉(zhuǎn)換功能主要通過計(jì)算離散時(shí)間點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)。對(duì)于接收端的中頻處理部分，如寬帶數(shù)字濾波，可以從業(yè)務(wù)波段中選擇，恢復(fù)到中等帶寬的用戶信道，并將信號(hào)轉(zhuǎn)換為基帶。通過濾波以及頻率交換的復(fù)雜程度，體現(xiàn)中頻段對(duì)處理能力的需求狀況，這一功能需要通過數(shù)字辦法來實(shí)現(xiàn)。

3.3 實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)

軟件無線電可實(shí)現(xiàn)自主升級(jí)與更新，最為顯著的特點(diǎn)是開放性，充分利用空中接口能夠?qū)崿F(xiàn)軟件加載，實(shí)際操作簡(jiǎn)單，可行性相對(duì)較高。通常情況下會(huì)選擇以API進(jìn)行區(qū)分，進(jìn)而將其模塊化，實(shí)際工作中要對(duì)各方面的影響因素進(jìn)行考慮，結(jié)合現(xiàn)實(shí)情況進(jìn)一步確定可以使用CORBA技術(shù)，此時(shí)可將面向?qū)ο蟮姆绞揭暈橹匾疤?，?chuàng)造良好的工作環(huán)境與服務(wù)平臺(tái)，確保各類網(wǎng)絡(luò)能夠相互配合、相互訪問。此外，CORBA還可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。軟件必須要突顯出獨(dú)立性，如此一來才能夠盡快設(shè)置出合適的層次結(jié)構(gòu)。實(shí)際工作中要充分利用軟件技術(shù)，其中需要引起重視的是軟件下載，主要涉及到以下內(nèi)容，即接口方式、下載方式、下載安全與認(rèn)證、協(xié)議等。

4 結(jié)束語

軟件無線電的提出與發(fā)展，標(biāo)志著無線通信的發(fā)展從硬件到軟件的飛躍。它的靈活性體現(xiàn)在它可以按照需要任意改換頻率、改變調(diào)制方式和和接收不同類型的信號(hào)以適應(yīng)各種體制和協(xié)議。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。

參考文獻(xiàn)

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