淺論軟件無線電技術

柯麗雯

摘 要：軟件無線電技術是用現代化軟件來操縱、控制傳統的“純硬件電路”的無線通信，打破了長期以來設備的通信功能的實現僅僅依賴于硬件發展的格局。本文對軟件無線電技術的優勢和特點進行了簡要的分析，以供給同行參考。

關鍵詞：軟件無線電；特點；優勢

軟件無線電技術最初起源于美國軍方。在海灣戰爭期間，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，卻也因此導致在聯合作戰時各軍兵種無法進行快速溝通、互傳信息和情報，沒有形成真正意義上的聯合作戰。于是，在1992年5月的全美電信系統年會上，MITRE公司的資深科學家Joe Mitola提出了軟件無線電技術，用以解決美軍三軍之間無線電臺多頻段、多工作方式互通問題。軟件無線電技術是一種功能多元化化的系統，它靈活多樣并且有機地融合了硬件、軟件以及無線電技術。軟件無線電技術基于模塊化、標準化、通用化的硬件支持平臺，借助于軟件編程程序實現了無線電臺的多功能化。軟件無線電技術的基本思想就是讓A/D模塊向天線模塊靠攏，并借助于軟件的優勢來實現無線電特性的多元化，讓通信系統能夠不再受到硬件的束縛，能夠在硬件通用和系統穩定的狀態下實現軟件功能的多樣化。

1 軟件無線電技術的概念以及優勢

1.1 軟件無線電技術的概念

軟件無線電定義為：能夠實現充分可編程通信，對信息進行有效控制，覆蓋多個頻段，支持大量波形和應用軟件的通信設備。簡而言之，軟件無線電就是一種用軟件實現物理層連接的無線通信設計。軟件無線電的基本思想是在一個標準化、模塊化的硬件平臺上，通過軟件編程來實現無線電臺的各種功能。未來新系統的升級、新產品的開發將逐步轉到軟件上來，這是無線電通信繼固定通信到移動通信、模擬通信到數字通信之后的第三次革命，它將通過與現代微電子技術、軟件技術和數字通信技術的結合，實現真正的多媒體、多模式的個人通信系統這一軟件無線電的最終目標。

1.2 軟件無線電技術的優勢

易于實現系統的模塊化。軟件無線電技術的基本設計思想就是模塊化設計理念。利用該技術，非常實現通信系統個的模塊化設計。通信系統的硬件平臺和電氣接口方面均嚴格遵循開放和統一的標準，如果需要進行維護或者提升系統性能，僅僅通過更換某一個模塊便可以實現，而不需要更新整個系統；全面的數字化。軟件無線電技術能夠為我們提供優秀于當前任何一個數字通信系統的全面數字化的通信系統。這主要是因為軟件無線電技術數字化處理的重點便是通信系統的基帶信號、射頻段以及中頻段；功能的軟件化。軟件無線電技術除了必需的具有良好通用性的硬件支持平臺之外，其他的各種功能均能夠通過軟件編程的方式來實現。一般情況下，軟件編程可以實現以下這些功能，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、信道解調方式與信道調制方式等等；優秀的可拓展性。軟件無線電技術具有非常優秀的可拓展性，不管是系統功能的拓展，還是系統功能的升級，均可以非差輕松地完成。由于軟件無線電技術基于模塊化、標準化、通用化的硬件支持平臺，因此在硬件方面的可拓展性不大，其優秀的可拓展性主要體現軟件方面。如果想要對系統進行升級或者拓展僅僅需要對相應的軟件進行升級或者拓展即可，非常方便。升級和拓展軟件要比改進和優化硬件電路簡單許多。借助于軟件工具，能夠根據實際需求來實現各種通信業務的拓展。

2 軟件無線電技術的特點

2.1 功能實現靈活

軟件無線電的功能是可編程的，因此實現靈活，例如對信道帶寬、調制方式及編碼方式進行動態調整，以適應不同網絡標準、通信負荷及用戶需要的變化。它還可以與其他任何體制的電臺實現空中接口，進行不同制式間的通信，也可以作為其它電臺的射頻中繼。

2.2 系統升級成本低

由于采用標準化、模塊化的結構，其硬件可以隨器件和技術的發展而更新或擴展，軟件也可以隨需要不斷升級。模塊的通用性強，能在不同的系統和系統升級時復用。因此在技術更新時，只需更換個別的模塊即可，也可將更換下來的模塊用于其他需求不同的系統，大大節約費用開支。

2.3 生命周期長，支持網絡功能強

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通信，也可以與舊體制電臺相兼容，這樣既延長了舊體制通信系統的使用壽命，也保證了軟件無線電本身有很長的生命周期；軟件無線電技術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都非常方便。例如，在民用方面，當用戶到其他國家或者地區時，僅僅需要通過軟件無線電裝置空中接收該地區的通信標準，下載后即可利用該通信標準進行通信。

3 軟件無線電關鍵技術

3.1 開放式體系結構

在軟件無線電系統中，硬件設計建立在開放式總線結構基礎上，硬件與軟件均處于開放狀態，例如電氣接口與物理接口，根據通用的模塊標準進行設計。目前，基于通信的開放結構標準基本建立起來，但是軟件無線電技術中的適時數字信號處理、高性能信號處理等相關標準尚處于初級探索階段。

3.2 中頻處理

在發射端的中頻處理中，基本實現已調基帶信號和中頻信號的轉換，這種轉換功能主要通過計算離散時間點來實現。對于接收端的中頻處理部分，如寬帶數字濾波，可以從業務波段中選擇，恢復到中等帶寬的用戶信道，并將信號轉換為基帶。通過濾波以及頻率交換的復雜程度，體現中頻段對處理能力的需求狀況，這一功能需要通過數字辦法來實現。

3.3 實時操作系統

軟件無線電可實現自主升級與更新，最為顯著的特點是開放性，充分利用空中接口能夠實現軟件加載，實際操作簡單，可行性相對較高。通常情況下會選擇以API進行區分，進而將其模塊化，實際工作中要對各方面的影響因素進行考慮，結合現實情況進一步確定可以使用CORBA技術，此時可將面向對象的方式視為重要前提，創造良好的工作環境與服務平臺，確保各類網絡能夠相互配合、相互訪問。此外，CORBA還可實現數據共享。軟件必須要突顯出獨立性，如此一來才能夠盡快設置出合適的層次結構。實際工作中要充分利用軟件技術，其中需要引起重視的是軟件下載，主要涉及到以下內容，即接口方式、下載方式、下載安全與認證、協議等。

4 結束語

軟件無線電的提出與發展，標志著無線通信的發展從硬件到軟件的飛躍。它的靈活性體現在它可以按照需要任意改換頻率、改變調制方式和和接收不同類型的信號以適應各種體制和協議。軟件無線電技術有著傳統數字無線電所無法比擬的優勢，在將來的發展和應用上一定會越來越廣泛，特別是在第四代移動通信的普及和推廣道路上，軟件無線電技術一定會貢獻越來越多的力量。

參考文獻

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