軟件無線電技術(shù)在船舶通信中的 應(yīng)用研究

王歡

摘 要：隨著近些年人們對信息技術(shù)以及計算機的深入研究，軟件無線電技術(shù)被逐漸普及并使用在各個行業(yè)中，本文針對軟件無線電技術(shù)應(yīng)用于船舶通信中的問題實施分析，旨在提升船舶通信的技術(shù)水平。

關(guān)鍵詞：軟件無線電技術(shù)；船舶通信；應(yīng)用分析

軟件無線電技術(shù)是上世紀90年代出現(xiàn)的一種無線通信概念，該技術(shù)的主要思路是通過寬帶A/D/A變換器最大限度的靠近天線，將一個相對開放性的硬件當成無線通信最基本的平臺，最終達到多功能、多頻段以及多模式無線電通信。該技術(shù)應(yīng)用于船舶通信中具有極強的靈活性與通用性等特點，使得軟件的尤其是無線電技術(shù)系統(tǒng)升級與互聯(lián)不但方便而且快捷。

1 體系結(jié)構(gòu)分析

船舶通信因為條件以及環(huán)境等限制，其對通信要求相對較高。軟件無線電則是一種通過寬帶A/D/A高速DSP作為主要基礎(chǔ)的，以軟件為重要核心的嶄新體系架構(gòu)[1]。在軟件無線電中，技術(shù)主要強調(diào)體系結(jié)構(gòu)全面可編程性與開放性，在實際的過程中對寬頻帶模擬信號實施數(shù)字化，借助軟件編程能夠達到靈活實現(xiàn)寬帶數(shù)字變頻、數(shù)字頻率合成、數(shù)字濾波等目的。軟件無線電一般使用開放性的即插即用的系統(tǒng)體系。

1.1 硬件結(jié)構(gòu)

作為一種通用的相對較為開放的無線電通信體系，軟件無線一般使用建立在支持多處理器高速VMF總線結(jié)構(gòu)中，如此就能夠使得無線通信相關(guān)的部件之間能夠真正意義上的實現(xiàn)相互關(guān)系改變成為面向總線的相對較為單一的關(guān)系，在系統(tǒng)運行過程中對實現(xiàn)通用性、模塊化以及標準化等都有非常大的幫助。其體系結(jié)構(gòu)中涵蓋接口模塊和控制、數(shù)字中頻濾波變頻以及多芯片并行的處理模塊、寬頻段天線等[2]。另外功率放大模塊，CDMA模塊信號傳輸模塊，GPS天線可以利用衛(wèi)星定位船舶位置，外置設(shè)備更加有利于系統(tǒng)多樣化的功能，程序有根據(jù)的判定險情。

軟件無線電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)有多個特點，其基本的特征就是A/D/A變換能夠最大限度地靠近射頻天線，在該過程中寬帶A/D/A變換為軟件無線電最重要也是最關(guān)鍵的技術(shù)。和常規(guī)的取樣技術(shù)比較該技術(shù)取樣涵蓋正交取樣、Nyquist取樣以及過取樣等，而這其中帶通取樣速度以及頻率要比帶通信號的最高頻率還要高出很多，在某種程度上說此方式能夠使用較低的取樣速率的變換器。不可否認的是，目前A/D/A變換器往往只能提升幾十兆赫茲寬度，其取樣的范圍具有一定的適應(yīng)性，往往適合使用在中頻工作。因此，正常情況下中頻對模擬信號實施數(shù)字化，但是射頻變化則還是需要使用模擬的方法。而控制和接口模塊則能夠?qū)崿F(xiàn)對射頻前端和電臺功能方面的控制，如此也能夠?qū)崿F(xiàn)A/D/A變換，在此過程中還能夠為用戶提供相關(guān)的模擬或者數(shù)字接口，比如數(shù)據(jù)信息以及電報等；多芯片并行的DSP處理模塊能夠?qū)崿F(xiàn)單路或者多路基帶數(shù)字信號的有效處理；而寬帶天線能夠覆蓋從短波至L波段，現(xiàn)階段我國外寬帶天線技術(shù)水平往往還不能滿足此方面的要求，因此使用分段覆蓋的模式仍是主要的方法。

1.2 軟件模塊

在所有的軟件體系中，軟件無線電體系結(jié)構(gòu)對軟件模塊的發(fā)展至關(guān)重要，為了能夠充分保障系統(tǒng)的可擴充性以及開放性，傳播通信中所使用的軟件無線電技術(shù)的軟件系統(tǒng)必須對照組ISO/OSI按級別的方式實施組織處理[3]。系統(tǒng)軟件模塊涵蓋下面多個部分：即DSP指令集以及函數(shù)庫；信號流變速庫（涵蓋波形合成、濾波以及變換等）；而調(diào)制解調(diào)的算法庫則涵蓋FM、BPSK以及FSK、SSB等；信道糾錯編碼算法庫則涵蓋卷積碼、水平垂直校檢碼以及BCH碼；信源話音編碼算法庫則涵蓋IMBE以及APC等。

1.3 系統(tǒng)模塊化

在系統(tǒng)模塊化分析中，首先應(yīng)該從開放性分層結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上進行分析，其船舶通信軟件的無線電不但其硬件必須進行必要的模塊化處理，同時模塊物理和電氣接口性能的指標必須能夠真正意義上的符合統(tǒng)一的標準，且標準必須具有一定的開放性。另外軟件也必須模塊化，所有的模塊必須有相對較為特定的軟件定義和功能，各個模塊之間也需要建立邏輯連接，如此才能夠真正意義上的實現(xiàn)設(shè)立對復(fù)雜傳播通信環(huán)境有利的目的；另外某種參數(shù)的省級以及更新能夠利用軟件所最初設(shè)定或者更換對應(yīng)的模塊就能夠?qū)崿F(xiàn)，這也就摒棄了傳統(tǒng)的需要重新設(shè)計系統(tǒng)的弊端。

2 軟件無線電技術(shù)應(yīng)用于傳播通信中的發(fā)展趨勢

應(yīng)該指出的是，對于船舶通信而言，安全通信以及遇險通信是傳播實施通信的最初目的，因此通信的有效率以及可靠性對船舶安全等都有著非常特殊的作用，所以我國相關(guān)部門也要求船舶上可以利用多種通信的方式實施安全通信與遇險通信。而所有的通信方式往往也具有一定的技術(shù)特點，這樣就構(gòu)成了相對龐雜的通信系統(tǒng)。而如何有效的充分利用此類通信方式，最大限度的提升通信的可維護性、可靠性以及可操作性，為軟件無線電充分應(yīng)用在船舶通信的動力。船舶無線電技術(shù)的應(yīng)用，對船舶通信方面所發(fā)揮的作用較為明顯，比如船舶在遭遇惡劣天氣的情況下，出現(xiàn)通信不暢或者信號干擾等問題，軟件無線電技術(shù)就能夠發(fā)揮其效果，設(shè)備自動加強信號傳輸，保障船舶通信能夠不受干擾。另外如果船舶出現(xiàn)諸如遭遇險情的情況，其系統(tǒng)會自動向周邊船舶岸基站發(fā)送求救信號，或者轉(zhuǎn)發(fā)到最近的救援基地，使地面工作者能夠第一時間了解船舶發(fā)生故障的具體問題以及時間，第一時間采取救援措施。

所有的軟件無線電都有一個較為特殊的特點，即可編程性。而軟件無線電的使用能夠使得船舶通信具有較強的靈活性與通用性，在某種程度上說能夠方便快捷地實現(xiàn)改進甚至是增加通信業(yè)務(wù)功能；另外該方式也具備靈活多變多址方式，具有極強的接口能力以及組網(wǎng)能力。與此同時，軟件無線電技術(shù)和計算機技術(shù)能夠充分深入融合，能夠為通信系統(tǒng)提供相對更強的網(wǎng)絡(luò)性與靈活性，達到人機對話的目的，提升系統(tǒng)與機器可維護性與可操作性。在更為復(fù)雜與更加高級的應(yīng)用過程中，軟件無線電還能夠使得船舶通信設(shè)備實現(xiàn)船舶條件的自適應(yīng)性，涵蓋對速率的適應(yīng)、對功率的適應(yīng)以及對頻率的適應(yīng)，具備多種類型的抗干擾能力，提升信息傳輸?shù)挠行砸约翱煽啃浴?/p>

3 結(jié)語

軟件無線電技術(shù)的發(fā)展與成熟得益于軍用電臺的發(fā)展，近些年軟件無線電逐漸成為了軍用電臺發(fā)展趨勢，同時把該技術(shù)應(yīng)用于民用的通信領(lǐng)域。在之前的信息通信中，軟件無線電技術(shù)就成了真正意義上的全球通信系統(tǒng)第三代戰(zhàn)略基礎(chǔ)，也是現(xiàn)階段全球熱議的焦點問題，軟件無線電技術(shù)的很多優(yōu)點都能夠在船舶通信中展示出來，為后期船舶通信帶來了一個全新的面貌。

參考文獻：

[1] 于長軍，陳蕓蕓.一種基于軟件無線電技術(shù)的變頻系統(tǒng)群時延精確測量方法[J].儀器儀表學(xué)報，2010，31（1）：166-171.

[2] 沙地克？肉孜.軟件無線電技術(shù)在調(diào)頻發(fā)射機設(shè)計中的應(yīng)用探討[J].數(shù)字通信世界，2017，（2）：232-233.

[3] 梁銘倩，馮靜，余華等.基于軟件無線電技術(shù)的高速水聲通信實驗系統(tǒng)設(shè)計[J].海洋技術(shù)，2013，32（4）：1-5，10.endprint