軟件無線電在衛星通信中的應用

摘要：隨著現代化技術以及信息化手段的飛速發展，社會已經進入到了全新的發展階段中，這也為衛星系統的發展起到了良好的促進作用，特別是在當前的信息化戰爭條件當中，衛星通信所起到的作用被進一步凸顯出來，而站在實際情況的角度上來看，目前衛星系統中所涉及到的設備種類越來越多，后續維護管理工作的開展也過于復雜，而為了更好的促進衛星通信的穩定發展，就應當將軟件無線電將衛星通信有效結合在一起，促進衛星通信的智能化轉變。因此，文章首先對軟件無線電的主要特點加以明確;其次，對軟件無線電中的關鍵技術手段展開深入分析;在此基礎上，提出軟件無線電在衛星通信中的應用措施。

關鍵詞：軟件無線電;衛星通信;應用措施

引言：

衛星通信由于自身具備著傳輸質量高、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環境中，衛星通信更是起到了至關重要的作用。同時，衛星通信作為整體天基信息系統中至關重要的組成部分，在當前的社會環境中已經得到了較為全面的發展優化，這也使得衛星通信系統當中的設備種類越來越多，后續管理工作與維護工作的開展也十分復雜，導致衛星通信系統始終處在更新換代的過程中，無法跟隨現代科技高速發展的步伐，這就必須要深入探究衛星通信的智能化發展模式。而軟件無線電具備著靈活性以及開放性等多種特點，如果將其應用在通信衛星當中，就可以提升有軌衛星的使用壽命，因此，這就需要在根本上提升對于軟件無線電的重視程度，確保兩者之間能夠有效融合在一起，以此來滿足社會發展的通信需求。

一、軟件無線電的主要特點

早在1992年，美國就已經提出了軟件無線電這一基本概念，最初開發軟件無線電系統的主要目的，就在于能夠構建出一種能夠滿足聯合作戰需求，并實現三軍統一的多功能、多模式無線電臺。而軟件無線電的本質就是將具備著模塊化、通用性特征的可拓展硬件作為平臺，在其中進一步加載不同類型的應用軟件，從而實現不同用戶以及應用環境提出的基本需求，保證軟件無線電所具備的各類無線通信功能可以更好的發揮出來，而其中的關鍵思想就在于將無線電的硬件進行軟件化轉變，使得工作頻段、加密模式以及通信協議等多種功能都可以通過軟件來完成。簡單來說，這種平臺屬于一種可用軟件控制的自定義平臺，只需要采用不同的軟件模塊就可以實現對應的功能，并且這部分軟件可以進行升級與更新，而在硬件方面，也可以像計算機設備一樣進行升級換代與模塊更新。在軟件無線電當中，由于各類功能都是采用軟件所實現的，如果需要實現全新的業務內容或是調整方式，只需要在其中添加一個全新的軟件模塊即可。軟件無線電的主要特點，主要就體現在以下幾方面內容上：首先，軟件無線電具備著較高的可重構性，軟件無線的主要特性就在于可重構性，系統可以隨著需求所產生的變化而改變功能，這一點特性也可以稱之為可編程性，軟件無線電在硬件與軟件這兩方面為系統重構提供支持;其次為靈活性，這種靈活性所指的就是系統在改變結構的前提下，對于可重構性所產生的適應能力，軟件無線電可以通過提升軟件模塊的方式來提升基本功能，并與其他電臺之間進行通信，也可以當作其他電臺中的射頻中繼;最后，則是模塊化結構，模塊化屬于軟件無線電所具備的一種基本特點，可以將定義系統的各類任務進一步分解為具備著獨立性的硬件模塊與軟件模塊，不同模塊之間可以通過接口并以邏輯的方式連接成對應的系統功能，同時，模塊化系統能夠通過提升模塊動態改變功能的方式來降低與系統中其他模塊之間產生的沖突。

二、軟件無線電中的關鍵技術手段

隨著通信技術的不斷發展，可以通過軟件的應用來全面實現通信系統所提出的功能需求，也正是由于這一特征，使得傳統電臺正在逐漸向著軟件無線電的方向發展優化。主要是將軟件無線電的通用硬件平臺作為基礎所在，并利用軟件來定義其基本功能，在硬件構成方面，主要包括了軟件無線電處理平臺、天線開關陣以及可重構寬帶天線等多方面內容。軟件無線電處理平臺屬于核心所在，可以在射頻完成過后對信號濾波進行放大或是更換處理，使得射頻信號能夠有效轉變為寬帶中頻信號;而在后續的數字信號處理單元當中，就可以針對所形成的寬帶中頻信好展開全面處理，在實現數字化轉變的同時，通過信息處理軟件的應用來有效處理各類數據信息，更加高效的完成各種任務;通過專用集成電路可以有效實現數字波束成形以及信道化的重構功能，使其可以更好的嵌入至ASIC元器件的數字信號處理軟件當中，根據地面指揮控制系統的各類指令來全面提升太空重構能力。而站在實際情況的角度上來看，軟件無線電中的關鍵技術主要包括以下幾種內容：

（一）A/D/A轉換器件

在軟件無線電當中，其核心內容就在于數字化轉變，涉及到的各類模擬信號，也必須要經過采樣處理后進一步轉變為相應的數字信號，從而利用軟件來對這些信號展開全面處理。同時，軟件無線電當中的數字信號，也只有在轉變成模擬信號過后采能夠對其進行射頻放大處理，其中完成轉化功能的關鍵內容就在于A/D、D/A轉換器件。而理想化的軟件無線電臺則是直接在射頻方面進行模數變換，這就對采樣速率等方面提出了較高的要求，在目前的社會發展進程中，大多數軟件無線電都是在中頻的基礎上展開數模變化，中頻頻率一般選定在 10-10MHz。而其中對于A/D/A轉換器所提出的需求，不僅需要具備著更好的采樣效率，還應當保證精準度，簡單來說，其中采樣值位數必須要多，以此來逐步降低量化噪音。

（二）寬帶天線的改造優化

為了進一步從短波進入到微波相當寬頻段當中，也要保證軟件無線電所用的天線設備可以更好的覆蓋所有頻段當中。根據這一基本需求，就必須要加大研究力度，對原本全向寬帶天線的輻射特性以及工作頻段進行智能化構造，保證其能夠在最大程度上囊括所有應用頻率較高的通信頻段中，保證改造完畢的全向寬帶天線能夠逐步降低整體功率損耗，并且具備著優異的接受特性。同時，這一點也是研制軟件無線電快帶天線的主要目的，而站在當前寬帶天線技術水平的角度上來看，想要制造出這種類型的全向天線仍舊不夠現實。所以，必須要充分結合實際應用情況來采用帶寬較窄的寬帶天線，使其可以覆蓋整體頻帶當中，軟件無線電也可以根據基本的工作頻率選擇出相應的天線，從而更好高效的完成信號接收與信號發射等工作。

三、軟件無線電在衛星通信中的應用措施

（一）解決衛星通信系統的兼容性問題

在近年來的發展進程中，移動衛星通信系統呈現出一種多樣化的發展特征，而其中的中低軌系統當中，其所采用的主要為小型衛星，這部分系統所提供出的是具備著區域性以及全球性特征的移動衛星通信業務。由于其在網絡組成、系統管理以及通信體制等多方面內容上存在著較為顯著的差異，使得不同系統當中的用戶終端，很難對其他類型的系統進行直接訪問，而站在目前社會發展情況的角度上來看，只可以采用信關與網管來講不同衛星系統連接在一起，但這種方式的連接質量比較低，特別是在新系統高速發展的背景下，必然會加大終端兼容性問題的嚴重性，而在采用小型衛星提供業務的系統之中，也涉及到了終端兼容的基本需求，引發這一問題出現的主要原因就在于以下兩方面因素：首先，為了保證小型衛星通信系統自身所具備的通信能力與業務能力可以更好的發揮出來，全面降低在運營費用方面所產生的損耗，就應當利用衛星來為系統用戶提供出其所需要的服務內容，使得用戶可以更好的接入至不同的信息系統當中;其次，為了有效降低數據信息的傳輸延遲，S&F業務微型衛星就應當與其他系統之間進行聯合，比如同步衛星通信系統或是地面網絡等，以此為基礎來提升數據信息的傳遞速度，而在地面通信網絡之中，衛星通信系統屬于其中的核心內容，更要準確找尋出其與地面通信網絡之間存在的綜合應用問題，并更好的滿足不同操作系統所提出的應用需求。而由于軟件無線電當中存在的各種功能，大多數情況下都是采用軟件進行定義的，這也使其可以實現遠程控制，必須要在采集速度以及信息處理能力符合標準的情況下，才能夠利用軟件無線電的編碼格式與調制模式進行自動識別，確保涉及到的各類數據信息可以更加準確的接收。同時，軟件無線電也應當根據基本需求來選擇出與之對應的通信系統與通信體制，軟件無線電技術可以通過基帶處理的軟件模塊來兼容不同系統，衛星通信系統可以提供全球性的實時話音/數據通信通信和非實時的s&F業務已成為了整體衛星通信系統當中至關重要的組成部分，能夠進一步實現全球范圍內的個人通信。將軟件無線電概念應用到低軌小型衛星通信系統中，可以有效解決不同系統之間存在的兼容性問題以及綜合應用等問題，在穩步提升衛星通信系統發展質量與發展效率的同時，提供出具備則更高靈活性的通信服務內容。因此，只有通過軟件無線電的高效應用，才可以在嚴格意義上有效解決系統兼容以及綜合利用等多種問題。

（二）衛星測控中的應用

通常情況下，衛星測控系統主要是由遙控分系統、遙測分系統以及跟蹤分系統所構成，在當前的社會環境中，我國的大部分衛星測控設備都是由傳統的硬件所構成，整體功能十分固定，并且不同的衛星測控系統在工作頻率、編碼體制以及測距體制方面存在著較為明顯的差異，不同衛星的測控信道也無法通用，這就在潛移默化之間加大了研制負擔，引發資金浪費等問題出現。因此，這就需要引入軟件無線電技術，在衛星測控當中，由于星上測控設備會受到體積、功耗以及重量等多方面因素產生的影響，再加上各類因素指標產生的限制，其中通常都會采用多個副載波調制同一個載波的系統，這部分副載波不僅是一種單一性的正弦波，也可以為已調副載波。如果整體射頻頻率穩定在S波段，就會將其稱作S波段測控系統。相對于我國中軌道衛星以及低軌道衛星所采用的超短波體制來說，S波段統一測控系統有著十分顯著的優點，其也屬于后續衛星測控系統當中所采用的主要方式。

（三）促進衛星通信技術的更新發展

站在衛星通信系統實際情況的角度上來看，其與地面中各類系統之間的不同之處就在于衛星如果能夠進入到相應的運轉軌道，自身的各種硬件設備基本上無法進行改進優化，這也使得衛星當中的硬件設備與技術體系呈現出一種固定狀態。同時，一般情況下，那些微型衛星通信壽命主要在3-5年，而在一些微型衛星當中所采用的主要為被動姿態的控制方式，這也使其有著更長的使用壽命，但這也對新技術在衛星通信領域當中的應用產生了制約作用。因此，這就需要通過軟件無線電技術基本思想來為微型通信衛星的星上處理提供出全新內涵，同時，還要對通信衛星當中存在的各類通信功能展開全新定義，還要在設計階段中對處理冗余度進行考慮，如果需要更改微型衛星當中的部分工作環節，比如解調技術以及成形濾波等，只需要對部分軟件進行重新加載，這樣就可以完成衛星在軌技術的更新優化，以此來提升衛星技術的使用壽命。站在實際發展進程的角度上來看，國外對于這方面技術已經進行了全面嘗試，比如Vosat- 3&5、Posat- 1 等，其都利用軟件無線電在衛星通信體系方面進行了全面更新，這就代表著在軌衛星在通信體制與通信功能等方面存在著極大的提升空間。如果將軟件無線電作為核心技術，就可以通過軟件來定義出全新的微型通信衛星，并且形體方面的硬件結構也有著極高的相似性，能夠根據不同軟件類型來提供出對應的使命內容。然而，盡管軟件無線電技術在微型衛星通信當中有著良好的應用前景，但由于處理器件能力、處理技術等多方面因素產生的影響，目前還無法按照對應的標準內容來構建出完善的微型衛星通信系統，而在另一方向上來看，既然軟件無線電技術已經得到了普遍認可，只是在實施方面出現了困難，其在未來的發展進程中必然會隨著技術的發展進步而得到高效解決。

結論：在未來的發展進程中，無線通信系統將轉變為一種多模式、多制式的通信系統，其中包括了多種服務類型，而軟件無線電由于自身具備著較強的可編程能力以及可配置能力，已經成為了未來通信系統當中的首選。同時，為了更好的促進衛星通信系統的穩定發展，就應當加大對于軟件無線電的重視程度，使得兩者之間能夠有效融合在一起，使得軟件無線電可以在衛星通信當中更好的發揮出實際作用，為衛星通信后續的可持續發展奠定堅實基礎。

參考文獻：

[1]桑亞樓.軟件無線電技術在衛星通信中的應用探析[J].中國新通信.2018，20（06）：13-14.

[2]凌宇.基于軟件無線電技術的超高速實時通信系統[J].西安電子科技大學陜西省211工程院校教育部直屬院校：98.

[3]胡志明.軟件無線電技術在衛星通信中的應用[J].信息與電腦（理論版）.2015（02）：63-64.

作者簡介：張翔，男，漢族，江蘇高郵，1991.08.23。