軟件無線電技術(shù),顧名思義是用現(xiàn)代化軟件來操縱、控制傳統(tǒng)的“純硬件電路”的無線通信。1992年5月,在美國電信系統(tǒng)會議上,MILTRE公司的Jeo Mitola首先提出了軟件無線電的概念。軟件無線電指的是將硬件單元模塊以標(biāo)準(zhǔn)、開放的形式連接起來,形成一個通用的硬件平臺,通過專用軟件加載來實現(xiàn)各種功能的開放式無線通信設(shè)備。
軟件無線電技術(shù)的重要價值在于:傳統(tǒng)的硬件無線電通信設(shè)備只是作為無線通信的基本平臺,而許多的通信功能則是由軟件來實現(xiàn),打破了有史以來設(shè)備的通信功能的實現(xiàn)僅僅依賴于硬件發(fā)展的格局。軟件無線電技術(shù)的出現(xiàn)是通信領(lǐng)域繼固定通信到移動通信,模擬通信到數(shù)字通信之后第三次革命。無線通信系統(tǒng)中的軟件無線電平臺構(gòu)成如圖1所示。
圖1:軟件無線電平臺示意
軟件無線電的基本思想就是將寬帶模數(shù)變換器(A/D)及數(shù)模變換器(D/A)盡可能地靠近射頻天線,建立一個具有“A/D-DSP-D/A”模型的通用的、開放的硬件平臺,在這個硬件平臺上盡量利用軟件技術(shù)來實現(xiàn)電臺的各種功能模塊,如下表1所示的5大功能。軟件無線電技術(shù)是軟件化、計算密集型的操作形式。
表1:軟件無線技術(shù)所實現(xiàn)的功能
軟件無線電技術(shù)的核心是:集中使用寬帶A/D、D/A轉(zhuǎn)換器并盡可能的靠近天線,無線電功能盡可能地通過軟件來實現(xiàn)。其基本思想在于使所有無線電收發(fā)設(shè)備都基于同一個硬件平臺,通過安裝不同的軟件模塊,利用軟件升級、或版本更迭來實現(xiàn)無線電裝備的更新?lián)Q代和新老無線電設(shè)備之間的兼容。
軟件無線電技術(shù)的核心技術(shù)包括寬帶天線射頻變換技術(shù)、寬帶A/D和D/A變換技術(shù)、中頻和基帶部分的通用可編程處理器技術(shù)。軟件無線電技術(shù)的最終目標(biāo)就是所謂的多波段多模式MBMMR(Multiband Multimode Radio),它覆蓋2~2000MHz的頻段,用軟件實現(xiàn)SSB、FM、AM等多種模式以及擴頻、跳頻、高頻自適應(yīng)、高速調(diào)制解調(diào)器、多速率話音編碼等多種工作方式。與傳統(tǒng)的通信技術(shù)相比,軟件無線電技術(shù)有如表2所示的6個特點。
表2:軟件無線電技術(shù)的特點
數(shù)字信號處理(DSP,Digital signal processing)技術(shù)是軟件無線電技術(shù)的基礎(chǔ)。目前盡管低功耗DSP、超強功能DSP發(fā)展迅速,但DSP在速度、功耗上的現(xiàn)狀仍然是制約軟件無線電發(fā)展的關(guān)鍵。DSP的另一研究內(nèi)容就是軟件,軟件是軟件無線電技術(shù)的核心。在目前DSP不能滿足軟件無線電設(shè)計要求的情況下,開發(fā)DSP的數(shù)字信號處理軟件應(yīng)是軟件無線電技術(shù)的主攻方向。這其中包括各種FFT算法,調(diào)制解調(diào)、信源編碼、信號編碼等各種通信軟件,也包括方式控制、信號控制和數(shù)據(jù)交換軟件。
軟件無線電技術(shù)廣泛應(yīng)用于無線電通信領(lǐng)域,軟件無線電技術(shù)首先誕生于軍事上的應(yīng)用,由于其優(yōu)良的特點,軟件無線電技術(shù)很快滲透到民用的無線移動通信領(lǐng)域,特別是在第三代移動通信領(lǐng)域的應(yīng)用。由于軟件無線電技術(shù)可將模擬信號的數(shù)字化過程盡可能地接近天線,即將AD轉(zhuǎn)換器盡量靠近RF射頻前端,利用DSP的強大處理能力和軟件的靈活性實現(xiàn)信道分離、調(diào)制解調(diào)、信道編碼譯碼等工作,在為第二代移動通信系統(tǒng)向第三代移動通信系統(tǒng)的平滑過渡提供一個良好的無縫解決方案。軟件無線電技術(shù)還有在衛(wèi)星通信領(lǐng)域的應(yīng)用,特別是正在冉冉升起的現(xiàn)代小衛(wèi)星的應(yīng)用。
國際電聯(lián)下設(shè)的無線8F組專門從事IMT-2000標(biāo)準(zhǔn)的研究.在無線8F組中專門設(shè)立了軟件無線電研究小組積極開展這方面的工作。TD-SCDMA系統(tǒng)和軟件無線電技術(shù)就得到了很好的融合。
在中國,軟件無線電技術(shù)受到相當(dāng)重視,在“九五”和“十五”預(yù)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。“九五”期間立項的“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)、微電子技術(shù)和計算機技術(shù)結(jié)合在一起,是一個中長期的研究項目,需要很強的綜合實力。
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