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浅析软件无线电发展现状及关键技术 摘要：无线电技术在不断成熟和发展的同时，其应用领域也不断拓宽，应用价值逐步显现，由此软件无线电应运而生。软件无线电的基本思想就是将宽带模数变换器及数模变换器与宽带射频天线，干脆相连，建立一个具有“A/D-DSP-D/A”模型的通用的、开放的硬件平台。利用软件技术来在这个硬件平台上实现电台的各种功能模块。它是结合了现代通信理论，数字信号处理和微电子技术的体系结构。 本文介绍了软件无线电的基本理论、发呈现状、宽带/多频段天线、A/D-D/A模数-数模转换器件、DSP相关技术及软件操作系统等软件的关键技术。 关键词：A/D/A转换器件 软件无线电 宽带 DSP 中图分类号：TN925 文献标识码：A 文章编号：1017-941607-0207-02 1 软件无线电概述及基本结构 软件无线电技术，顾名思义是用现代化软件来操纵、限制传统的“纯硬件电路”的无线通信。 软件无线电的原理就是利用宽带天线来将靠近射频前端的A/D、D/A的整个中频段或是RF段实现A/D变换，之后再利用DSP器或是处理器来完成后续处理工作。无线电整体可编程性的程度很大程度上是由其硬件结构确定的，换句话说，硬件结构是实现RF频段可编程、信道编码和调制可编程、信道访问模式可编程的基础。不仅如此，由于硬件系统的开放性极高，所以只需略微调整软件便能得到相应的功能，这在肯定程度上弱化了系统的设计难度。 软件无线电统的基本结构如图1所示，它包括了宽带/多频段天线、多频段射频转换器、宽带A/D和D/A及数字信号处理部分。由图1可以看出，数字信号处理部分是软件无线电好用化过程中的核心和关键部分之一。比如：DSP、FPGA、GPP就是比较常见的信号处理部分。在GPP的限制下，DSP以及FPGA能完成各种任务，比如：调制解调、中频处理、基带处理等。GPP在调度任务和管理存储器的过程中运用的是RTOS。现阶段，软件无线电结构又叫做专用资源结构，简洁来说，就是随意无线信道都拥有配套的处理资源，比如：GPP、AD、FPGA、DA、DSP等。 2 软件无线电发展的现状 无线通信在现代通信中占据着极其重要的位置，被广泛应用于商业、气象、军事、民用等领域。 近年来，无线通信领域研发出了一种全新的无线通信体系结构，即软件无线电。该系统是现代通信理论，微电子、数字信号处理技术共同作用下的产物。 11012年，MILTRE公司的Joseph Mitola首次提出了软件无线电这一新生事物。其运作原理是：为使软件能顺当完成调制解调、工作频段、数据格式、加密模式、通信协议等任务，我们必需构建一个通用的硬件平台，该平台要具有标准化、开放性、模块化的特点，不仅如此，还要在天线旁边设置A/D和D/A转换器，这样才能得到一个高性能的无线通信系统。软件无线电跟海湾斗争有关，军事上胜利，是软件无线电技术快速在民用上推广。 我们国家也特别注意软件无线电技术，曾经就提到过SCDMA技术，这种技术事实上就是一种CDMA技术，在该技术中囊括有智能天线以及软件无线电等相关的通信技术。 3 软件无线电相关技术 软件无线电技术中涉及到了数字信号同模拟信号间的有效转换、计算速度、运算总量、存储总量以及处理数据的方式等相关的技术，而且这部分技术对软件无线电技术的前进速度以及前进方向起确定性作用。其中宽带/多频段天线、A/D/A转换器件、DSP技术以及实时操作系统作为该技术中的关键之所在。 3.1 软件天线及射频转换部分的关键技术 软件无线电就是要让多波段、多制式电台实现有效的互连，而为了达到这一要求我们就应当引进多天线技术。软件无线电技术与数字多波束形成相结合的完备产物就是智能天线技术。事实上智能天线技术已经成为下一代移动通信系统的关键技术。 要实现低噪声放大、混频、滤波、自动增益限制以及输出功率放大等功能，那么射频的前端要求器件有较宽的频率范围。一般状况下软件无线电的天线是不能够涵盖全部的无线通信频段的，造成这一现象的缘由就是内部阻抗不相吻合，频段不一样的天线是不能够在一起运用的。所以说，要想让软件无线电通信得以有效的实现，就肯定要设计出一套能够接受任何频段并且具备较好线性性能的天线。 3.2 A/D-D/A与高速、高精度中频数字处理段关键技术 采样以及位数对宽带模数转换的水平起着确定性的作用。采样活动的速率取决于信号宽带，而量化位数则必需要和动态范畴以及DSP精度的要求相吻合。可是目前单片ADC不能够使这两个要求得到同时满意，因而我们要将多个ADC并联在一起来解决这一问题。 软件无线电所具有的一个最大的特征就是让A/D变换最大限度的接近天线，而如此A/D转换器就肯定要拥有良好的性能。A/D-D/A变换器要能够在中频里面对大带宽范畴中的多路信号实施采样。根据Nyqist定理我们能够看出，大输入信号带宽对A/D变换的采样率有着较高的要求；除此之外因为多路信号之间的远近效应存在，因而A/D变换器必需具备较大的动态范畴以及较高的取样精度。假使A/D技术不能够使这些要求得到有效的满意，我们通常会采纳下列解决措施。如，把整个接收带宽分成多个子带，用多个窄带A/D对各个子带并行采样；用对数压缩等方法限制或抑制输入信号动态范围；量化与信号预料相结合，量化预料误差信号等。 3.3 DSP数字信号处理技术 实际工作中须要引起重视的是处理系统数据、编码解码、调制解调等，与此同时还要重点关注数字化处理，例如二次采样、滤波、上下变频等。DSP具备以下功能：解码、调制解调、处理数字基带与比特流等，仅就扩频与调频系统而言，须要充分发挥解调、解扩功能。为尽快实现此项功能，实际工作中要充分利用DSP，构建完善成熟的并行运算系统，不仅仅涉及到数据总线、程序总线，与此同时还要实现多址呼叫，结合现实状况选择采纳多指令多数据结构、单指令多数据结构或者是超指令结构。 一般固定功能的模块如滤波器和下变频器，可以利用可编程实力的专用芯片来实现，这样可以节约成本而且这种芯片的处理数据的速度一般要高于通用DSP芯片。一般状况下数据处理系统的安排方式是：功能相对固定的部分就由FPGA来完成，计算密集型的部分在DSP内部完成。 3.4 实时操作系统 软件无线电可实现自主升级与更新，最为显著的特点是开放性，充分利用空中接口能够实现软件加载，实际操作简洁，可行性相对较高。通常状况下会选择以API进行区分，进而将其模块化，实际工作中要对各方面的影响因素进行考虑，结合现实状况进一步确定可以运用CORBA技术，此时可将面对对象的方式视为重要前提，创建良好的工作环境与服务平台，确保各类网络能够相互协作、相互访问。此外，CORBA还可实现数据共享。 软件必需要突显出独立性，如此一来才能够尽快设置出合适的层次结构。实际工作中要充分利用软件技术，其中须要引起重视的是软件下载，主要涉及到以下内容，即接口方式、下载方式、下载平安与认证、协议等。 4 结语 软件无线电主要由两部分组成：处理数字信号、射频前端；最为重要的部分是高速DSP芯片、宽带A/D/A变换器。软件无线电可根据拨道接入方式、无线波段等对各类参数进行定义，对信道结构进行适当调整，充分利用硬件平台对数据信号进行处理。 参考文献 1Malaga et al，Information technology infrastructureM.Beijing Publishing House of Electronics Industry，2022. 2李丽霞.无线通信技术热点及发展趋势.载山西科技，2022年第3期. 3李少谦等.无线局域网：标准、应用与发展J.电信技术，2003.10. 4娄绍明等.无线局域网标准与应用J.移动通信，11019.04. 5毛玉明等.802.11无线局域网组网方式与移动性分析J.电信技术，2003.10. 6美Jim Geier著，王群，李馥娟，叶清扬译.无线局域网M.人民邮电出版社，2001. 7高兆霖.超宽带无线电技术及实际应用.载铁道技术监督，2022年10月. 8Michael Palmer，Robert Bruce Sinclair.局域网与广域网设计与实现M.清华高校出版社，2003，10. 9金钊.软件无线电技术及发展趋势.中国无线电，2004. 第7页 共7页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页