軟件無線電技術

朱瑞平

江蘇中智顧問有限公司，江蘇鹽城224002

摘要 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。

關鍵詞 軟件無線電；高性能總線技術；DSP 數字處理

中圖分類號TN91 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708（2012）61-0179-01

1 軟件無線電技術的優勢

軟件無線電技術具有眾多的優勢，歸納起來主要有以下幾個方面：1）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；2）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；3）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；4）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 軟件無線電的關鍵技術

之所以軟件無線電具有傳統數字電臺無法比擬的優勢，其中應用了諸多關鍵技術。也正是由于這些關鍵技術的應用，可保持電臺功能以及款頻段的靈活性。以下將對幾種關鍵技術進行具體分析：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；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）實時軟件處理。在軟件無線電系統的多工作技術實現過程中，應實時納入全新功能軟件。雖然當前存儲器的容量已經比較大，但是所有軟件存儲其中仍承受較大壓力，因此軟件無線電系統可以通過特定的用戶入口端實現實時新功能軟件的裝載，通過重新分配、組構軟件資源，重組軟件功能，這就要求通信協議以及軟件的通用性、標準性；4）開放式總線結構。傳統的硬件平臺結構屬于流水線式，在這一結構中，各模塊采取實際硬件電路互連形式。一般情況下，各個模塊之間緊密耦合。如果系統涉及到功能的改變，就需要增加或者減少某一個模塊，這就會帶來結構中的變化。但是由于不具備開放性，因此也無法滿足軟件無線電技術的要求。鑒于此，人們在PC技術發展中受到啟發，提出了基于總線互連的系統，在相應系統中應用VME總線標準。尤其在軟件無線電系統中，通過應用VWE總線標準，進一步支持軟件無線電的擴展性、開放性平臺發展；5）寬帶模數（A/D）或者數模（D/A）轉換。在軟件無線電系統中，最理想的ADC位置應該與射頻天線盡量靠近，以此更精準地接收模擬信號，實現數字化轉換，最大限度獲得可編程性。在A/D或者D/A技術轉換中，應考慮以下幾點要素：量化噪聲、采樣方式、采樣效率、數值與效應等。當前，在軟件無線電系統的A/D或者D/A技術中，最大的困擾就是ADC采樣速率難以滿足軟件無線電的高精度、高速率要求，將成為今后努力方向。

3 軟件無線電技術在4G發展中的應用

隨著3G技術的日益發展與成熟，目前已經在市場運營中取得一定成績。當前，國際電信聯盟（ITU）已經著手準備“第四代移動通信標準”的制定，并逐漸達成共識，將移動通信系統與其他系統相結合，如WLAN、無線局域網等，4G技術應運而生。隨著4G技術的產生，數據傳輸效率將進一步提高，并可提供更豐富、更廣泛的任務，最終實現局域網、廣播、電視、商業無線網絡、藍牙等無縫銜接、兼容發展。在發展4G的諸多關鍵技術中，軟件無線電技術是承載4G發展的橋梁。隨著各種先進技術的交疊發展，更利于降低開發風險，因此未來發展的4G技術必須滿足各種類型產品的需要，軟件無線電技術恰好滿足產品多樣性需求，既可降低開發4G的風險，又支持更多系列產品的開發。另外，由于軟件無線電技術減少了硅芯片的應用，可有效降低成本，更利于推廣使用。在4G技術的網絡支持方面，由于通信系統選擇的是基于IP全分組形式基礎上的數據傳輸流，因此IPv6將成為下一代的網絡協議。總之，隨著計算機技術、通信技術以及微電子技術的快速發展，必然能夠有效解決軟件無線電技術發展中遇到的困難，讓軟件無線電技術在未來4G通信技術中獲得更好的發展空間。

參考文獻

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