軟件無線電技術在船舶通信中的 應用研究

王歡

摘 要：隨著近些年人們對信息技術以及計算機的深入研究，軟件無線電技術被逐漸普及并使用在各個行業中，本文針對軟件無線電技術應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水平。

關鍵詞：軟件無線電技術；船舶通信；應用分析

軟件無線電技術是上世紀90年代出現的一種無線通信概念，該技術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。該技術應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系統升級與互聯不但方便而且快捷。

1 體系結構分析

船舶通信因為條件以及環境等限制，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作為主要基礎的，以軟件為重要核心的嶄新體系架構[1]。在軟件無線電中，技術主要強調體系結構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字化，借助軟件編程能夠達到靈活實現寬帶數字變頻、數字頻率合成、數字濾波等目的。軟件無線電一般使用開放性的即插即用的系統體系。

1.1 硬件結構

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總線結構中，如此就能夠使得無線通信相關的部件之間能夠真正意義上的實現相互關系改變成為面向總線的相對較為單一的關系，在系統運行過程中對實現通用性、模塊化以及標準化等都有非常大的幫助。其體系結構中涵蓋接口模塊和控制、數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天線可以利用衛星定位船舶位置，外置設備更加有利于系統多樣化的功能，程序有根據的判定險情。

軟件無線電系統的結構有多個特點，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鍵的技術。和常規的取樣技術比較該技術取樣涵蓋正交取樣、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實現對射頻前端和電臺功能方面的控制，如此也能夠實現A/D/A變換，在此過程中還能夠為用戶提供相關的模擬或者數字接口，比如數據信息以及電報等；多芯片并行的DSP處理模塊能夠實現單路或者多路基帶數字信號的有效處理；而寬帶天線能夠覆蓋從短波至L波段，現階段我國外寬帶天線技術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，軟件無線電體系結構對軟件模塊的發展至關重要，為了能夠充分保障系統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的軟件系統必須對照組ISO/OSI按級別的方式實施組織處理[3]。系統軟件模塊涵蓋下面多個部分：即DSP指令集以及函數庫；信號流變速庫（涵蓋波形合成、濾波以及變換等）；而調制解調的算法庫則涵蓋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 系統模塊化

在系統模塊化分析中，首先應該從開放性分層結構基礎上進行分析，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設立對復雜傳播通信環境有利的目的；另外某種參數的省級以及更新能夠利用軟件所最初設定或者更換對應的模塊就能夠實現，這也就摒棄了傳統的需要重新設計系統的弊端。

2 軟件無線電技術應用于傳播通信中的發展趨勢

應該指出的是，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特點，這樣就構成了相對龐雜的通信系統。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用在船舶通信的動力。船舶無線電技術的應用，對船舶通信方面所發揮的作用較為明顯，比如船舶在遭遇惡劣天氣的情況下，出現通信不暢或者信號干擾等問題，軟件無線電技術就能夠發揮其效果，設備自動加強信號傳輸，保障船舶通信能夠不受干擾。另外如果船舶出現諸如遭遇險情的情況，其系統會自動向周邊船舶岸基站發送求救信號，或者轉發到最近的救援基地，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改進甚至是增加通信業務功能；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能力。與此同時，軟件無線電技術和計算機技術能夠充分深入融合，能夠為通信系統提供相對更強的網絡性與靈活性，達到人機對話的目的，提升系統與機器可維護性與可操作性。在更為復雜與更加高級的應用過程中，軟件無線電還能夠使得船舶通信設備實現船舶條件的自適應性，涵蓋對速率的適應、對功率的適應以及對頻率的適應，具備多種類型的抗干擾能力，提升信息傳輸的有效性以及可靠性。

3 結語

軟件無線電技術的發展與成熟得益于軍用電臺的發展，近些年軟件無線電逐漸成為了軍用電臺發展趨勢，同時把該技術應用于民用的通信領域。在之前的信息通信中，軟件無線電技術就成了真正意義上的全球通信系統第三代戰略基礎，也是現階段全球熱議的焦點問題，軟件無線電技術的很多優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的變頻系統群時延精確測量方法[J].儀器儀表學報，2010，31（1）：166-171.

[2] 沙地克？肉孜.軟件無線電技術在調頻發射機設計中的應用探討[J].數字通信世界，2017，（2）：232-233.

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