软件无线电技术论文
软件无线电技术论文 软件无线电技术论文篇一 软件无线电技术初探 【摘要】软件无线电技术是用现代化软件来操纵、控制传统的“纯硬 件电路”的无线通信，打破了长期以来设备的通信功能的实现仅仅依赖于硬件发 展的格局。本文就从软件无线电的优势、软件无线电技术在军事通信和移动通讯 中的应用三方面来对软件无线电技术进行初步探析。【关键词】软件无线电;军事通信;移动通信 当今，通讯系统正由模拟体制向数字体制转变，这为无线电通讯的发 展创造了有利条件，但传统的通过硬件设备改造升级来完成无线通信新技术改革 的方法带来了很多问题，限制了无线电技术的进一步发展，为了解决这一困境， 软件无线电应运而生，具有着传统的硬件无线电通信设备所无法比拟的优势。
一、软件无线电的优势 1.具有降低开发成本和周期的作用 传统的无线通信系统在对技术和产品进行开发时，针对的只是单一的 标准，从标准相对稳定到设计和开发专用芯片，再到产品设计和实现需要一年以 上的时间，开发周期长，开发成本高，同时这种情况也导致标准制定过程中，许 多新的技术都无法得到合理的应用，限制了新技术的发展和应用，也使商用产品 和当时技术水平之间存在着较大的差异。而软件无线电的应用，能为技术和产品 的研究和开发提供一个新概念和通用无线通信平台，在很大程度上缩短了开发周 期，降低了开发成本，使产品能够和技术水平同步发展。
2.具有优秀的可拓展性 软件无线电技术具有非常优秀的可拓展性，主要体现在它能极其轻松 地完成系统功能的拓展与升级，但是由于网络无线电技术是以模块化、通用化、 标准化的硬件支持平台为基础的，所以它在硬件方面能够拓展的空间并不大，其 优秀的拓展性主要集中在软件方面。另外，软件无线电技术也为系统的升级和拓展提供了便利，只需要对 相应的软件进行升级或者拓展就可以了，而且与改进和优化硬件相比，升级和拓 展软件要简单得多;最重要的是，借助软件工具可以根据实际需求来实现各种通 讯业务的拓展。
3.具有极强的灵活性 软件无线电技术具有可重配置性，从而在很大程度上增强了其灵活性。
目前，从基带信号到射频信号已经实现了完全的数字化，这就使得软件无线电技 术可以通过更换软件模块来适应多种工作频段和多种工作方式。
同时，良好的多频段天线和可控制的多频段和多功率的射频转换能力， 使得软件无线电对复杂的环境需求具有良好的适应性，可由软件编程来改变 RF 频段和带宽、传输速率、信道接入方式、业务种类及加密方式、接口类型。
二、软件无线电技术在军事通信中的应用 无线通信之所以在现代通信中占据着重要的位置，与其设备简单、便 于携带、易于操作等特点是分不开的，也是这些独有的优势使其被广泛应用于各 个领域，以军事领域为代表，它是各军种、各部队中必不可少的重要通信手段， 软件无线电这个术语最初是被美军提出的，当时正处于海湾战争时期， 多国部队各军种进行联合作战时，在互通互联的操作上遇到了难题，不仅通信互 通性差，反映速度慢，而且宽带太窄、速率也太低，使得联合作战的关键技术受 到了严重的影响，由此美军开始制定具体的计划来研究基于数字信号处理器、软 件可编程、模块化、多模式并具有波形重新配置能力的通用软件无线电台――易 通话，此电台几乎具备了美军所有使用过的电台包括话音通讯电台、数据通信电 台的所有功能，实现了不同种类无线电台之间的通信。
软件无线电台从其诞生至今，已经成为能使不同国家或者说同一国家 的不同军种之间相互通信而没有障碍的新技术。自20世纪70年代开始，可编程软 件无线电台正式被列入研制项目中，目前已经取得了突破性的发展，有不少的数 字式软件可编程无线电台已经被投入使用并且收效甚好。
另外，传统的数字电台以硬件为主，软件无线电台在许多关键技术上 对其进行了改进，例如：对模数转化器进行了改进，使其转换率和动态工作范围 得到了大幅度的提升;对嵌入式处理器进行了改进，提高了其处理的速度和能力，使数字信号处理器能够完成调制解调器的功能;对以编程技术为目标的技术进行 了开发，使软件的功能性独立于基础硬件之外。总之，随着科技的迅速发展与进 步，无线电台将有望使军用电台获得新的定义。
三、软件无线电技术在移动通信中的应用 软件无线电概念从提出至今，已经从最初的军事领域开始向民用领域 扩展，但是在民用通信方面却存在着许多的问题，例如：新老通讯体制并存，增 加了不同体制系统在互联方面的复杂程度与困难程度;各种通讯设备大量涌现， 使无线电频谱拥堵情况越来越严重;传统的以硬件为基础的无线通信系统已经难 以满足新时代发展的需要。只有采用软件无线电技术才能对这些问题进行有效解 决，下面就从三方面来介绍软件无线电技术在移动通信中的应用。
1.用于蜂窝移动通信系统 在蜂窝移动通信系统中，软件无线电的发射与其他系统相比较，有所 不同。
它在发射前，要先对可用的传输信道进行划分，探测传播路径，对适 合信道进行调制，将电子控制下的发射波束指向正确的方向，选择合适的功率， 做完这些才能进行发射。至于接收也同样如此，它能对当前信道和相邻信道的能 量分布进行划分，也能对输入传输信号的模式进行识别，通过自我适应抵消干扰， 对所需信号多径的动态特征进行估计，对多径的所需信号进行相干合并和自适应 均衡，对信道调制进行栅格译码，然后通过FEC译码纠正剩余错误，最大限度的 降低误比特率 2.用于设计多频多模的移动终端 对于不同的标准需要用不同的软件来适应，需要通过软件设置的调整 来改变信道接入方式或者调制方式。
软件无线电技术可以设计出灵活的通信终端，使不同制式的移动网络 能用同一部终端，不仅为用户提供了极大的便利，也在一定一定程度上降低了运 营商的成本，促进了移动通信技术的持续发展。
3.用于第三代移动通信系统软件无线电技术在第三代移动通信系统中的应用主要包括三方面：
(1)为第三代移动通信手机与基站提供了一个开放的、模块化的系统 结构;
(2)产生了各种信号处理软件，包括：各类无线信令规则与处理软件、 信道纠错编码软件、信号流变换软件、信源编码软件、调制解调算法软件等;
(3)实现了智能天线结构，包括DOA在内的空间特征矢量的获得、每 射频通道权重的计算和天线波束赋形。
四、结语 总之，软件无线电技术有着传统数字无线电所无法比拟的优势，在将 来的发展和应用上一定会越来越广泛，特别是在第四代移动通信的普及和推广道 路上，软件无线电技术一定会贡献越来越多的力量。
软件无线电技术论文篇二 浅谈软件无线电技术 摘要：本文综述软件无线电技术的概念、特点及结构，阐明了软件无 线电技术关键技术实现难点，及无线电台多频段、多工作方式互通问题的解决思 路。
关键字：软件无线电 宽带天线 【分类号】：TM73 软件无线电技术最初起源于美国军方。在海湾战争期间，由于美军陆、 海、空三军的通信装备在工作频段、通信体制、信息传输格式等方面各自为政、 互不兼容，虽然解决了三军间的相互干扰问题，却也因此导致在联合作战时各军 兵种无法进行快速沟通、互传信息和情报，没有形成真正意义上的联合作战。于 是，在1992年5月的全美电信系统年会上，MITRE公司的资深科学家Joe Mitola 提出了软件无线电技术，用以解决美军三军之间无线电台多频段、多工作方式互 通问题。1.软件无线电的概念和基本思想 软件无线电定义为：能够实现充分可编程通信，对信息进行有效控制， 覆盖多个频段，支持大量波形和应用软件的通信设备。简而言之，软件无线电就 是一种用软件实现物理层连接的无线通信设计。
软件无线电的基本思想是在一个标准化、模块化的硬件平台上，通过 软件编程来实现无线电台的各种功能。未来新系统的升级、新产品的开发将逐步 转到软件上来，这是无线电通信继固定通信到移动通信、模拟通信到数字通信之 后的第三次革命，它将通过与现代微电子技术、软件技术和数字通信技术的结合， 实现真正的多媒体、多模式的个人通信系统这一软件无线电的最终目标。
需要区分的是，目前使用的全数字化无线电台虽然也采用了软件控制 和数字处理技术，但他们并不属于真正的软件无线电。其根本区别在于，软件无 线电的结构和功能是完全可编程的，它的工作频段、信道接入模式和信号调制解 调的方式都是可以通过编程来满足实际需要，而这些功能全数字化无线电台是无 法实现的。
2.软件无线电的主要特点 (1)功能实现灵活 软件无线电的功能是可编程的，因此实现灵活，例如对信道带宽、调 制方式及编码方式进行动态调整，以适应不同网络标准、通信负荷及用户需要的 变化。它还可以与其他任何体制的电台实现空中接口，进行不同制式间的通信， 也可以作为其它电台的射频中继。
(2)系统升级成本低 由于采用标准化、模块化的结构，其硬件可以随器件和技术的发展而 更新或扩展，软件也可以随需要不断升级。模块的通用性强，能在不同的系统和 系统升级时复用。因此在技术更新时，只需更换个别的模块即可，也可将更换下 来的模块用于其他需求不同的系统，大大节约费用开支;
(3)生命周期长 软件无线电具有多频段、多功能通信的能力，因此不仅能与新体制电台通信，也可以与旧体制电台相兼容，这样既延长了旧体制通信系统的使用寿命， 也保证了软件无线电本身有很长的生命周期。
(4)支持网络功能强 软件无线电技术支持软件可以通过无线方式载入，增添新的功能和软 件升级都非常方便。例如，在民用方面，当用户到其他国家或者地区时，仅仅需 要通过软件无线电装置空中接收该地区的通信标准，下载后即可利用该通信标准 进行通信。
3.软件无线电的理想结构 这是一种理想化的结构，完全符合软件无线电的标准，把模拟电路的 数量减少到了最低限度，将整个结构的数字化程度提高到最大的程度，即将天线 接收的信号经过滤波放大后，直接由A/D(模数转换器)进行采样处理。但是这也 对模数转换器的性能提出了更高的要求。因为射频的频率范围最高可达1、2GHz， 射频低通采样频率必须至少是射频频率的2倍，也就是要达到2.4GHz才能完全采 样。就目前的硬件技术来看，即使如此高的采样频率可以实现，那么在后续的 DSP(数字信号处理器)也难以满足要求。同时，这也是目前软件无线电子的一个 技术难点。
4.软件无线电的关键技术及实现难点 (1)宽带天线和RF(射频)模块 软件无线电要求天线的频率覆盖是2～2000MHz，并可以用程序控制 方法对天线功能及参数进行设置。根据当前国内外宽带天线的技术水平，研制全 频段的宽带天线是不现实的。在实际应用中，可以采取组合多频段天线来实现， 借鉴美军软件无线电Speakeasy(易通话)方案，分三段来实行，2～30MHz、30～ 500 MHz、500～2000MHz，这样在技术上比较可行，也不影响战术使用的要求。
鉴于天线的宽带特性，射频前端要求器件要有较宽的频率范围，并采用数字频率 合成技术设置，对每种标准应能够多载波工作。射频前端可考虑用同天线一样分 三段来实现，将其做成可转换的标准化模块。射频前端的宽带低噪声放大功能和 输出功率放大都可以由市场上现有的产品进行实现。
(2)高速A/D数字化是软件无线电的基础，模拟信号必须经过采样转化成数字信号 才能用软件进行处理。A/D、D/A器件在软件无线电中的位置非常关键，它直接 反映了软件无线电系统的软件化可操作程度。决定A/D器件的关键是它的采样速 率和量化位数，就目前而言，对于某些软件无线电方面的应用，现有的A/D还不 能同时满足速率和位数的需要，从长远考虑可以采用多个A/D并联使用，达到所 需要求。
(3)高速DSP 软件无线电从设计思想到实现，其推动力来自DSP技术的发展， 作为软件无线电技术的灵魂所在，DSP运算能力的高低直接决定软件 无线电的性能，软件无线电的诸多优势主要是通过以数字信号处理为中心的通用 硬件平台及DSP软件实现的。目前的DSP无论是在功能上还是在性能上，都不能 满足无线电的要求，很难用单片DSP直接处理宽带射频或中频信号。一方面可以 先采用数字变频技术对宽带射频或者中频信号进行处理，然后再用DSP完成各种 信号处理功能。另一方面是设计拥有多指令流多数据流的多处理器体系结构的处 理器。
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