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软件无线电技术简介

浏览:3513  来源:通信人在线  日期:2018-01-23

软件无线电技术,顾名思义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。19925月,在美国电信系统会议上,MILTRE公司的Jeo Mitola首先提出了软件无线电的概念。软件无线电指的是将硬件单元模块以标准、开放的形式连接起来,形成一个通用的硬件平台,通过专用软件加载来实现各种功能的开放式无线通信设备。

软件无线电技术的重要价值在于:传统的硬件无线电通信设备只是作为无线通信的基本平台,而许多的通信功能则是由软件来实现,打破了有史以来设备的通信功能的实现仅仅依赖于硬件发展的格局。软件无线电技术的出现是通信领域继固定通信到移动通信,模拟通信到数字通信之后第三次革命。无线通信系统中的软件无线电平台构成如图1所示。

1:软件无线电平台示意

软件无线电的基本思想就是将宽带模数变换器(A/D)及数模变换器(D/A)尽可能地靠近射频天线,建立一个具有“A/D-DSP-D/A”模型的通用的、开放的硬件平台,在这个硬件平台上尽量利用软件技术来实现电台的各种功能模块,如下表1所示的5大功能。软件无线电技术是软件化、计算密集型的操作形式。

1:软件无线技术所实现的功能

软件无线电技术的核心是:集中使用宽带A/DD/A转换器并尽可能的靠近天线,无线电功能尽可能地通过软件来实现。其基本思想在于使所有无线电收发设备都基于同一个硬件平台,通过安装不同的软件模块,利用软件升级、或版本更迭来实现无线电装备的更新换代和新老无线电设备之间的兼容。

软件无线电技术的核心技术包括宽带天线射频变换技术、宽带A/DD/A变换技术、中频和基带部分的通用可编程处理器技术。软件无线电技术的最终目标就是所谓的多波段多模式MBMMRMultiband Multimode Radio),它覆盖2~2000MHz的频段,用软件实现SSBFMAM等多种模式以及扩频、跳频、高频自适应、高速调制解调器、多速率话音编码等多种工作方式。与传统的通信技术相比,软件无线电技术有如表2所示的6个特点。

2:软件无线电技术的特点

数字信号处理(DSPDigital signal processing)技术是软件无线电技术的基础。目前尽管低功耗DSP、超强功能DSP发展迅速,但DSP在速度、功耗上的现状仍然是制约软件无线电发展的关键。DSP的另一研究内容就是软件,软件是软件无线电技术的核心。在目前DSP不能满足软件无线电设计要求的情况下,开发DSP的数字信号处理软件应是软件无线电技术的主攻方向。这其中包括各种FFT算法,调制解调、信源编码、信号编码等各种通信软件,也包括方式控制、信号控制和数据交换软件。

软件无线电技术广泛应用于无线电通信领域,软件无线电技术首先诞生于军事上的应用,由于其优良的特点,软件无线电技术很快渗透到民用的无线移动通信领域,特别是在第三代移动通信领域的应用。由于软件无线电技术可将模拟信号的数字化过程尽可能地接近天线,即将AD转换器尽量靠近RF射频前端,利用DSP的强大处理能力和软件的灵活性实现信道分离、调制解调、信道编码译码等工作,在为第二代移动通信系统向第三代移动通信系统的平滑过渡提供一个良好的无缝解决方案。软件无线电技术还有在卫星通信领域的应用,特别是正在冉冉升起的现代小卫星的应用。

国际电联下设的无线8F组专门从事IMT-2000标准的研究.在无线8F组中专门设立了软件无线电研究小组积极开展这方面的工作。TD-SCDMA系统和软件无线电技术就得到了很好的融合。

在中国,软件无线电技术受到相当重视,在“九五”和“十五”预研项目和“863”计划中都将软件无线电技术列为重点研究项目。“九五”期间立项的“多频段多功能电台技术”突破了软件无线电的部分关键技术,开发出4信道多波形样机;我国提出的第三代移动通信系统方案TD-SCDMA,就是利用软件无线电技术完成设计。软件无线电需要将现代先进的通信技术、微电子技术和计算机技术结合在一起,是一个中长期的研究项目,需要很强的综合实力。

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