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軟件無線電技術(shù)綜述

云知道

作者：宋麗麗; 任治剛
綜述軟件無線電的起源、概念及特點，具體介紹它的基本結(jié)構(gòu)及部分實現(xiàn)技術(shù) 。
要害詞：軟件無線電智能天線數(shù)字信號處理器數(shù)字變頻
一、軟件無線電的起源
軟件無線電(SoftwareRadio)最初起源于軍事通信 。
軍用電臺一般是根據(jù)某種特定用途設(shè)計的，功能單一 。雖然有些電臺基本結(jié)構(gòu)相似，但其信號特點差異很大，例如工作頻段、調(diào)制方式、波形結(jié)構(gòu)、通信協(xié)議、編碼方式或加密方式不同 。這些差異極大地限制了不同電臺之間的互通性，給協(xié)同作戰(zhàn)帶來困難 。同樣，民用通信也存在互通性問題，如現(xiàn)有移動通信系統(tǒng)的制式、頻率各不相同，不能互通和兼容，給人們從事跨國經(jīng)商、旅游等活動帶來極大不便 。為解決無線通信的互通性問題，各國軍方進行了積極探索 。1992年5月，在美國電信系統(tǒng)會議 。IEEENationalTelesystemsConference)上，MITRE公司的JoeMitola首次明確提出軟件無線電的概念 。
二、軟件無線電概念及特點
所謂軟件無線電，就是說其通路的調(diào)制波形是由軟件確定的，即軟件無線電是一種用軟件實現(xiàn)物理層連接的無線通信設(shè)計 。軟件無線電的核心是將寬帶A/D、D/A盡可能靠近天線，用軟件實現(xiàn)盡可能多的無線電功能；其中心思想是在一個標準化、模塊化的通用硬件平臺上，通過軟件編程，實現(xiàn)一種具有多通路、多層次和多模式無線通信功能的開放式體系結(jié)構(gòu) 。應(yīng)用軟件無線電技術(shù)，一個移動終端可以在不同系統(tǒng)和平臺間暢通無阻地使用 。
軟件無線電的主要優(yōu)點是它的靈活性，可以通過增加軟件模塊，方便地增加新功能 。在軟件無線電中，諸如信道帶寬、調(diào)制及編碼等都可以進行動態(tài)調(diào)整，以適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)標準和環(huán)境、網(wǎng)絡(luò)通信負荷及用戶需求的變化 。軟件無線電具有較強的開放性，由于采用標準化、模塊化結(jié)構(gòu)，其硬件可以隨器件和技術(shù)的發(fā)展而更新或擴展，軟件也可以隨需要不斷升級 。
軟件無線電推動了可編程硬件的發(fā)展，擴展了它的編程能力，提高了它的靈活性 。現(xiàn)在的無線通信設(shè)備包括手機都使用了DSP，但DSP軟件大多固化在設(shè)備中，且DSP硬件是專用的 。假如DSP硬件更加通用化，其軟件可以通過有線或無線手段裝入，那么一臺設(shè)備就可以實現(xiàn)在不同的制式、頻段和協(xié)議下工作了 。當用戶攜帶一臺軟件無線電裝置到另一個國家，一入境就可以使用軟件無線電裝置從空中接收并下載該地區(qū)的通信標準，然后就可以利用該地區(qū)通信標準運行自己的軟件無線電裝置了，這將給人們帶來很大的方便 。
三、軟件無線電的基本結(jié)構(gòu)
1.寬帶/多頻段天線與RF模塊
寬帶/多頻段天線與RF模塊是軟件無線電不可替代的硬件出入口 。軟件無線電要求天線能覆蓋所有頻段，能用程序控制方法對其功能及參數(shù)進行設(shè)置 ?？刹捎弥悄芑炀€技術(shù) 。
智能天線也稱自適應(yīng)陣列天線，由天線陣、波束形成網(wǎng)絡(luò)、波束形成算法三部分組成 。它通過滿足某種準則算法調(diào)節(jié)各陣元信號的加權(quán)幅度和相位，進而調(diào)節(jié)天線陣列的方向圖外形，來達到增強所需信號，抑制干擾信號的目的 。智能天線也可以用空分復(fù)用(SDMA)的概念加以解釋，即利用信號入射方向上的差別，將同頻率、同時隙的信號區(qū)分開來，從而達到成倍擴展通信系統(tǒng)容量的目的 。智能天線具有抑制噪聲、自動跟蹤信號、采用智能化時空處理算法形成數(shù)字波束等功能 。目前，智能天線技術(shù)日趨完善，中國電信科學研究院信威公司已推出帶智能天線的同步CDMA系統(tǒng)，美國麥得威通信公司的智能天線也開始投放市場 。
射頻部分包括預(yù)放大和功率輸出兩部分 。射頻發(fā)射機和接收機，由通用平臺和多個射頻發(fā)射機模塊組成，其工作頻帶應(yīng)足夠?qū)?，并采用?shù)字頻率合成技術(shù)設(shè)置，對每種標準應(yīng)能夠多載波工作 。發(fā)射機包括多只高功率放大器，要求具有高線性 。

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