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一、軟件無線電的起源 軟件無線電(Software Radio)最初起源于軍事通信。軍用電臺一般是根據(jù)某種特定用途設計的，功能單一。雖然有些電臺基本結構相似，但其信號特點差異很大，例如工作頻段、調(diào)制方式、波形結構、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。IEEENational Telesystems Conference)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構。應用軟件無線電技術，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，以適應網(wǎng)絡標準和環(huán)境、網(wǎng)絡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、模塊化結構，其硬件可以隨器件和技術的發(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�，F(xiàn)在的無線通信設備包括手機都使用了DSP，但DSP軟件大多固化在設備中，且DSP硬件是專用的。如果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構 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)進行設置。可采用智能化天線技術。 智能天線也稱自適應陣列天線，由天線陣、波束形成網(wǎng)絡、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)各陣元信號的加權幅度和相位，進而調(diào)節(jié)天線陣列的方向圖形狀，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，其工作頻帶應足夠?qū)�，并采用�?shù)字頻率合成技術設置，對每種標準應能夠多載波工作。發(fā)射機包括多只高功率放大器，要求具有高線性。 2.模數(shù)轉換部分 數(shù)字化是軟件無線電的基礎，模擬信號必須經(jīng)過采樣轉化成數(shù)字信號才能用軟件進行處理。軟件無線電體系結構的一個重要特點是將A/D和D/A盡量靠近射頻前段。A/D和D/A器件在軟件無線電中的位置非常關鍵，它直接反映了軟件無線電系統(tǒng)的軟件化可操作程度。為減少模擬環(huán)節(jié)及適應錯綜復雜的電磁環(huán)境，要求A/D器件具有適中的采樣頻率、較高的工作速度、較寬的工作帶寬和較大的動態(tài)范圍。在設計無線電系統(tǒng)時，選擇模數(shù)器件依據(jù)的性能指標有：信噪比、轉換靈敏度、無散雜動態(tài)范圍、非線性誤差、互調(diào)失真、全功率模擬輸入帶寬等。 A/D器件性能的局限及采樣時引入的頻譜混迭、量化誤差等，會對軟件無線電臺的性能產(chǎn)生不良影響，但這種影響尚缺乏定量分析。 |
