软件无线电合集12篇

时间:2023-03-06 15:59:13

软件无线电

软件无线电篇1

关键词 软件无线电;高性能总线技术;DSP 数字处理

中图分类号TN91 文献标识码A 文章编号 1674-6708(2012)61-0179-01

1 软件无线电技术的优势

软件无线电技术具有众多的优势,归纳起来主要有以下几个方面:1)易于实现系统的模块化。软件无线电技术的基本设计思想就是模块化设计理念。利用该技术,非常实现通信系统个的模块化设计。通信系统的硬件平台和电气接口方面均严格遵循开放和统一的标准,如果需要进行维护或者提升系统性能,仅仅通过更换某一个模块便可以实现,而不需要更新整个系统;2)全面的数字化。软件无线电技术能够为我们提供优秀于当前任何一个数字通信系统的全面数字化的通信系统。这主要是因为软件无线电技术数字化处理的重点便是通信系统的基带信号、射频段以及中频段;3)功能的软件化。软件无线电技术除了必需的具有良好通用性的硬件支持平台之外,其他的各种功能均能够通过软件编程的方式来实现。一般情况下,软件编程可以实现以下这些功能,主要包括:信源编码、解码方式以及可编程的射频频段、中频频段、信道解调方式与信道调制方式等等;4)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,不管是系统功能的拓展,还是系统功能的升级,均可以非差轻松地完成。由于软件无线电技术基于模块化、标准化、通用化的硬件支持平台,因此在硬件方面的可拓展性不大,其优秀的可拓展性主要体现软件方面。如果想要对系统进行升级或者拓展仅仅需要对相应的软件进行升级或者拓展即可,非常方便。升级和拓展软件要比改进和优化硬件电路简单许多。借助于软件工具,能够根据实际需求来实现各种通信业务的拓展。

2 软件无线电的关键技术

之所以软件无线电具有传统数字电台无法比拟的优势,其中应用了诸多关键技术。也正是由于这些关键技术的应用,可保持电台功能以及款频段的灵活性。以下将对几种关键技术进行具体分析:1)开放式体系结构。在软件无线电系统中,硬件设计建立在开放式总线结构基础上,硬件与软件均处于开放状态,例如电气接口与物理接口,根据通用的模块标准进行设计。目前,基于通信的开放结构标准基本建立起来,但是软件无线电技术中的适时数字信号处理、高性能信号处理等相关标准尚处于初级探索阶段;2)中频处理。在发射端的中频处理中,基本实现已调基带信号和中频信号的转换,这种转换功能主要通过计算离散时间点来实现。对于接收端的中频处理部分,如宽带数字滤波,可以从业务波段中选择,恢复到中等带宽的用户信道,并将信号转换为基带。通过滤波以及频率交换的复杂程度,体现中频段对处理能力的需求状况,这一功能需要通过数字办法来实现;3)实时软件处理。在软件无线电系统的多工作技术实现过程中,应实时纳入全新功能软件。虽然当前存储器的容量已经比较大,但是所有软件存储其中仍承受较大压力,因此软件无线电系统可以通过特定的用户入口端实现实时新功能软件的装载,通过重新分配、组构软件资源,重组软件功能,这就要求通信协议以及软件的通用性、标准性;4)开放式总线结构。传统的硬件平台结构属于流水线式,在这一结构中,各模块采取实际硬件电路互连形式。一般情况下,各个模块之间紧密耦合。如果系统涉及到功能的改变,就需要增加或者减少某一个模块,这就会带来结构中的变化。但是由于不具备开放性,因此也无法满足软件无线电技术的要求。鉴于此,人们在PC技术发展中受到启发,提出了基于总线互连的系统,在相应系统中应用VME总线标准。尤其在软件无线电系统中,通过应用VWE总线标准,进一步支持软件无线电的扩展性、开放性平台发展;5)宽带模数(A/D)或者数模(D/A)转换。在软件无线电系统中,最理想的ADC位置应该与射频天线尽量靠近,以此更精准地接收模拟信号,实现数字化转换,最大限度获得可编程性。在A/D或者D/A技术转换中,应考虑以下几点要素:量化噪声、采样方式、采样效率、数值与效应等。当前,在软件无线电系统的A/D或者D/A技术中,最大的困扰就是ADC采样速率难以满足软件无线电的高精度、高速率要求,将成为今后努力方向。

3 软件无线电技术在4G发展中的应用

随着3G技术的日益发展与成熟,目前已经在市场运营中取得一定成绩。当前,国际电信联盟(ITU)已经着手准备“第四代移动通信标准”的制定,并逐渐达成共识,将移动通信系统与其他系统相结合,如WLAN、无线局域网等,4G技术应运而生。随着4G技术的产生,数据传输效率将进一步提高,并可提供更丰富、更广泛的任务,最终实现局域网、广播、电视、商业无线网络、蓝牙等无缝衔接、兼容发展。在发展4G的诸多关键技术中,软件无线电技术是承载4G发展的桥梁。随着各种先进技术的交叠发展,更利于降低开发风险,因此未来发展的4G技术必须满足各种类型产品的需要,软件无线电技术恰好满足产品多样性需求,既可降低开发4G的风险,又支持更多系列产品的开发。另外,由于软件无线电技术减少了硅芯片的应用,可有效降低成本,更利于推广使用。在4G技术的网络支持方面,由于通信系统选择的是基于IP全分组形式基础上的数据传输流,因此IPv6将成为下一代的网络协议。总之,随着计算机技术、通信技术以及微电子技术的快速发展,必然能够有效解决软件无线电技术发展中遇到的困难,让软件无线电技术在未来4G通信技术中获得更好的发展空间。

参考文献

软件无线电篇2

【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。

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正 文

1 概述

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引言

目前无线电监测技术己经成为一个重要的研究课题。无线电监测技术中包括信号调制识别和定位。信号调制识别和参数估计的基本任务是在多信号环境和有噪声干扰的条件下确定出接收信号的调制方式和其信号参数,从而为进一步分析和处理信号提供依据。调制方式是区别不同性质通信信号的一个重要特征。随着通信技术的发展,信号在很宽的频带上采用不同调制参数的各种调制样式。如何有效的监视和识别这些信号,在军事和民用领域都是十分重要的研究课题。在军事领域,信号调制方式的识别是对敌方通信进行干扰或侦听的前提,一旦知道了调制类型,就可以估计调制参数,从而有针对性的制定侦察和反侦察策略。调制识别技术还有助于电子战最佳干扰样式或干扰算法的选择,以保证友方通信,同时抑制和破坏敌方通信,实现电子对抗的目的。

1信号调制识别技术

目前,通信信号的调制识别技术大致可分为如下两大类:一是判决理论方法,它基于假设检验理论,利用概率论去推导一个合适的分类规则。由于判决理论是基于假设检验的,它能够最小化平均风险函数,在这个意义上讲,它提供最优的方法。但即使对于一个简单的信号形式,最优分类器的完全数学表达式是非常复杂的。它还需要构建一个正确的假设并且仔细分析,这一点也是十分困难的。二是统计模式识别方法。这种方法一般由两部分组成,其一是特征提取,它的作用是从接收到的信号中抽取区别于其他信号的特征参数;另一个是模式识别,它的作用是根据提取的特征参数确定信号的调制方式。由于这种方法不需要一定的假设条件,可以实现信号的盲识别,比较适合于截获信号的处理,因此在实际的调制识别中,我们大多采用这种方法。目前统计模式识别方法在调制识别中可分为如下几种形式:

(1)基于过零点取样的调制识别方法;Hs ue 提出了利用信号过零点的时间间隔和相位差的直方图分类CW、MPSK和MFSK信号。(2)基于 AR 模型的调制识别方法;As s ale hlg 提出了利用 AR 模型提取信号瞬时频率和瞬时带宽作为特征参数实现数字调制信号的分类方法;LiuMing- quan 将AR模型提取的瞬时频率和瞬时带宽参数用于同时多个数字信号的调制识别;戴威将接收信号分成四大类:噪声,幅度调制,频率调制,相位调制,利用AR模型提取参数可实现80%的识别率。(3)基于小波变换的调制识别方法;K.C.Hol使用连续小波变换,第一次利用时频方法进行调制识别;N.P.Ta 用小波和小波包对 FSK、PSK、ASK调制方式的进行识别;K.C.Hol 利用信号的小波变换和信号幅度归一化后的小波变换实现 PSK、FSK、QAM 信号的调制分类;SangWoocho 使用连续时间小波变换和线性预测编码 LPC 对 BPSK、QPSK、FSK信号进行分类识别。

2 LOS误差识别与抑制方法

2.1实际信道环境对时差定位的影响

在实际信道环境中,如果辐射源和基站之间电波传播的视距传播(L0S)路径被建筑物阻挡,电波只能以反射、折射等非视距LOS 方式进行传播。采用TOA和TDOA技术对辐射源进行定位估计时,NLOS情况与有LOS 路径情形相比,TOA测量值中会产生一个正的附加超量时延,TDOA测量值中也会对应产生一个误差分量。将这种具有较大误差的TOA或MOA测量值应用于辐射源的定位估计,必然造成定位算法性能的显著下降,无法取得辐射源位置的最大似然估计,使估计位置出现较大偏差。

2.2一种抑制 TDOA估计中 NLOS误差的新方法

当主站和辅站都受到NLOS 影响时,NLOS 传播对TDOA测量引入的误差,是两个均值服从对数正态分布的随机变量的差,其值与MS和职的距离有关,当MS 距离主站近时,主站受到的NLOS 影响小,辅站受到的NLOS 影响大。同理,当辐射源离辅站近时几,是负偏的。当主站和辅站只有一个受NLOS 影响时,TDOA测量值也存在正偏和负偏问题。该问题和TOA中的超量时延,只是正偏不一样,如果能够将TDOA测量值的正偏或负偏修正到零偏就可减轻NLOS 的影响。

3软件无线电的关键技术

3.1宽带智能天线技术

作为软件无线电硬件出入口,对于理想的无线电系统,天线应该覆盖要求的所有无线通信波段。目前技术无法达到相应要求,但人们可采用组合式多频段天线,来尽量弥补缺陷,因此使用宽带智能天线被看作能够实现多频段天线系统的最佳方案。随着科技发展,很快 RF 微型机电系统,是一种高度小型化的器件,这种器件的研究成功,可使宽带实现可重构天线的设计方案成为可能。通过软件无线电以及智能天线相互渗透、相互促进的作用,可在将来无线通信中得到广泛应用,也会使得这种技术得到推广,将在其他无线电技术领域达到科技创新的最终目的。

3.2高速数字信号处理部分

此部分包括基带处理、调制解调以及数字上下变频等方面。其中分为解扩和解跳在内两部分,这部分功能在于可实现对单片可编程器件要求更高,使得各器件能够更好地结合在一起,以至于完成更多功能。若在单片可编程器件无法满足处理能力时,可用多个芯片并行处理的方式,提高运算能力来解决此问题,需要注意的是,数字下变频中难点是数字下变频和滤波以及二次采样,还有分离所需要的信号等问题。

3.3高速A/D和D/A转换

软件无线电结构具有的基本特征,是对模数及数模转换器的要求很高,其中重要的是采样速率以及采样精度。所以对于A/D和D/A转换器而言,安装位置至关重要,近射频端。此特性也直接反映软件的软化程度。如果 AD/变换器的动态范围在100~120dB之间,同时最大输入信号频率在1-5GHz 之间,就会符合理想的软件无线电标准。然而采样速率是由信号带宽决定的,所以采样速率一般要求在信号带宽的2. 5倍以上。此外通过采取多个A / D并联使用的方法,达到进一步提高器件性能的目的。

4结束语

软件无线电的提出与发展,标志着无线通信的发展从硬件到软件的飞跃。它的灵活性体现在它可以按照需要任意改换频率、改变调制方式和和接收不同类型的信号以适应各种体制和协议。采用基于同一硬件安装不同的软件模块来实现不同性质通信功能的设计思想,利用软件无线电技术实现的具有多种工作方式的手机,不仅可以和现有的移动通信网互连,而且可以和卫星等其它移动通信网互连。随着计算机、微电子及智能天线技术的发展,软件无线电必将成为21世纪无线电通信领域的核心技术。

软件无线电篇5

无线电技术最早应用于军事研究。1992年6月,MALTRE公司的Joe.Mitela在美国国防部的远程系统会议中首次创造了软件无线电(Softwareradio,SWR)的概念,并把它排在军事技术研发中优先等级非常高的位置。尽管已经经历了几十年的发展,目前无线通信领域仍然存在着许多问题,例如:新的通信标准及体制层出不穷,研发出来的通信产品生命周期非常短,研发费用很高。多种通信体制的同时存在造成了很多研发上的资源浪费,因而对不同体制间的兼容的要求也越来越强烈。除此之外,随着使用的推广,无线的频带日趋拥挤,这对通信系统的抗干扰能力及频带利用的效率都有了更高的要求。所以,以往把硬件作为核心的无线通信设计理念开始难以适应局势,针对这些难题,软件无线电技术应运而生。软件无线电的核心思想是以创造一个标准的、适用性广泛的、模块化的硬件平台,以软件编程作为实现无线电台功能的主体,改变以硬件为主、功能单一的传统电台设计方法与理念。软件无线电技术的设计手法可以减少功能单一、应激性差的硬件电路,特别减少了模拟的环节,把数字化处理(D/A与A/D变换)尽量贴近天线。软件无线电技术的体系讲究全面的开放性及可编程性,使用者仅仅通过软件的更新就能改变硬件的配置结构,进而实现全新的功能。这是这种优势,软件无线电技术短短几年就在通讯领域得到了广泛推广。

1软件无线电技术介绍

1.1硬件平台

软件无线电技术建立了标准的、适用性广泛的、模块化的硬件平台,这个硬件平台具有很多优良特点,比如可拓展性高、开放性强,是软件无线电技术的物质基础。软件无线电技术的硬件平台通常是由下列几个部分构成的。①数字上下变频器;②模拟前端;③高速数字信号处理器;④宽带模数变换器(A/D);⑤宽带数模变换器(D/A)。发射的数据源种类异常繁多,既可以是普通数据也可以是被转换的视频语音数据等输出的数据,数据首先要经过信源编码(采用MPEG或FPEG编码),再经过信道的编码,当然也可以在信道的条件下采用联合编码的方式,多路访问也有多种方法,例如,CDMA、DMA等。不同的制式系统下,调制部分有着不同的调制方法,比如FSK、KPSK、QPSK及DQPS等。它们必须互相兼容,调制部分还包括预设定的信息处理,比如:比特同步处理、字节同步处理等。最后数据经过上下变频、D/A变换输送到RF的前端,最后依靠天线发射出去。上述的变换过程存在多路重复占用的情况,数据传输速率理论可达10Mbps。如果再进行调制解码、上下变频,传输速率最高能达到60Msaos(引兆采样次数的秒速率)。数据的接收过程与发射过程刚好相反。软件无线电技术的基础结构通常采用往往采用以VMF(标准虚拟机环境)总线,支持并行线及多处理机。

1.2软件平台

软件无线电技术的软件设计使用以开放系统互联(OSI)参考模型为基础的分层软件结构,支持消费者自主定制的模块化设计,包括基本的算法以及功能模块,下面具体列出:①函数库和DOS的指令;②信号流转换库;③FIR.I滤波与FFJ波变换以及波形合成;④DPSK、AM、FM、FSK、扩频等调制算法库;⑤各种无线电信令规程库PRE-LTP,PCM,CVSD等话音编码算法库;⑥JPEG、MPEG、H261等图像编码;⑦信道纠错编码库开放性的重要评价标准是软件程序是否具有可重用性,是否能兼容于由不同硬件生产商提供的硬件平台;接口是否是具有标准的软件功能模块。对此,国内外提出了很多种实现无线电的软件技术方法,特别是实现软件的即刻使用(PlugxPlay)方面更是突出。对比这些方案,发现其共同特点是结构上的层次化、功能上的模块化。不同之处是具体的划分界限及功能模块之间的接口。

1.3关键技术

现代无线电技术是计算机与通信技术发展相结合的新技术。第一,多波段带宽是软件无线电的核心技术,软件无线电的工作范围是1MHz~4GHz,如果使用以往天线定义的方法,受天线长度的约束,可能会对信号的传输产生干扰。第二,使用模数或者数模技术,使转换装置与天线的间距缩短,将它们转移到射频前端,使高频信号转化为数字信号,这个过程需要的工作频率和数据采样频率的要求非常高。另一方面,多变的工作环境对ADC和模数转换的速度要求更高,动态范围的区间更加大,同时满足数据传输的要求,应注意ADC的采样率是否符合要求。第三,快速的数字信号处理技术及DSP技术同样是软件无线电技术的关键领域,数字信号经过模数转换装置后,接受DSP软件的再次处理,软件无线电技术的关键是数字处理速度及能力。硬件设施和软件程序是影响无线技术最重要的因素,硬件技术限制了实际应用中的软件无线电技术的应用,特别是在模块分化领域,所以应该加大对硬件研发的资金投入,为软件技术的应用提供基础。

2软件无线电技术在数字广播电视系统中的应用

现代数字广播电视的基本原理模拟信号与数字信号之间的相互转化,并且转化过程过渡良好。A/D转换装置通过射频天线获得模拟信号,然后进行处理转换成数字信号,这是软件无线电技术的基本思路。数字电视广播一定程度上担任了无线电技术的载体,利用DAC信号转换成模拟信号再到数字信号。无线技术具有很强的灵活性,可以通过系统升级来适应新的要求。

2.1DRM的发展

随着数字媒体与调频广播的竞争日益激烈,许多科研机构开始进行数字调频无线电技术的实验。由于数字信号和模拟信号非常类似,可以参考无线电技术对模拟装置进行研发。随着无线科学技术的发展,为了提高广播的质量,数字广播要与网络资源有效结合。

2.2无线电技术在DRM中的应用

由于无线宽带带宽窄,而信号的动态范围大,在实际应用中应慎重选择。可以加入宽带变频模块中,加入A/D天线中,将信号从全频段输入到频段,从而实现预定频带信号的功能。

2.3软件无线电技术在DRM发射机中的应用

相对于接收装置来说,发射装置的研制更加复杂,发射装置通常包括3个独立的子系统,调制子系统负责数字调制编码、数字信号处理和相位转换,模拟信号处理子系统是在振幅相位调制符号的应用越来越多,功率放大器和信号传输是否成功传输子系统的关键。

2.4数字电视接收系统中频数字结构是当下数字电视接受

系统中出现频率最高的结构,其基本原理使用多波段天线把数字信号传送到射频部分,然后通过ADC和DAC的变换,再经过相关变频装置的处理,把信号反馈到DSP系统中。基于软件无线技术的数字电视接收系统,首先通过数模转换的处理,使其与信号转换装置相兼容,再经模数转换装置转换,可输出基带信号,然后进行变频处理,使之与信号带宽兼容,同时这种信号还要被HDTV装置识别。实际上,为了提高数据处理速度,在软件无线电技术中经常采用多处理器模块,通过对应软件的升级就可以增加新的功能,而无线电技术均使用软件预处理算法。基于软件无线电的原理,高清晰度数字电视接收机不仅能发出适合各种编码速率的数字信号,但也有更新和升级自己的能力。HDTV接受装置实现了新格式的播放方法,大大降低了软件无线电技术的使用成本。

2.5软件无线电技术中的实际应用

在大数据和4G时代,信道的调制方式对数字广播电视的发展有着非常重要的意义,因此需要开发更先进的无线通信技术。当下消费者需要更好的配置,软件无线电技术正好是符合这种要求的一种资源。依靠这种技术可以实现不同模块的最优配置,这大大改变了传统统一的调制方式。当介质的带宽增加,双向传输变得可能实现,如果发射部分也融合到数字电视,这种软件化的数字电视使消费者不仅可以根据自己的需要进行点播,而且可以上网,进行异地可视通话、信息传输甚至远程协助。这样它就变成了现实意义上的信息化产品。通用的HDTV调制器不仅能处理数字信号,还能处理语音、图片、视频等非数字信号,具有非常广泛的适应性。并且,这种信息化的硬件平台是完全开放的,可以由用户自主定制。

参考文献:

[1]耿惠芳,刘志学.数字广播电视系统中的软件无线电技术[J].电视工程,2009(2).

[2]严振.浅析数字广播电视系统中的软件无线电技术[J].中国新通信,2016(5).

[3]张龙.数字广播电视系统中的软件无线电技术研究[J].黑龙江科技信息,2015(15).

软件无线电篇6

无线通信中存在着诸如多种通信体系、各种标准并存、缺乏频率资源的问题,无线个人通信系统在发展过程中新系统逐渐出现,其生存周期缩短,过去的无线通信因为主要对硬件充分应用,导致其难以跟上时代,所以软件无线电就此产生,其基本概念是在无线通信平台中对硬件作为主要方式,多使用具有个人通信功能的软件,保证软件也具有无线通信新系统,软件无线电在技术上将A/D和D/A变换器向射频端进行靠拢,充分应用宽带天线和多频段天线,A/D变换将在中频频段中进行,应用可编程数字软件来进行处理,这个体系在结构上非常通用,能对以上问题进行充分解决,保证无线通信系统能够在频段、用户和体制上能够具有多样性。这种系统的实现需要非常高性能的宽带天线、A/D变换器、数字信号处理器和通用CPU,目前的个人通信系统其硬件平台的处理能力很高,能够博爱恒对不同软件进行应用保证功能和服务更加丰富。

一、软件无线电介绍

关于其体系结构特点如图1所示,其和过去无线电系统结果区别是A/D和D/A趋近RF端,从过去的基带移动到中频位置,完成采样工作。另外在对A/D前和D/A后进行处理中采用的DSP/CPU更加高速。在微电子技术的发展过程中,数字器件性能得到了提升,数字无线电得到发展,然而软件无线电和数字无线电概率具有不同,因为A/D和D/A趋近RF端只能保证软件无线电形成,其真正目的是用是器件编程能力强取代数字电路能够带来很多优势。软件无线电工作模块有处理信道、管理环境和在线/离线工具三个部分,信道频段频程形状更加均匀、耗损更低,其接口也能为不同业务提供方便,比特流的数据信号能够利用基带处理进行调制和解调,能够对抗衰落和抗干扰进行计算,因为基带宽带和调制波形的变化,所以其复杂程度不统一,比特流处理主要做前后纠错处理,之后通过软件解码来对数字话音和数据进行信源编解码处理,在环境管理模块中对频率、时间、空间特征等进行用来对无线电环境进行表征。软件无线电目的是保证通信系统能不受硬件限制,如果系统结构稳定可以采用软件实现,在系统改进和升级过程中,其成本更小,更加便捷,能保证系统之间的兼容性。

二、感应通信技术

利用27.5接触网作为波导线,采用无线-有线-无线方式保证前后机车协调操纵同步运行对讲,保证了机车、车站和调度三者间的无线调度,对隧道和山道间的无线通信问题进行了有效解决。感应通信在传播上不仅灵活而且场强分布具有自己特点,其沿着感应线链状分布,在隧道中应用较为稳定,难以受到环境的影响,虽然很多铁路感应通信电台采用模拟系统,其性能较好,但是对于通信性能进行提高是最主要工作。铁路通信感应电台系统如何达到数字化、智能化和软件化,并对软件设计和智能模块技术进行应用,保证在不同技术通信环境下铁路移动机车感应电台系统的通信能够达到相应标准,保证控制调整更加智能,软件无线感应电台传输频段更加灵活,可以按照传播环境等自动完成网络调整和动态优化工作。

三、感应电台系统构成

软件无线电铁路感应电台主要是对对感应通信特点进行结合,软件无线电技术传输频段更加灵活,信道接入模式较多,速率多样化,能够按照网络传播环境做出自动调节,这个系统不仅有可靠的硬件平台,还与实用的软件体系。这种感应电台,其性能和技术指标更高、在射频发射前和接收后用户接口采用数字化处理、其对语音接口进行模拟,语音编码方式速率为5.3kbps,其数据传输有备用接口,采用RS232,在数字调制中采用4PSK方式,通信更加可靠,对码流采用纠错技术,系统能够抵抗噪声和干扰,其可靠性更强,其通信方式有两种,一种是点对多点广播式,另一种是点对点双向式,并对原来的模拟AM、FM感应电台兼容互通性进行了保留,其硬件结构如图2所示,其有效带宽为25KHZ,中心频率是412.5KHz,其收发频道对DSP编程进行自动选择,可以选择信道进行数据的发送和接收,能达到双向通信的效果。系统主要功能是信源信道编解码、调制、协议和信令处理,可以通过DPS编程完成,软件系统方面主要采用五个模块,分别是实时处理模块、控制分析模块、线路输入输出模块、终端模块以及功能选择模块等,

四、通信方式

感应通信电信系统主要采用FDD方式,两个频段分别作为正反链路,防止发射和接收同时工作过程中信号泄露问题的出现,其频带宽度为25kHz,其通道两个子信道和隔离带,如图3所示,分贝用来发、收信息,每个信道有三个逻辑信道,分别是语言、数据和信令,其中信令处于打开状态,机车和车站利用信令进行通信控制。

五、采用软件无线电的数据结构

感应电台数据结构应对三个层,分别是物理、链路和应用,链路层在数据打包和解包过程中国最为主要,可以分为逻辑链路控制子层和介质访问控制子层,采用简化高级数据链路控制规程对数据进行打包处理,根据电台通信的需要,把其中存着的不用的部分进行删减。射频采用桥式电路、带通滤波器保证信号的收发两个程序能够分开进行,防止干扰的存在,如果发送功率太大,贵对接收电路造成影响,虽然感应通信系统和其他无线通信系统比起来,其更加稳定,但是其存在着一定的波动,主要是因为在火车运行过程中接收电平降低,因为在射频电路中添加自动增益控制,能够保证电平的稳定性。

六、信号处理

屹接收端的信号处理中,当电台在接收模式下,其信号会在前端接收放大,通过带通滤波器送到高速D/A转换器,滤波器的频率相位和幅度等能够通过DPS设定和调整,保证符合信道变化的要求,并在带通滤波后的模拟信号经过带宽A/D变换器转换成数字信号进入DSP。除此之外,还有亿发送端信号处理和役DPS信号处理能力的估计。总之应用软件无线电概念和系统模型,感应无线电台能多模式转换,对职能切换,在通信领域中广泛应用,其实现离不开DPS技术的应用,今后还会更好发展。

参 考 文 献

[1]冯博,郑斐,王丽娜.铁路应急通信无线传输系统中基于软件无线电的无线中继设计[J].石家庄铁路职业技术学院学报,2010,01:61-65.

[2]唐鹏,鲁东旭.无线通信中DSP和软件无线电技术的应用[J].通信技术,2010,06:224-226.

[3]唐泽鹏,宋威.软件无线电在铁路通信中的应用[J].电声技术,2001,06:45-50.

软件无线电篇7

中图分类号:TN925 文献标识码:A 文章编号:1007-9416(2015)09-0000-00

随着社会的发展,无线电频谱已经成为无线通信领域极为重要的资源。伴随社会无线通信业务的极速增长,当前无线电频谱资源已经接近匮乏。频谱资源的高效利用作为无线通信技术当前亟需解决的问题,同时其也成为制约无线通信发展的阻碍。基于无线通信技术的需求和科技的进步,认知无线电技术由此产生,其能够对周遭电磁环境进行感知,同时通过无线电描述语言与通信网络进行交流。认知无线电通过参数的调整,将环境与无线电参数进行匹配,以确保通信系统的可靠性及频谱资源的高效利用。

1 认知无线电的概述

1.1概念

针对于认知无线电的概念解释,其中最具代表性的是Mitola、FCC、ITU-WP8A及John Notor等人和组织提供的认知无线电概念。

Mitola认为认知无线电是为保障个人无线数字助理及网络侦测用户需求且为这些需求提供适合的无线电资源,认知无线电是软件无线电的一种,同时综合应用软件、应用界面及认知等性能[1]。

FCC将认知无线电定义为通过运行环境的改变来控制发射机参数的一种无线电[2]。

ITU-WP8A将认知无线电定义为能够感知并了解操作环境,自主调整操作参数的一种无线电。

John Notor认为软件无线电不是实现认知无线电的必须条件,同时认知无线电不是软件无线电的发展,两者间属于重叠关系[3]。

1.2特点

(1)认知能力。认知无线电能够由工作环境感知到周遭信息,由此来标识频谱资源的使用状况,由此来重新选择频谱资源的适应工作参数。根据瑞典皇家学院使用的认知循环得知,认知无线电的任务主要包含三个方面:频谱感知、频谱分析及频谱判定。其中频谱感知主要用来检测可使用频段及频谱空穴现象;频谱分析主要用来分析估计频谱获取的频谱空穴特点;频谱判定主要根据频谱空穴的特征及用户的需要进行传输数据的选择。

(2)重构能力。认知无线电能够通过当前动态编程的改变从而使用不同无线传输技术来接收输出数据,基于对频谱授权用户进行干扰的基础,使用授权系统中的闲置频谱为用户提供极为可靠的服务,以上便是认知无线电重构内容的工作核心。当频谱被指定用户使用的时候,认知无线电能够通过两种应对方式进行解决:一是切换到其他空闲频段进行通信;二是继续使用此频段,但要通过改变该频段的发射速度及调制方案来避免对用户造成通信干扰。

(3)两种无线电之间的关系。软件无线电系统内部的A/D及D/A完全变更至中频,通过对系统进行采样,由中频进行数字化处理;认知无线电技术基于软件无线电采用通信协议技术,同时增加人工智能的支持,对其自身环境感知极为敏感,并能根据环境合理调整通信功率、频率及其他参数[4]。软件无线电系统具有较高的灵活性,但较于认知无线电缺乏一定智能。认知无线电能够自适应频谱环境,而软件无线电能够自适应网络环境。

2 认知无线电研究现状

2.1 DARPA

美国国防研究计划局已经对频谱资源的有效利用展开研究,关于XG计划的研究目标有以下两点:第一,研究灵活的频谱分配技术,检测频谱环境,开发频谱使用机会;第二,在软件支持的基础上研究灵活的政策机制,主要体现在定义抽象行为、操作模式对应策略;同时策略约束通过下载软件完成。

2.2 E2R

E2R是欧洲委员会的综合项目,该系统可以为多种空中接口、协议及应用提供相关的平台和所需环境,同时通过认知算法的升级和重新配置实现资源的高效利用。重新配置能够灵活的改变软件设置,以此来提高网络及设备性能。E2R系统需要实现系统功能来完成,主要包括:服务协议、安全、干扰、下载、设备重新设置、服务适应与供应、系统检测、频谱转移及动态资源管理等。当前E2R项目进程处于第二阶段进行中,其在2006年开始启动至今。

2.3 BWRC

BWRC对于认知无线电的研究主要集中在认知无线电策略及与开发相关技术上,主要的研究内容包括:认知无线电的物理层面、认知无线电多用户、试验平台、MAC设计及认知无线电规则等方面。

2.4 WINLAB

WINLAB在认知无线电研究领域中涉及到的项目主要有:开放频率使用认知无线电及认知无线电平台。开放频率的使用认知无线电项目在2004年秋天开始启动,通过与朗讯公司的科学技术合作,使用认知无线电算法和构架研究实现无线频率的开放使用[5]。主要研究内容包括频率连接调度算法的共享、定价、频谱仲裁及干扰避免机制等。

2.5 CWT

CWT在认知无线电的研究区域包含两个项目,第一,美国的无线网络实现技术―VT认知引擎,主要内容是开发并且测试认知无线电系统原型,于未被使用的TV频道实现WiFi的无许可操作,用来研究合法无线电及认知无线电之间的协作关系;第二,美国全球协作的公共安全认知无线电模型,通过建立认知无线电模型的方式来识别三种不同的公共安全波形,且相互协调[6]。

除此之外,为了保障无线网络具备更优的认知无线电技术,提高频谱的利用效率,IEEE同时制定出两种不同的网络协议,即802.11h与802.22。其中IEEE802.11h能够有效为无线局域网开放5GHz的频谱,降低无线网络的频谱干扰,实现频谱资源的共享。IEEE802.22通过运用认知无线电技术将电视广播的VHF频带频率作为宽带访问线路进行利用,由此来支持未经许可的无线设备占用未经使用的TV频带。

3 认知无线电发展前景与技术

3.1终极无线电

国内有研究学者研究出盲源分离的无线通信技术,其能够脱离感知频谱空穴,直接在随意信道上进行通信,其能够有效屏蔽信道中的各种信息干扰,准确分辨出所需信息,该种无线电被称为终极无线电。终极无线电主要通过盲源分离来实现频谱资源的高效利用,但盲源分离的基础是信号远离噪声的理想情况,实际生活中无法实现,由此终极无线电的研究仍在继续,面临诸多挑战。

3.2关键技术

(1)频谱检测。频谱检测技术主要包括单点频谱检测,其主要通过检测单个无线电节点来确定无线环境的频率占用状况;多点协同频谱检测:将多个节点的频谱检测结果统一,提高检测正确性。

(2)频谱资源分配。解决频谱资源分配紧张的方法有两条,第一,通过提高频谱资源的利用率和充分利用授权用户的频谱资源;第二,提高通信系统的运行效率,将已获得的频谱资源进行优化分配,提高利用率。正交频分复用技术属于当前有效实现频谱资源控制的主要传输方式,其能够通过频率的合理组合来实现频谱资源的高效利用,合理控制频谱、时间及功率等资源的利用。

(3)动态频谱管理。动态频谱管理同时被称作动态频谱分配,其主要通过发射端来执行。频谱管理主要通过自适应策略来高效利用通信频谱,同时能够较大程度提高无线通信的灵活性和信道使用能量,从而实现主用户和次用户间避免冲突和公平共存频谱的目的。动态频谱管理可以通过对频谱的辨认来了解频谱可用时间从而实现频谱的合理分配,频谱分配主要根据频谱节点数将频谱分配给一个或多个节点。动态频谱管理应当对节点的接受能力进行评估,同时对源节点到目标节点进行合理调整。

(4)位置感知。地理环境的差异会对无线电信号产生影响,例如,室内与室外、城市与农村、山区与平原等相比较,后者的无线电信号较前者更强一些。认知无线电技术中的定位系统和地理信息系统的结合,能够有效帮助其识别自身位置,由此根据所处环境选取适当发送频率及调制方式等。

(5)链路保持。通常授权用户进行再次通信时,认知无线电技术需要在极短的时间内将正在进行得频率空出,同时还需保障通信的连续性,以上便是认知无线电技术中的链路保持技术。诸多研究学者认为,编码技术可以用来实现链路保持技术,主要方式通过增加链路冗余达到数据冗余。但冗余数与链路可靠性并不成正比[7]。

(6)物理安全。认知无线电系统使机会方式与用户频段相结合,容易干扰到主用户,因此频谱感知必须具备极强的弱信号检测功能,主要用以检测主用户的信号,方便其切换频道。与此同时,认知无线电系统较易受到干扰与攻击,即为“模仿主用户攻击”的问题。跳频通信系统具备极强的抗干扰能力,能够有效解决无线通信的干扰问题,同时能够容许系统出现较高的扩频频段,能够与认知无线电技术进行完美融合。由此看来,在认知无线电技术中引用跳频通信技术能够为无线电系统提供物理安全保障。

3.3重点研究内容

(1)理论与应用。主要为大规模的应用提供坚实的基础,其中相对重要的内容包括:认知无线电的理论基础与相关网络技术,例如,频谱资源的合理管理、跨层次的优化等[8]。

(2)系统开发。当前,多个试验验证系统正在进行开发,一旦开发成功,会对认知无线电的基本理论及关键技术提供验证所需的测试床,能够促进认知无线电技术的使用范围。

(3)系统结合。当前认知无线电技术不应当对授权用户做出改变,授权用户与认知无线电用户一同进行工作时,势必会提高无线通信效率。当前,诸多研究已经在分析认知无线电与现有无线通信相结合的方式,有了一定成果。认知无线电与智能天线和软件无线电等相互结合的应用方式具有良好的发展前景。

(4)隐藏终端。有工程师认为,认知无线电技术能够识别其周遭的发射机,但对接收机无法识别,由此便会出现隐藏终端的问题,加之电信自由化问题,造成认知无线电技术仅能对其了解信号产生反应。认知无线电无法识别其他频段,造成一个完整的无线电感知系统无法识别频段的使用方式。

(5)频谱法律管理。当前情势下,诸多频段已经成为人类开展业务的一种手段,特定情况下,人类为获取频段的优先使用权会投入巨大资金,但是新的服务可能会干扰到基础设施,由此造成当前业务模式出现问题。

(6)频谱与路由联合选择技术。认知无线电技术能够根据周围环境的变化来实现通信频率的正确选择,通常情况下,通信频率的改变的前提是适当调整上层协议,例如,路由协议等方面。认知无线电技术根据频谱改变来正确选择频谱感知路由协议的过程需要技术人员深入研究。除此之外,认知无线电技术中的认知引擎、认知算法及通用平台等几方面内容同样值得深入探讨[9]。

4 结语

认知无线电是一种基于软件无线电的智能无线电,其能够完美展现新型的频谱管理模式,同时将自身与外界环境进行融合,以此来解决通信需求与频谱资源间的供需矛盾。认知无线电带给无线通信发展空间的同时促进了无线电的发展,其属于多种高科技技术的综合,在军事及民用领域的应用前景极为广阔。认知无线电技术在应用过程中会面临诸多难题,需要诸多技术性的突破,将其纳入实际进行应用还需要时间,该领域的诸多问题已经成为无线通信研究的重点。

参考文献

[1]杨洪宾.基于软件无线电技术的数字集群系统研究[J].科技资讯,2015,05(10):18-20.

[2]张玲.认知无线电网络中的动态信道分配技术探析[J].网络安全技术与应用,2015,04(06):52-54.

[3]郑志超.软件无线电技术的发展及应用[J].电子技术与软件工程,2015,09(12):35-38.

[4]李玲.论基于软件无线电的通信系统[J].电子世界,2013,02(11):65-66.

[5]王建秋.软件无线电现状发展及其在专网中的应用[J].信息通信,2013,04(20):253-254.

[6]郑涛,志,施Z,等.基于FPGA的软件无线电接收平台设计[J].软件,2013,04(06):26-28.

[7]赵小璞,石贱弟.一种软件无线电与认知引擎的接口实现方法[J].电子设计工程,2013,13(05):127-130.

[8]李瑞正,周威.浅析软件无线电发展现状及关键技术[J].数字技术与应用,2013,07(09):207-208.

软件无线电篇8

中图分类号:TN919 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2013)02(b)-0010-01

企业和社会对技校学生(技工)要求越来越高,掌握无线电设计可以综合的提升学生综合知识能力,是学生应该掌握的一项课程,特此为技校生设计学习软件无线电系统一套。软件无线电的基本思想是建造一个通用、标准、模块化的硬件平台并且使ADC和DAC转换器尽可能靠近天线(使得系统具有很高的机动性,很好的与其他器件进行沟通),通过软件编程来实现无线电的各种功能,如:通信协议、工作频段、调制解调类型等。其核心是把硬件作为无线通信的基本平台,把尽可能多的通信功能用软件实现。一般来说,软件无线电系统应该具有较强的灵活性,通过软件的更新、加载、增加新功能,都可以轻易的实现。

1.软件无线电结构

本系统采用射频直接带通采样数字化结构的软件无线电的就是把射频全宽带低通采样数字化结构的软件无线电的模数转换器前,使用了相对较窄带宽的电调滤波器。然后,根据系统实际需要的带宽进行采样。这样降低了射频直接带通采样数字化结构的软件无线电对数模转换器的采样速率要求,同样也大幅度降低了对DSP处理信号的速度。但是在实际制系统时,对模数转换器的采样频率要求还是较高的。

2.软件无线关键技术

近年来对软件无线电技术的掌握有了很大的进步,但其中还有一些关键技术尚未得到很好的解决。这些技术包括高速A/D、DSP数字处理、射频前端、天线技术等问题,可以说这些技术决定着软件无线电的发展和实现。随着为电子技术的发展,同时也出现了一些新的发展趋势。

2.1天线技术

我们通常使用的天线只能接收发射特定的频段信号――工作在特定频段,而理想软件无线电的天线在理论上是能覆盖全部频段的。宽带天线技术是现在技术水平无法达到的,但是,它却是是最适合解决理想软件无线电的天线技术的方案。为了软件无线电技术的实现,可采用多频天线的方法去实现。它使得天线不必覆盖所有频段,利用软件无线电的可编程特性,只要覆盖不同频率的几个窗口。智能天线在软件无线电的发展过程中起到了一定的推动作用,智能天线是软件无线电技术和固定天线技术相结合的产物,同时软件无线电也为智能天线的实现和发展提供了可行的平台。

2.2ADC和DAC转换技术

ADC和DAC转换装置在软件无线电中起着最关键的作用,可以说软件无线电的核心就是它,软件无线电的软件化程度就是由它反映出来。其中ADC的性能怎么样更是制约着软件无线电整体性能的提高,DSP的处理速度和处理方式直接受它影响。输入信号频率范围可以从是1GHz到5GHz。但是,当前的技术水平是很难达到这些技术要求。单对性能指标要求:为了在信号恢复时减小失真,要求ADC有较高的分辨率和采样率,一般采样精度必须在100-120dB范围内。另外,还要求大的线性动态范围,一般要求软件无线电的ADC变换器的动态范围是16到20位之间,从而减少互调失真,使软件无线电能够从强干扰信号中检测出微弱的有用信号。现有的ADC还无法满足软件无线电的整体性能需求。为了组建系统并使系统达到要求,可以使多个ADC进行并联的方法。

2.3数据信号处理

软件无线电的数据处理核心是DSP,它是软件无线电的核心部件之一,同时也是一个主要瓶颈。其数据处理速度和精度是限制并直接影响软件无线电的关键问题。信号的调制解调和数字语音的编码,都可以用单个DSP来实现。如果单个DSP处理数据的能力达不到要求时,可采使用多个DSP芯片并行来提高运算处理能力。进入21世纪,DSP在各方面性能都有了质的飞跃,例如TI公司在2001年推出了主频600 mHz的C64系列。2003年推出的TS201:处理能力为3.6GILOPS,主频可达到600 mHz,是处理能力很强的浮点DSP之一。TI公司于04年生产的TMS320C6416,其速度能达到1.1GHz,它是目前少数突破1GHZ的DSP之一。

3.硬件搭接

本设计的结构框图见图1。它是一个最小化的软件无线电系统,仅仅实现软件无线电的最基本的功能,而且为了说明软件无线电的主体功能和保障论述和阅读的方便性,在框图中,把ADC和DAC转换的品振和电源部分全部省略,为DSP提供能量的电源芯片也省略不提。本图只把信号的流程和主要功能体现出来。

4.调制解调

软件无线电篇9

中图分类号:TN929.5文献标识码:A文章编号:1673-1131(2015)12-0224-02

作者简介:何纬(1981-),男,江苏泰兴人,工程师,研究方向为软件无线电技术;邵瑞(1983-),男,江苏徐州人,工程师,研究方向为软件无线电技术

0引言

软件无线电技术(SDR)可以通过硬件和软件的结合,使无线通信设备、终端等具有可编程、可重配置的能力,其提供了能完成多种模式、多个频段、多种功能无线通讯测试的一种解决方案。软件无线电的关键在于使用软件来完成过去使用专业硬件无线电平台才能完成的工作,其结构特点是将A/D、D/A尽可能靠近频射端,从而使信号尽早数字化,然后借助拥有强大的信号处理能力和灵活的可重构特性的可编程平台实现对多种通信标准的支持。

1软件无线电的研究现状

无线电技术是目前无线通信测试领域的一个研究热点,通过认知无线电技术进行通讯频谱系统的创新管理,采用新的方法和技术来解决目前通讯系统频谱利用率不高的问题。本文分析了软件无线电技术在移动通信测试领域的挑战,并介绍了一种实用的软件无线电测试平台。采用全数字技术,这是然间无线电广播电台与第二代数字接收机的本质区别。软件无线电技术采用通用可编程硬件平台,不仅具有全数字接收机,最大特点是通过软件对硬件功能、技术体制等进行重新定义和配置。该机的硬件芯片结构仿真技术和数字技术的完美结合。软件无线电技术将模拟信号与数字信号之间的相互转化尽可能接近射频端。将接收的射频模拟信号转换为数字信号,通过数字信号处理技术实现射频数字信号到中频数字信号以及基带数字信号的转换,通过可编程处理器最大限度地实现系统的各种功能。理想的软件无线电电台是将通信天线接收到的射频模拟信号直接进行采样获得射频数字信号,通过对射频数字信号的一系列处理技术包括变频混频、信号滤波、载波提取、相位解调、低通滤波、位同步提取、信道编解码、加解密等,获得通信基带信号。理想软件无线电现在完全可编程,适用于如FDMA(频分多址),TDMA(时分多址)和CDMA(码分多址)等多种通信体制的实现。

2软件无线电的体系结构

软件无线电体系结构是实现软件无线电的一个基本框架。在软件无线电技术体系结构中,一组特定的功能可以根据特定的设计规则,通过几类特定的组件来实现。软件无线电体系结构的硬件结构主要包括宽带天线和射频/中频处理器、宽带A/D转换器、宽带D/A转换器、通用可编程处理器(如FPGA、DSP)等。通过分析硬件组织,可以更加充分地发挥软件的灵活性。软件无线电技术体系结构的设计应具有即插即用的特性。软件无线电终端的重配置包括所有的功能性能方面,即从无线通信物理层、协议栈、服务或服务执行平台的可重配置。另外设备之间和设备各层之间应用编程接口的开放性决定了终端的可编程和可重配置的能力。现在,许多专家和学者认为,通讯频率的管理应该是开放式的可编程平台,这可以重新配置移动通讯频率系统,正如软件无线电的最初定义一样“无线世界的PC”。这种定义准确地勾画出可重配置通信平台/终端所须的开放性和可编程能力,这使得未来软件无线电具有更为安全、可靠的可重配置性,以满足未来移动通讯发展的要求。1997年软件无线电论坛的技术报告,在软件无线电技术发展历史上具有里程碑意义,该报告第一次为软甲无线电构架了一个明确的体系框架—开放的、即插即用的发展框架体系。它把IT线程元件合并到实体中即对象母体中,它们促进了模块间接口的定义。辅助接口(AUX)是专用的接口,用于输入、输出、天线多样性控制、减弱同址干扰和密钥注入(还将确定其它一些项目)。软件无线电在模块之间采用SDR的段间接口,SDR射频接口是介于模拟视频和数字射频之间的新型射频接口。

3认知软件无线电的关键技术

软件无线电的硬件发展阻碍软件无线电技术的发展,软件无线电技术主要包括宽带天线技术、宽带技术、高速数字信号处理技术和高性能互连结构技术等。全球众多高校和研究机构都在对软件无线电技术进行深入的研究,但是受众多研究者一致公认的标准机构系统尚未形成。对软件无线电关键技术领域的研究与突破,将促进软件无线电的进一步发展和应用。软件无线电是一种智能频谱共享技术,具有动态检测的认知功能。在空间、时间和频率域中可应用于空间、时间和频率多维度的频谱复用,大大降低了无线技术发展的频率和带宽限制。软件无线电技术被认为是解决频谱利用率低下和频谱资源短缺问题的最佳方案之一,将有可能成为通信发展史上的另一个里程碑。软件无线电的关键技术是频谱检测技术,其分为授权用户的接收和授权用户的检测。授权用户的接收是实现频谱感知与分配的有效方法,这种方法可以减少其他用户对其的干扰,目前的软件无线电技术还是难以实现的;授权用户的检测是比较容易实现的,但是存在频谱资源浪费的现象,目前的。目前频谱感知的研究主要是对授权用户的开放检测,可分为单点频谱感知、协同频谱感知和干扰检测三大类。

4在移动测试领域中的应用

在蜂窝移动通信系统中的应用虽然蜂窝移动通信有固定的频段划分,但频谱资源是不合理的。这是在移动通信系统的问题还没有得到解决。在白天,频谱资源非常紧张,晚上频谱资源是比较空闲的,这就导致在繁忙时间的频率谱是拥挤和频谱的大量浪费,特别对一些重要频谱而言,问题就显得尤为突出。认知无线电技术在蜂窝移动通信系统中,采用自适应频率来解决问题。对于传统的移动通信系统,由于充足的频谱预留空间,目前还没有认知无线电技术的引入,具体的规范协议的出台还需要进一步研究。对于运营商,引入成本和运营管理是一个值得思考的问题。但从技术层面,蜂窝移动通信系统共享频谱资源的认知无线电的一个发展方向,这方面的研究已经开始。在GSM系统中的空闲频谱分析的情况下,基于认知无线电的初步研究有三种:对GSM系统的空闲频谱的工作条件是给定的,同一小区、距离较远的任意通信系统模型,随着越来越多的通信标准的引入和移动通信的不断发展,终端和芯片制造商测试的成本和测试时间要求更严格,边流压力测试设备制造商将推出更接近软件无线电,更低成本、更快速测试的开放式平台,试验厂家也将更多的功能和应用引入到更多高指标和更灵活的射频测试仪器中。

5结语

伴随着网络发展的需求和用户对于网络技术开放性的需求,多种移动通信制式将持续长久地共同发展。开放型软件无线电频率测试平台还需要进一步研究,通过软件定义实现特定应用的测试,在移动通讯测试领域中软件无线电的应用非常重要,也越来越受到专家和学者的关注。

参考文献:

[1]杨小牛.从软件无线电到认知无线电,走向终极无线电——无线通信发展展望[J].中国电子科学研究院学报,2008(1)

软件无线电篇10

软件无线电技术是一种新的通信系统体系,它以一个通用、标准、模块化的硬件平台为依托,通过软件编程把尽可能多的通信功能用可升级、可替换的软件来实现数字电视尤其是高清晰度电视以其接近理想的视听效果。随着科技高速的发展,软件无线电技术正在改变人类的广播通信的传统形式,在软件无线电技术和数字广播中它的基础方式就是数字信号的处理。数字信号的处理可见占据很重要的地位,它包含了数字的信号处理和数字系统,在这些年以来,数字信号的处理已经取得了飞速的发展,已经能够应对比较复杂的运算,甚至能够运算复杂的模拟信号,另外,使用数字信号处理具有很大的优势,首先我们可以发现它具有很大的灵活性,为了实现不同的用途,达到不同的功能,我们可以很随意很简单的就把一个数字信号系统通过软件进行升级,从而达到我们的目的。新一代数字电视仍会像模拟电视一样存在多种制式并存的现象,利用新技术开发和研究新一代数字电视接收机,以解决数字电视面临的众多技术问题是有意义的。由于网络技术的不断进步,使得芯片技术不断发展,由此,数字信号中的模转换芯片及处理芯片的性能也在不断升级,因而传输数字信号的无线电技术成为了数字广播电视领域中的核心技术之一。 正因此,无线电技术在数字广播电视领域得到了广泛的应用和发展。

一、软件无线电技术硬件平台解析

如今,软件无线电的应用越来越广泛,在蜂窝移动通信系统中软件无线电的应用也是一个发展趋势。如我国的第三代移动通信系统TD―SCDMA中就结合了软件无线电、智能天线、全质量话音压缩编码技术与联合检测技术等新通信技术。软件无线电是一个标准化、开放式的平台,以硬件作为基础,将编写好的指令预先录入,用以操纵硬件进而实现尽可能多的无线通信功能,可以通过改变软件的方式改变软件无线电所具有的功能,并可因此减少硬件模块的数量和复杂程度,所具备的灵活性、集中性、维护性无可比拟。

我国目前的地面数字电视往往对于一些较灵活的业务难以开展,尤其是 MMDS 系统,由于其频率较高,对可移动的业务很难支撑,一部分发射台拥有较高的发射功率,对于低成本大面积的覆盖的实现是比较容易的,但对未来双向通信的实现就比较难了。 通过引入软件无线电技术可以很好地解决这些问题,从而推进无线电系统的不断发展。

数字广播电视是电视系统从模拟信号向数字信号过渡的表现,软件无线电技术是通过将 A/D 变换器靠近射频天线来尽早获取模拟信号,并将其转化为数字信号。 数字广播电视是无线电技术的载体,其数字信号产生后,需要用宽带的数模转换器将其转换为模拟信号。 通常软件无线电技术具有较强的灵活性,可以通过软件无线电技术的升级来实现一些新的技术突破, 例如,DSP 的处理能力不足等,为使软件无线电技术能够很好地与实践相结合,可以在无线电技术基础上限制一些条件来对其进行约束,这样虽然降低了系统的灵活性,但也提高了无线电技术的可实现性。

二、软件无线电的硬件平台的优点

在数字广播的发展历程中,软件无线电技术无疑是给它注入了新鲜的血液与活力,我们可以了解到软件无线电是基于总线连接方式的模块,每一个模块除了具有处理单元和存储单元外,还应具有总线接口单元,所以软件无线电的硬件平台具有一些优点:

(一)灵活性

它具有很高的灵活性,它含有很多的不同的功能模块,正是由于这些不同功能的模块,所以通过它们之间的不同组合就得到了不同的系统,用来完成不同的工作。加入了软件无线电技术以后,可以做到在不改变原有功能的基础上减少系统运行的成本,而且升级方式简单,也更加灵活。

(二)开放性

它具有开放性,软件无线电采用了标准的总线接口方式,在进行组装的时候它不必采用一定厂家的生产,少了很多的束缚,只要是能够符合国家规定的标准即可,这样就大大的缩短了生产的周期,同时也由于这种开放性,也大大的降低了投资的风险性。

(三)稳定性

它在进行功能扩展的时候比较方便,由于各个模版之间联系不是很大,所以它在增加或者减少功能的时候对其他功能产生的影响微乎其微,这也大大提高了稳定性。 在我们的工作中也能减少很多的不必要的麻烦。

三、基于软件的数字电视系统

软件无线电技术是一种新兴的无线电通信方式,其核心理念是以软件编程的模式来对原有系统进行升级换代,十分适合于广电系统的技术发展和市场需求。实践已经证明此种技术与传统的无线电相比具有难以替代的优势,所以可以预见其发展前景十分广阔。

当前,我国比较通行的数字电视主要存在着DVB-S,DVB-C以及DVB-T等制式,而且由于用户的原因,数字电视将在很长的一段时期之内同时兼容各类制式。这些情况也直接体现在我国目前的主流数字电视接收机的厂商中,当前的机顶盒也充分考虑了多种制式的现象,这也能够推进我国数字电视的推广速度,使其覆盖范围扩大,使用户的投入减少。

通过构建的数字电视系统,能够结合不一样的传输制式,来为其加载相对应的软件单元,从而实现终端与传输底层协议的匹配,已经被证实是一种比较可靠的实现方法和解决方案。目前对这种技术进行推广的主要阻力来自于成本问题,由于数字电视最终归属于普通的家电类商品,如果定价偏高则会鲜有人问津。而随着微电子技术突飞猛进的发展,不少产品的成本正在逐步降低,因此给予软件的数字电视产品最终会通过市场来反哺其研发,实现良性的循环。

参考文献

[1] 吴金贵,管云峰. 软件无线电技术在CMMB、地面数字电视及3G技术融合中的应用展望[J]. 广播与电视技术. 2010(06)

软件无线电篇11

关键词:A/D/A转换器件 软件无线电 宽带 DSP

中图分类号:TN925 文献标识码:A 文章编号:1007-9416(2013)07-0207-02

1 软件无线电概述及基本结构

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。

软件无线电的原理就是利用宽带天线(或多频段天线)来将靠近射频前端的A/D、D/A的整个中频段或是RF段实现A/D变换,之后再利用DSP器或是处理器来完成后续处理工作。无线电整体可编程性的程度很大程度上是由其硬件结构决定的,换句话说,硬件结构是实现RF频段可编程、信道编码和调制可编程、信道访问模式可编程的基础。不仅如此,由于硬件系统的开放性极高,所以只需稍微调整软件便能得到相应的功能,这在一定程度上弱化了系统的设计难度。

软件无线电统的基本结构如图1所示,它包括了宽带/多频段天线、多频段射频转换器、宽带A/D(模数变换器)和D/A(数模变换器)及数字信号处理部分。由图1可以看出,数字信号处理部分是软件无线电实用化过程中的核心和关键部分之一。比如:DSP、FPGA、GPP就是比较常见的信号处理部分。在GPP的控制下,DSP以及FPGA能完成各种任务,比如:调制解调、中频处理、基带处理等。GPP在调度任务和管理存储器的过程中使用的是RTOS。现阶段,软件无线电结构又叫做专用资源结构,简单来说,就是任意无线信道都拥有配套的处理资源,比如:GPP、AD、FPGA、DA、DSP等。

2 软件无线电发展的现状

无线通信在现代通信中占据着极其重要的位置,被广泛应用于商业、气象、军事、民用等领域。

近年来,无线通信领域研发出了一种全新的无线通信体系结构,即软件无线电。该系统是现代通信理论,微电子、数字信号处理技术共同作用下的产物。

1992年,MILTRE公司的Joseph Mitola首次提出了软件无线电这一新生事物。其运作原理是:为使软件能顺利完成调制解调、工作频段、数据格式、加密模式、通信协议等任务,我们必须构建一个通用的硬件平台,该平台要具有标准化、开放性、模块化的特点,不仅如此,还要在天线附近设置A/D和D/A转换器,这样才能得到一个高性能的无线通信系统。软件无线电跟海湾战争有关,军事上成功,是软件无线电技术迅速在民用上推广。

我们国家也非常注重软件无线电技术,曾经就提到过SCDMA技术,这种技术事实上就是一种CDMA技术,在该技术中囊括有智能天线以及软件无线电等相关的通信技术。

3 软件无线电相关技术

软件无线电技术中涉及到了数字信号同模拟信号间的有效转换、计算速度、运算总量、存储总量以及处理数据的方式等相关的技术,而且这部分技术对软件无线电技术的前进速度以及前进方向起决定性作用。其中宽带/多频段天线、A/D/A转换器件、DSP技术以及实时操作系统作为该技术中的关键之所在。

3.1 软件天线及射频转换部分的关键技术

软件无线电就是要让多波段、多制式电台实现有效的互连,而为了达到这一要求我们就应该引进多天线技术。软件无线电技术与数字多波束形成(DBF)相结合的完美产物就是智能天线技术。实际上智能天线技术已经成为下一代移动通信系统的关键技术。

要实现低噪声放大、混频、滤波、自动增益控制(AGC)以及输出功率放大等功能,那么射频的前端要求器件有较宽的频率范围。一般情况下软件无线电的天线是不能够涵盖所有的无线通信频段的,造成这一现象的原因就是内部阻抗不相吻合,频段不一样的天线是不能够在一起使用的。所以说,要想让软件无线电通信得以有效的实现,就一定要设计出一套能够接受任何频段并且具备较好线性性能的天线。

3.2 A/D-D/A与高速、高精度中频数字处理段关键技术

采样以及位数对宽带模数转换的水平起着决定性的作用。采样活动的速率取决于信号宽带,而量化位数则必须要和动态范畴以及DSP精度的要求相吻合。可是目前单片ADC不能够使这两个要求得到同时满足,因而我们要将多个ADC并联在一起来解决这一问题。

软件无线电所具有的一个最大的特征就是让A/D变换最大限度的接近天线,而如此A/D转换器就一定要拥有良好的性能。A/D-D/A变换器要能够在中频里面对大带宽范畴中的多路信号实施采样。按照Nyqist定理我们能够看出,大输入信号带宽对A/D变换的采样率有着较高的要求;除此之外因为多路信号之间的远近效应存在,因而A/D变换器必须具备较大的动态范畴以及较高的取样精度。假使A/D技术不能够使这些要求得到有效的满足,我们通常会采用下列解决措施。如,把整个接收带宽分成多个子带,用多个窄带A/D对各个子带并行采样;用对数压缩等方法控制或抑制输入信号动态范围;量化与信号预测相结合,量化预测误差信号等。

3.3 DSP数字信号处理技术

实际工作中需要引起重视的是处理系统数据、编码解码、调制解调等,与此同时还要重点关注数字化处理,例如二次采样、滤波、上下变频等。DSP具备以下功能:解码、调制解调、处理数字基带与比特流等,仅就扩频与调频系统而言,需要充分发挥解调、解扩功能。为尽快实现此项功能,实际工作中要充分利用DSP,构建完善成熟的并行运算系统,不仅仅涉及到数据总线、程序总线,与此同时还要实现多址呼叫,结合现实情况选择采用多指令多数据结构、单指令多数据结构或者是超指令结构。

一般固定功能的模块如滤波器和下变频器,可以利用可编程能力的专用芯片来实现,这样可以节约成本而且这种芯片的处理数据的速度一般要高于通用DSP芯片。一般情况下数据处理系统的分配方式是:功能相对固定的部分就由FPGA来完成,计算密集型的部分在DSP内部完成。

3.4 实时操作系统

软件无线电可实现自主升级与更新,最为显著的特点是开放性,充分利用空中接口能够实现软件加载,实际操作简单,可行性相对较高。通常情况下会选择以API进行区分,进而将其模块化,实际工作中要对各方面的影响因素进行考虑,结合现实情况进一步确定可以使用CORBA技术,此时可将面向对象的方式视为重要前提,创造良好的工作环境与服务平台,确保各类网络能够相互配合、相互访问。此外,CORBA还可实现数据共享。

软件必须要突显出独立性,如此一来才能够尽快设置出合适的层次结构。实际工作中要充分利用软件技术,其中需要引起重视的是软件下载,主要涉及到以下内容,即接口方式、下载方式、下载安全与认证、协议等。

4 结语

软件无线电主要由两部分组成:处理数字信号、射频前端;最为重要的部分是高速DSP芯片、宽带A/D/A变换器。软件无线电可按照拨道接入方式、无线波段等对各类参数进行定义,对信道结构进行适当调整,充分利用硬件平台对数据信号进行处理。

参考文献

[1]Malaga et al,Information technology infrastructure[M].Beijing Publishing House of Electronics Industry,2006.

[2]李丽霞.《无线通信技术热点及发展趋势》.载《山西科技》,2005年第3期.

[3]李少谦等.无线局域网:标准、应用与发展[J].电信技术,2003.10.

[4]娄绍明等.无线局域网标准与应用[J].移动通信,1999.04.

[5]毛玉明等.802.11无线局域网组网方式与移动性分析[J].电信技术,2003.10.

[6][美]Jim Geier著,王群,李馥娟,叶清扬译.无线局域网[M].人民邮电出版社,2001.

软件无线电篇12

1 概述

根据国际电信联盟(ITU)的定义,软件无线电是一个具有开放性、标准化、模块化的通用硬件平台,将各种功能,如调制解调类型、数据格式、加密模式、通信协议等用软件来完成,并使宽带A/D、D/A尽可能靠近天线,以研制出具有高度灵活性、开放性的新一代无线通信系统,如图1所示。

软件无线电技术的设备具备如下特点:

开放式体系结构,可扩展性强;

模块化程度高,可配置,易维护;

软件组件化,可移植,可复用,从而缩短开发时间,降低研制成本;

可加载多种波形,即统一的平台兼容多种通信体制,可大大减少设备的种类,降低维护成本;

通过升级软件或部分模块,实现新技术的嵌入;

支持灵活的组织应用模式,有效地实现互连互通和互操作。

2 软件无线电技术的发展历程

自1992年Joseph Mitola在美国电信系统会议上首次提出软件无线电的概念以来,美国军方给予了高度的重视,并在其发展中始终占据领先的地位。其发展可归纳为如下几个阶段:

(1)概念验证与初步体系结构的提出

在1992年和1997年,美国防部(DOD)先后实施了Speakeasy和可编程模块化通信系统(PMCS,Programmable Modular Communication System)计划,开展软件无线电的研究工作。Speakeasy(I、II期)和PMCS计划成功完成了多频段多模式电台样机的开发,实现了多类电台的互通,证明了软件无线电在技术上的可行性,并制定了军用无线通信系统的开放式的体系结构(即红、黑边分区的安全架构;模块化、标准化互联总线的硬件结构),为后续工作的开展奠定了基础。

(2)JTRS计划的颁布;明确需求、使命;推进阶段与组织管理机构的建立

1997年,美国防部批准了JTRS(Joint Tactical Radio Systems,联合战术无线电通信系统)计划,1998年3月了JTRS联合作战需求文件(JORD),10月成立了联合战术无线电系统计划办公室(JPO)。JTRS计划的使命是开发一系列可互操作,且经济上可承受的软件定义无线电台,为联合部队提供安全的无线网络通信能力。JTRS计划采用渐进式采购和螺旋式发展策略。

(3)JTRS计划的执行

第一阶段(Step 1:于1999年6月完成)为体系结构定义阶段,对需求、波形和技术基础进行分析,提出可保证向下兼容、未来可扩展的JTRS软硬件体系结构,产生基础体系结构定义报告(ADR)。

第二阶段(Step 2:于1999年10月启动)是体系结构开发和验证阶段,形成并完善JTRS的重要基础――软件通信体系结构(SCA)标准,具体细分为2A、2B、2C三期。

第三阶段(Step 3:2003年4月开始)为采购与装备阶段。JTRS将支持保密和非保密的宽带、窄带波形和话音、数据多媒体业务,具有动中通组网能力,且在体积、功耗和频谱利用率等性能指标上得到进一步改善。从2004年开始采办5大群集(Cluster)的JTRS硬件平台和波形,逐步装备部队并最终将取代各军种当前使用的各个频段的无线电台及一部分专用战术通信设备。

(4)JTRS计划的调整

2005年1月,由波音公司牵头的JTRS群集1型号的研制成本、电台的体积、功耗和重量、WNW技术指标均与设计要求存在较大差距;系统信息安全存在问题,并对群集5项目产生了很大的影响。美国国防部采购主管于3月31日签署了官方采办备忘录(ADM),批准了JTRS新计划。

JTRS新计划肯定了JTRS定位,主要在以下几个方面进行了调整:

1)改变了群集项目模式。将原5个群集调整为4个区域,如图2所示:

图2 调整后的JTRS计划组织结构

2)明确后续技术开发工作重点。要求最优先开发组网功能,着重研发3种软件波形,即宽带组网波形(WNW)、士兵电台波形(SRW)和联合机载网络战术边缘波形(JANTEW);将电台型号由26个减少到13个,波形数目由32个减少到9个,同时还减少了一些电台的信道数量。

3)加强集中管理。2006年2月成立的JTRS联合计划执行办公室(JPEO),负责对JTRS各项目计划需求和预算进行核准;组织编写对产品系列的测试和评估计划;为JTRS系列产品确定一个通用的标准,以保证满足GIG的应用要求。

4)加强风险控制。JTRS采办方式由“爆炸式”改为“渐进式”,将研发预算从60亿调低到40亿美元。并提出了解决部队急需更新装备的“替代方案”,批准采购了一批“过渡电台”。

(5)JTRS计划的快速进展

2005年夏,波音公司完成了WNW及其JTRS GMR电台高级性能测试。2006年1月底,向FCS交付7台JTRS GMR,计划年内再提交50套。随着JTRS GMR问题的解决,通用动力公司的HMS(原群集5)电台的开发按照进度和预算正常进行。

在2006年1月,Thales公司的JTRS增强型多频段小组内/小组间电台(原群集2,JEM或MBITR)完成了SCA认证和国家安全局(NSA)1类加密认可,通过了政府的全面测试与评估,可确保电台能够满足作战需求。这是第一个通过认证和评估的JTRS电台。

2007年1月,JTRS计划网络企业领域交付了WNW V2.0版;士兵级集成通信环境波形V2.1版在位于新泽西州迪克斯堡的C4ISR测试床所模拟的真实作战环境中通过了技术测试。

2007年4月,JTRS地面移动无线电台(GMR)组件在亚利桑那州的瓦丘卡堡进行了演示,其网络有9个节点,其中4个节点是加载了WNW、增强型定位与报告系统(EPLRS)及单信道地面和机载电台系统(SINCGARS)波形的4信道GMR,2个节点是海军陆战队的舰艇传统EPLRS,其余节点是陆军车载装备。这次演示证明了GMR与EPLRS等电台的互通能力和Ad Hoc组网能力,以及WNW传输文本报文、视频和白板业务的能力。

3 推进JTRS计划的要素及关键技术

经过10多年的发展,JTRS在近年来取得了较大的进展,并通过实践表明软件无线电的设计开发与传统无线电工程存在巨大的差别,JTRS计划在组织管理、技术实现、设备集成与维护等方面都有较大的创新之处,从而为其目标的实现提供了有力的保障。分析与借鉴其有关经验,对推动软件无线电技术的发展与应用有着十分重要的意义,简要归纳有如下几点:

需求清晰,目标明确;

系统规划,且阶段性要求明确,组织、分工有较大的创新;

抓住本计划的关键因素,并做好与其它基础研究成果的整合;

坚定信心,及时解决问题。

JTRS的关键技术主要涉及以下几个方面:

软件无线电体系架构;

数字信号处理;

宽带射频前端;

宽频段天线;

系统总线互联及标准接口;

波形集成开发环境;

标准符合性认证;

波形管理。

其中数字信号处理、宽带射频前端、宽频段天线和系统总线互联及标准接口主要利用商业货架技术和基础研究课题的成果。

以JTRS计划为主导推动发展的几个关键技术及其主要作用包括:

(1)软件无线电体系架构

JTRS计划首先推动的工作是SCA标准的研究、颁布与验证。SCA是实现如下JTRS技术目标的根本保证:

通用化、模块化和标准化;

平台与波形相独立,且具有良好的开放性;

波形动态加/卸载。

SCA标准的不断发展和完善,至今已形成SCA V2.2.2版,包括硬件体系结构、软件体系结构、安全体系结构和网络体系结构。其中软件操作环境(OE)由主框架、日志与中间件服务、设备接口、波形API、异构处理单元和安全保密组成,如图3所示:

图3 SCA体系结构及其标准体系

(2)波形集成开发环境

波形集成开发环境是一套类似于C++软件编程的集成工具(IDE),它集成了建模、编辑、编译、连接、库管理和调整等工具(如图4),涉及到基于模型驱动架构(MDA)的波形设计方法、波形描述语言等专门技术,通过平台无关模型(PIM)、平台相关模型(PSM)技术最大程度保证了波形应用组件的可移植性及与平台的无关性。通过了符合性认证的波形集成开发环境可在如下方面发挥作用:

规范波形开发过程,提高波形组件开发的效率和波形组件的质量,降低开发成本;

缩短系统集成开发周期;

降低第三方波形组件嵌入的难度;

保证对系统的标准/规范符合性;提高成熟波形组件的可重用性;

为波形的管理提供技术工具;

为用户系统的波形重构提供技术手段。

(3)标准符合性认证

符合性测试是对待测对象的接口和功能是否满足体系结构规范的要求进行测试、统计、分析并形成测试报告的过程。JTRS为保证所开发的软件无线电平台和波形符合SCA标准的要求,设置了波形验收、波形库管理和SCA一致性认证的专门机构JTEL,即JTRS测试与认证实验室(JTRS Test and Evaluation Laboratory)。JTEL有以下三个方面的职责:

1)一致性测试

提供JTRS波形验收和SCA一致性建议给JPEO;

提供JTRS操作环境SCA一致性建议给JPEO。

2)波形库管理

所有经过SCA认证的JTRS波形保存在JTEL波形库中。

3)先进性保证

提供先进SDR技术的指导。

其中一致性测试的主要内容包括:

1)JTRS波形;

2)操作环境(OE),具体包含:

操作系统;

CORBA中间件;

SCA核心框架;

电台硬件和设备驱动;

3)任何一项有变更的重新认证;

4)回归测试。

(4)波形管理

波形管理是对通过认证的战术通信波形及其组件数据库的管理,涉及数据库管理、数据融合和安全等技术。

4 未来发展的展望

随着信息化社会建设的发展,迫切需要新型的无线通信系统,具体包括:

全空间域的无线通信;

全业务域的无线通信;

全距离域的无线通信;

全频域的无线通信;

可重构的无线通信系统。

传统的单一设备堆砌式的无线通信装备发展方式难以解决多种传输体制并存、频率资源紧缺的矛盾,并满足如上需求。此外,与平台基础设施的非一体化设计方式降低了系统的效能,增加了成本。软件无线电技术的应用将促成通信系统的变革性发展,首先是通信设备的计算机化,如图5所示。其主要特点包括:

软/硬件平台相互独立,且开放;

符合标准(总线、接口等)要求;

模块化设计。

图5 通信设备与计算机的类比

由此,用户可以根据需要,通过配置(第三方的)应用软件改变或增加设备的功能,也可以通过更换或增加某一模块来更新、增强部分能力(如配置专业显卡等)。

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