软件无线电产品的软件无线电检测方法

软件无线电产品的软件无线电检测方法

概览

软件无线电技术因为其灵活性被广泛用于无线通信产品和射频检测仪器。本文介绍了软件无线电在射频检测仪器和射频检测方法上的应用。如果按照软件无线电原理，将无线产品看作射频前端+基带电路+辅助电路的模块构架，就可以用射频参数检测替代昂贵的通信功能检测，从而提高生产者的市场竞争力。

目录

1.引言

2.软件无线电在手机和测量仪器中的应用

3.从通话测试到参数测试

4.软件无线电的无线测试系统示例

5.结论

6.更多相关资源

引言

软件定义的无线电技术是20世纪90年代初由美国人Joe Mitola首先提出的[1]。他提出软件定义的无线电(简称软件无线电)就是由软件进行信道调制解调的无线电。这样的数字通信系统的少数射频参数由硬件射频前端决定，实际的通信协议主要由软件定义。也就是说系统可以根据实际信道条件和用户需求选择适当的编码和调制方式，实现自适应通信的能力。这个软件定义无线电的理论为军事通信带来了接近无限的灵活性，所以醍醐灌顶的通信系统设计师们一开始就得到了高强度的研发资金投入。随着20世纪末高性能中频器件逐步商品化，主要是高速AD、DA和中频处理器件的商品化，无线通信终端产品设计者和测试测量仪器设计者逐步沐浴到了软件无线电的甘霖。由此催生成熟了软件定义的射频仪器和软件定义的无线通信产品。

软件无线电在手机和测量仪器中的应用

在无线通信领域，手机和他们的检测设备不约而同地采用了软件定义无线电的技术。图1

和图2分别是典型的检测系统和手机的原理框图。软件无线电给测试测量仪器和被测量的无线通信设备都带来了灵活性。对仪器而言，通过调用不同的软件就可以检测不同通信协议的被测件。对通信设备而言，通过下载不同的软件就可以用不同的通信协议通信。其中软件可以有不同的承载平台。软件可以安装在计算机硬盘或者闪盘上，可以下载到DSP或者FPGA 上。对于手机，大多以后者形式运行。对于仪器，大多采用微软-英特计算机平台。

图 1软件无线电检测典型系统原理框图

图 2手机电子典型结构原理框图

在仪器方面，又分为封闭结构和开放结构两种流派。封闭结构仪器提供一定数量协议的完整的无线测试测量功能。用户通过调用程控指令，如GPIB指令，就可以完成对被测件的各项测试。仪器内部构架对使用者不公开。协议扩展或测试功能扩展完全依赖仪器供应商。这个流派以安捷伦(Agilent)和罗德施瓦茨(Rhode and Schwarz)为代表，仪器有著名的8960和CMU200。这类使传统的仪器，在仪器供应商内部，它们是软件定义的，对使用者，它们是预定义的。开放结构仪器建立在公开的标准总线结构上，各个仪器模块(也称模块化仪器)由公开的计算机函数控制。仪器供应商、第三方软件开发商或者用户自己开发的软件通过调用这

些函数组合配合数字信号处理和测试测量算法软件，实现对被测件的各项测试。协议和测试功能的扩展可以由任何具备能力的人开发。这个流派以美国国家仪器(National

Instruments)为代表，PXI仪器平台就是它倡导的。

表 1封闭和开放结构通信检测仪器对比

目前，开放式结构的总线基本只有PXI和VXI可选。由于这两种总线不能够支持许多无线通信协议要求的纳秒级精度的应答同步，又因为开发信令协议栈的技术难度，在开放式系统上只见到WiFi、蓝牙、RFID等少数协议的信令测试系统，至今没有看到GSM、CDMA等常见协议的模拟通话测试系统。对这点，可以通过增强仪器中频实时处理能力来提供条件，也可以索性取消信令测试来解决问题。前者源自测试测量供应商，后者源自生产厂。而今年来行业发展的趋势，导致信令测试的减少或者取消成为生产测试的基本要求。

从通话测试到参数测试

模拟通话的功能测试

首先回顾一下传统的手机无线检测。传统上我们使用一台具有基站信令协议栈的射频检测仪器。这台仪器和被测设备通过无线协议的空中接口建立模拟通话，在模拟通话的同时检测手机的性能。通常我们称这种仪器为综测仪。这里的空中接口是通信协议中基站无线收发机和终端(如手机)无线收发机之间的一个界面，实际使用的时候是通过空气，但检测的时候也可以通过电缆联接。这种使用综测仪模拟通话的检测方法利用标准规定的协议指令，使得射频检测和产品内部设计无关，可以适应特定协议下任何厂商设计和制造的移动终端。模拟通话的检测方法垄断了无线测试行业，直到最近几年，无线终端产品生产厂的利润越来越难以支持这种测试方法带来的生产成本。

测试测量仪器对生产成本的压力来自仪器折旧分摊到每一台被测件的成本。其中仪器费用包括为了适应不同被测件协议必须的仪器升级费用。假设各种仪器都有接近的寿命，生产成本就可以分解为三个主要因素，仪器价格、测试速度和升级费用。价格低、速度快、升级费用低，生产成本就低。

20世纪末，生产成本的控制是通过仪器降价和测试流程并行化实现的。由于手机生产量飞速上升，数万美元的仪器不再是一台两台地购买，而是几十上百地采购。所以综测仪的设计和制造成本得以降低，导致实际售价显著降低。另一方面，射频检测流程也由一台仪器对一台被测件升级为一台仪器对2-4台被测件，使得被测件启动和非射频检测时间不占用综测仪时间。所以测试时间也得到减少。

然而，最近3-5年无线通信协议飞速发展。第三代(3G)通信已成现实，第三代(4G)通信呼之欲出。同时单台终端集成多个协议也成为发展趋势。一台手机不仅仅要支持GSM、EDGE、CDMA 还要支持WiFi和蓝牙。支持第三代通信协议的手机还要兼容GSM和EDGE。与此同时综测仪的升级似乎到头了，WiFi、蓝牙、WiMax等无线通信的检测需要另外购买无线检测仪器。一瞬间无线生产设备在3-5年间需要多少投资成为了未知数。大规模的生产使不能建立在未知数上的，所以各个无线生产厂开始寻找锁定生产成本的良策。

图 3 综测仪检测手机原理框图

射频参数测试

控制无线产品生产检测成本的方法就是用射频参数测试替代信令通话测试。从逻辑上讲，就是把射频检测和数字电路检测分离。对于软件无线电产品，既然调制解调都是软件完成的，射频检测应该只须要检测产品射频前端的参数就可以了，和协议信令没有关系。而数字电路可以由软件校验和数字端口读写实现。技术上射频参数测试可以分为2类，射频校准参数测试和射频性能参数测试。其中前者测量被测件的发射功率控制参数、接收灵敏度控制参数、频响均衡参数等等和无线终端收发控制相关的参数。后者测量被测件的发射频谱曲线、边带响应、交调失真、杂散频谱辐射、频率准确度等等和射频前端质量相关的参数。实际上，射频校准参数测试已经在生产厂存在很多年了，然而直到近几年来性能参数测试可以替代通话测试才逐步成为业界共识。

从测试方法来说，这是由功能检测向性能参数检测的过渡，也是由黑箱测试向白箱测试的过渡。从技术上讲，是由设计结构封闭向设计结构部分开放的过渡。从手机测试原理框图来看，参数测试用数字通讯端口控制被测件，命令被测件进入特定的测试模式，从而被测件可以发射测试信号，或者接收测试信号并将收到的信号或信号参数通过通讯端口发回测试仪器。图4是射频参数测试的原理框图，可以对比图 3，我们用数字端口控制手机(或其他无线通信设备)替代了空中接口控制。其中数字端口往往是低电压逻辑的串行通讯接口。参考表 2，无线终端的设计者必须向测试系统研发工程师公开部分数字控制指令，并且将一部分终端研发过程中的测试代码整合为终端测试模式软件，使得生产检测时可以下载到被测件上运行。

无线终端设计者对测试指令的开放使得射频参数测试成为可能，而软件定义的射频仪器突出的性能又对参数测试起到了推波助澜的效果。这些以PXI总线为代表平台的模块化仪器，有时也被称作虚拟仪器或者合成仪器。模块化的PXI射频仪器共享132M字节／秒的本地总线，同时具备较强的触发同步功能，所以某些项目的测试可以成倍加速。过去校准手机是论几十秒还是一二百秒，现在采用新的校准信号模式，校准一个GSM通道的时间可以做到1秒以内。

图 4 手机射频参数检测原理框图

检测内容功能检测参数检测

所需仪器综合测试仪频谱仪、信号源、示波器、万

用表等通用仪器(模块) 检测方式模拟拨号通话过程通讯接口直接控制

速度测试速度慢测试速度快

企业投资仪器投资大仪器投资小

通讯接口通讯标准定义通用接口各手机设计时的自定义接口

表 2 功能检测和参数检测的对比

信号被测项测量连续波频率准确度、IQ平衡度、载波抑制、本振抑制、镜像抑制频谱分析双频率连续波IQ平衡度、交调频谱分析

伪随机序列调制占用带宽、临道抑制、

调制质量频谱分析适量分析

信号被测项测量仪器

连续波信噪比、IQ平衡度、失真射频连续波发生器

双频率连续波IQ平衡度、失真、交调射频连续波发生器x2

或矢量信号发生器

伪随机序列调制调制质量、误码率、误帧率矢量信号发生器 +

数字误码检测或矢量信号解调

表 4 被测件接收性能参数测量信号和分析

软件无线电的无线测试系统示例

软件无线电构架的测试系统早在2003年就已应用于我国SCDMA手机的生产检测，参见图 5。典型的基于PXI的射频检测仪器配置见图 6。经过多年发展，目前在NI PXI平台上，上海聚星已经实现了GSM、EDGE、CDMA、WCDMA、TD-SCDMA、WiFi、BP机、GPS等多种射频协议的检测。部分示例程序界面如图 7和图 8。NI公司计划2008年推出基于PXI和PXIe的新一代软件无线电模块化仪器，这些模块将在PXI和PXIe总线平台上提供更大的射频频率范围、更宽的实时带宽和更强的实时信号处理能力，相信它们是值得大家期待的通信检测产品。

图 5 基于PXI软件无线电平台的SCDMA生产检测仪

图 6 典型NI基于软件无线电构架的射频检测系统原理框图

图 7 聚星仪器无线测试工具包WiFi数据组帧界面

图 8 聚星仪器无线测试工具包WiFi 54Mbps 64QAM OFDM解调示例界面

结论

软件无线电的理论由来已久，基于软件无线电构架的无线终端和检测仪器也已经成为市场主流。然而由于技术保密等原因，大多数生产检测，尤其是OEM生产厂的检测，依然沿用传统的模拟实际通信信令的功能检测。所幸在市场条件下，基于软件无线电构架划分界面的参数检测依然孕育成型。越来越多的仪器供应商向用户开放仪器基带数据，越来越多的第三方射频测试测量软件在市场上出现。这个无线终端测试从黑箱到灰箱测试的过渡，除了给生产厂带来经济利益之外，势必也提升了无线生产的技术含量。开放结构的软件无线电模块化仪器在此间起到了关键作用。

邵晖上海聚星仪器有限公司

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软件无线电(个人整理)

1. 软件无线电是什么
无线通信在现代通信中占据着极其重要的位置， 几乎任何领域都使用无线通信， 包括有 商业、气象、金融、军事、工业、民用等。我们可从通信系统、调制方式、多址方式等几方 面可看到无线通信系统种类的繁多。 类 别 通信系统 调制方式 多址方式 种 类
卫星通信系统、蜂窝移动通信系统、无线寻呼系统、短波通信系统、 微波通信系统等 AM、FM、LSB、USB、ISB、FSK、PSK、MSK、GMSK、QAM 等 时分多址（TDMA） 、频分多址（ FDMA）和码分多址（CDMA）等
各种通信系统由于自身的特点而适用于各种特定的场合，例如： 短波电台适合远距离，其所需的发射功率不大，传输的“中继系统” —电离层不会被 摧毁；卫星通信能传播高质量的信息，所能提供的频带很宽 微波通信抗干扰能力强，适合大量的数据传输，但只能在点与点之间传输，传输距离 又有一定的限制 由于无线通信的设备简单、便于携带、易于操作、架设方便等特点，在军事和民用通信领域 中都是不可缺的重要通信手段。 然而， 电台往往是根据某种特定的用途而设计的， 功能单一， 有些电台的基本结构相似，而信号特征差异很大。比如，工作的频段不同，调制方式不同， 波形结构不同，通信协议不同，数字信息的编码方式、加密方式不同等等。电台之间的这些 差异极大地限制了不同电台之间的互通互连。 经过几十年的发展， 无线通信已有很大的发展， 通信系统由模拟体制不断向数字化体制过渡， 因此是否可能在数字化体制础上一个电台能满足多调制方式和多址方式， 从而根椐需要构成 多种通信系统呢。 我们先看一下一个数字蜂窝网接收站, 显示在图 1 中。 （注意： 为了说明软件无线电的概念， 这里给出了无线电的接收装置部分） 。
图 1：窄带无线接收装置

软件无线电技术

第四代移动通信技术之软件无线电技术 【摘要】软件无线电是目前无线通信领域在固定至移动、模拟至数字之后的最新革命，其正朝着产业化、全球化的方向发展，将在4G系统中得到广泛应用。本文主要研究软件无线电技术对通信传输的改善以及4G系统中软件无线技术的应用特点等。 一、引言 软件无线电提供了一条满足未来个人通信需要的思路。软件无线电突破了传统的无线电台以功能单一、可扩展性差的硬件为核心的设计局限性，强调以开放性的最简硬件为通用平台，尽可能地用可升级、可重配置不同的应用软件来实现各种无线电功能的设计新思路。其中心思想是：构造一个具有开放性、标准化、模块化的通用硬件平台，将各种功能，如工作频段、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和D/A转换器尽可能靠近天线，以研制出具有高度灵活性、开放性的新一代无线通信系统。 图一、软件无线电原理框图 1 二、简介 软件无线电(SWR)技术是近年来提出的一种实现无线通信的新的体系结构，它的基本概念是把硬件作为无线通信的基本平台，而把尽可能多的无线通信及个人通信功能用软件实现。 1、WLAN与蓝牙融入广域网 近年来各国都在积极进行4G的技术研究，从欧盟的WINNER项目到我国的“FuTURE计划”都是直接面向4G的研究。 日本对4G技术的研究在全球范围内一直处于领先地位，早在2004年，运营商NTTdocomo就进行了1Gbit/s传输速率的试验。目前还没有4G的确切定义，但比较认同的解释是：4G采用全数字技术，支持分组交换，将WLAN、蓝牙技术等局域网技术融入广域网中，具有非对称的和超过100Mbit/s的数据传输能力，同时，因为采用高度分散的IP网络结构，使得终端具有智能和可扩展性。

软件无线电发展现状

<<移动通信>.>>2002年第 4期 软件无线电发展现状 罗序梅信息产业部电子七所 1 前言 — 软件无线电是实现无线通信新体系结构的一种技术，在经过近几年的发展之后，其重要性和可 行性正逐步被越来越多的人所认识和接受。软件无线电技术的重要价值体现在：硬件只是作为 无线通信的基本平台，而许多的通信功能则是通过软件来实现的，这就打破了长期以来设备的 通信功能实现仅仅依赖于硬件的发展格局。所以有人称，软件无线电技术的出现是通信领域继 固定到移动，模拟到数字之后的第三次革命。本文主要介绍全球软件无线电技术研究动态、对 实现软件无线电台至关重要的器件技术的发展以及软件无线电台商用前景。 2 全球软件无线电技术研究动态 软件无线电技术具有结构的开放性、软件的可编程性、硬件的可重构性以及功能和频段的… 多样性等特点，无论在军事还是在商用通信中都有着巨大的应用潜力。也正是因为这些独特的 优势，引发了全球对软件无线电技术的关注和研发热潮。除美国在 90年代初开始实施易通话计 划并成功地研制出多功能多频段电台外，欧洲、日本、中国等全球其它地区也纷纷开展了各自 的软件无线电技术项目。 欧洲委员会已将软件无线电技术列为重要的研发项目，大量与软件无线电技术相关的研究项目正在其 ACTS计划中进行。受潜在的商业利益所驱动，其研究重点集中在第三代标准上， 这包括 FIRST（灵活的综合无线电系统和技术）、FRAMES（未来无线电宽频段多址系统）和 · SORT等项目。前两个项目利用软件无线电台样机研究开发下一代无线接口。其中

FIRST项目 主要是评估实现软件重构空中接口的问题。目前最公开的工作集中在 RF结构最佳划分方法及 数字处理的实现上。 SORT主要是开展有关第三代系统（ UMTS）在地面和卫星接入方面的硬件 重构问题的研究，演示灵活而有效的软件可编程电台，实施该项目的目标是：

信道化技术在软件无线电接收机中的应用

信道化技术在软件无线电接收机中的应用 姚 澄!朱灿焰!杨会保 " 苏州大学电子信息学院江苏苏州 #$%&#$’ 摘 要(软件无线电是目前通信领域研究的热点!其关键技术之一的数字中频技术则是多速率信号处理理论的典型应用) 介绍了一种基于多相滤波的数字信道化技术在软件无线电接收机中的应用!利用离散傅里叶变换"*+,’的成熟理论和多相滤波的灵活处理!在接收机的数字中频段提出了一种高效的处理结构!对其原理-性能和特点进行了深入地探讨和研究!较好地解决了当前无线通信中硬件速度和高速数据流不匹配的问题)计算机模拟结果证明了处理结构的可行性和有效性) 关键词(软件无线电.信道化.多相滤波器组.离散傅里叶变换中图分类号(,/0 $$文献标识码(1 文章编号($&&23435" #&&%’&4&$4&367789:;<9=>=?@A ;>>B 89C B DE B :A >=8=F G 9>B DL ;D 9= M N O P Q R S T !U V W P X S Y X S !M N /Z V [\]X ^ "_‘Q ^^a ^b c a R ‘d e ^S \‘f S b ^e g X d \^S !_^^‘Q ^h W S \i R e j \d Y !_[k Q ^[!#$%&#$!P Q \S X ’l m n o p q r o (,Q R_^b d h X e R*R b \S R s t X s \^"_*t ’Q X j]R ‘X g Rd Q Rb ^‘[j^be R j R X e ‘Q \S ‘^g g [S \‘X d \^S j u *\T \d X af S d R e g R s \X d R +e R v [R S ‘Y "f +’X j ^S R^b \d j w R Yd R ‘Q S ^a ^T \R j !\j Xd Y x \‘X a X x x a \‘X d \^S^b g [a d \e X d Rj \T S X a x e ^‘R j j \S Td Q R ^e Y u ,Q RX x x a \‘X d \^S^b X s \T \d X a ‘Q X S S R a \k R sd R ‘Q S \v [Rb ^e_*t e R ‘R \i R e j\j\S d e ^s [‘R s\Sd Q \jx X x R e u 1X j R s^Sd Q Rg X d [e Rd Q R ^e Y^bd Q R*\j ‘e R d R+^[e \R e ,e X S j b ^e g "*+,’X S s d Q R b a R y \]\a \d Y ^b d Q R x ^a Y x Q X j R b \a d R e ]X S ws R ‘^g x ^j \d \^S !X SR b b \‘\R S d x e ^‘R j j \S T X e ‘Q \d R ‘d [e R \j x e R j R S d R s \Sd Q R s \T \d X a f +x X e d !\d j x e \S ‘\x a R !x R e b ^e g X S ‘R X S s‘Q X e X ‘d R e \j d \‘X e R s R R x a Ys \j ‘[j j R sX S sj d [s \R s u ,Q R g R d Q ^sT \i R j X]R d d R e j ^a [d \^S^b d Q Rg \j g X d ‘Q]R d h R R Sd Q Ra ^h R e Q X e s h X e Rj x R R sX S sQ \T Qs X d Xe X d R^b d ^s X Y z jh X e R a R j j‘^g g [S \‘X d \^S j u +\S X a a Yj \g [a X d \^Se R j [a d j j Q ^h d Q R R b b \‘\R S ‘Y^b d Q \j x e ^x ^j R sX e ‘Q \d R ‘d [e R u {|}~!p "n (_^b d h X e R *R b \S R st X s \^"_*t ’.‘Q X S S R a \k \S T .x a ^Y x Q X j R b \a d R e ]X S w .*\j ‘e R d R +^[e \R e ,e X S j b ^e g "*+,’ 收稿日期(#&&2$#$2#引 言 软件无线电是近些年来崭露头角的新技术!他代表包括无线通信在内的几乎所有的无线电电子信息系统的发展趋势)为适应其发展!有必要对基于滤波器组的信道化方法进行研究) 理想的软件无线电结构$ $% 在射频直接采样数字化!其核心思想就是将N &*!*&N 变换器尽量靠近天线!在对信号充分数字化的基础上依靠软件来实现无线电的各项功能)但是现阶段!由于受微电子技术水平的限制!直接对射频"t + ’进行采样还很难实现!成本上亦不合算)所以!在目前的软件无线电研究中!大部分都是首先将射频信号转换到中频!然后在中频对模拟信号进行数字化)数字中频软件无线电加上少量的高频模拟前端正逐渐成为理想 软件无线电的一种经济实用的选择$#%)中频软件无线电接 收机的结构如图$所示) 对于单一信道而言!使用宽带N &*!*_’和通用P ’W 的软件无线电方法比传统的使用硬件集成的技术要昂贵的多!而目前多通道接收机"数字下变频器’已有上市!如 f S d R e j \a 公司"原V X e e \j 公司的半导体部分’的V _’ %&#$(!Z e X Y P Q \x 公司的Z P 2&$(!N S X a ^T *R i \‘R j 公司的N *((#2和_^b d P R a a 等)但这些接收机的主要问题是!必须事先确知在哪个信道上有信号!或者用一个全景接收机对整个频 段进行搜索和监视以确定信号的位置$3%)然而!如果搜索 速度不够快! 就会产生漏警现象以至于无法进行全概率的信号截获)本文所讨论的基于滤波器组的信道化接收机就是能够完成全概率信号截获的接收机) 图$中频宽带接收机实现框图 )信道化接收机 信道化接收机瞬时频带宽-动态范围大!能实现超宽带侦察)传统的技术是采用模拟电路来实现信道化!即(用模拟滤波器组把侦察频率范围分割为许多邻接的信道!如图#所示) 显然!当瞬时频带很宽时!需要非常多的滤波器!接收机将变得非常庞大)而在软件无线电信道化技术中!则充分利用数字信号系统精确-灵活-造价低-速度快的优 4 $*现代电子技术+#&&%年第4期总第$0,期-通信与信息技术 . 万方数据

软件无线电技术的发展应用探究

软件无线电技术的发展应用探究 软件无线技术相对于传统的“纯硬件电路”具有非常大的优越性，以硬件为基础，软件在可以在此之上扩展更多的通信功能，使得设备的通信功能不再硬件锁限制，并且可以大大简化设备的硬件复杂程度，提升其可靠性、维护性，耐用性，并且由于软件的可升级性以及更加优良的兼容性，因此可以大大降低开发、生产、升级换代和维护成本。软件无线电技术是通信领域的第三次革命，前两次模拟通信和数字通信。目前新技术的发展重点基本都已开始转移软件之上。文章就软件无线电技术的发展和应用进行一些详细的探讨。 标签：软件无线电；软件无线电发展；软件无线电应用 1 软件无线电各个系统的作用 1.1 软件无线电技术与传统无线电技术的区别 软件无线电与软件控制无线电的区别在于软件无线电是开放并且标准化的，因此研究更加容易也更加灵活，设备具有的功能不再主要依赖系统的构架和硬件，转而开始依赖软件环境，通过改变软件来改变功能，使得系统、功能的升级或是不同系统间的兼容变得更加简单，升级换代所需要的时间大大缩短。而数字无线电主要依赖于硬件和系统结构的发展，使得环境更加封闭，不利于推广交流，一旦出现问题，需要花费相当多的人力、物力以及时间。 1.2 软件无线电技术硬件平台解析 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。一个典型的软件无线电需要以下的硬件系统：射频、中频、基带、信源、信令，软件部分则为数字信号处理器（DSP），DSP通过录入程序，可以对带宽、频率、调制模式、信源解码等进行控制，因此DSP处理性能的强弱直接影响通信功能的数量和质量。通过录入程序，DSP控制各个系统，实现无线电软件具体化。 1.2.1 天线 天线是保证信号的基础，理论上天线最好应该能覆盖全部的通信频段，但在实际应用中，并不能做到覆盖如此多的频段，更多的时候需要能保证完美适配软件所需的、线性性能较好的频段，使用组合式多频段天线，通过测试自动寻找干扰较小，流量宽松的频段，因此就有多频段天线和宽带天线，其二者都可以为软件无线电技术提供信号的保障，而区别主要在于多频段可在分离的不同频段上工作，而宽带则意味着是连续的宽频。而调频、信号接收、算法优化仍然是天线在无线电技术中的关键。

FPGA在软件无线电中的应用

Altera中文资料 FPGA在软件无线电中的应用 介绍 软件无线电（SDR）是具有可重配置硬件平台的无线设备，可以跨多种通信标准。它们因为更低的成本、更大的灵活性和更高的性能，迅速称为军事、公共安全和商用无线领域的事实标准。SDR成为商用流行的主要原因之一是它能够对多种波形进行基带处理和数字中频（IF）处理。IF处理将数字信号处理的领域从基带扩展到RF。支持基带和中频处理的能力增加了系统灵活性，同时减小了制造成本。 基带处理 无线标准不断地发展，通过先进的基带处理技术如自适应调制编码、空时编码（STC）、波束赋形和多入多出（MIMO）天线技术，支持更高的数据速率。基带信号处理器件需要巨大的处理带宽，以支持这些技术计算量的算法。例如，美国军事联合战术无线系统（JTRS）定义了军事无线中20多种不同的无线波形。一些更复杂的波形所需的计算能力在标准处理器上是每秒数百万条指令（MIPS），或者如果在FPGA实现是数千个逻辑单元。 协处理器特性 SDR基带处理通常需要处理器和FPGA。在这类应用中，处理器处理系统控制和配置功能，而FPGA实现大计算量的信号处理数据通道和控制，让系统延迟最小。当需要从一种标准切换至另一种标准时，处理器能够动态地在软件的主要部分间切换，而FPGA 能够根据需要完全重新配置，实现特定标准的数据通道。 FPGA可以作为协处理器同DSP和通用处理相连，这样具有更高的系统性能和更低的系统成本。自由地选择在哪实现基带处理算法为实现SDR算法提供了另一种方式的灵活性。 基带部件也需要足够灵活让所需的SDR功能支持在同一种标准增强版本之间的移植，

并能够支持完全不同的标准。可编程逻辑结合软核处理器和IP，具有了提供在现场远程升级的能力。图1 是一个框图，其中FPGA能够通过IP功能如Turbo编码器、Reed-Solomon编码器、符号交织器、符号映射器和IFFT，很容易地重配置支持WCDMA/HSPDA或802.16a标准的基带发送功能。 图1. 两种无线信号的SDR基带数据通道重配置例子 数字IF处理 数字频率变化具有比传统模拟无线处理方式更高的性能。FPGA提供了一种高度灵活和集成的平台，在这之上以合理的功率实现大计算量的数字IF功能，这在便携系统中是一个关键的因素。能够在FPGA实现的IF功能包括数字上变频器（DUC）和下变频器（DDC），以及数字预畸变（DPD）和波峰系数削减（CFR），帮助降低功放的成本和功率（见图2）

软件无线电技术论文

软件无线电技术 摘要：现行的面向具体用途来设计不同频段、不同制式的无线电通信电台及组网的思想已经远远不能满足现代无线电通信的实际需要，因此软件无线电系统及其技术，这种革新的通信理念与体制应运而生。文章对软件无线电技术的概念、功能和关键技术等进行了介绍，并阐述了软件无线电的应用和发展前景。 一．引言 软件无线电是近些年来随着微电子、信号处理、计算机等技术的高速发展应运而生的一种新的无线电技术。它最初起源于军事通信，是为了解决多军联合作战时通信互通互联问题而提出来的。经过这几年的迅速发展，软件无线电早已从军事领域的阶段逐步发展成为移动通信发展的基石，特别是第3、4代移动通信系统。个人移动通信系统已从第一代模拟蜂窝系统发展到第二代数字蜂窝系统（GMS、CDMA），目前正在向第三代移动通信系统发展，而且第四代移动通信技术也已经悄然问世。随着越来越大的通信需求，一方面使通信产品的生存周期缩短，开发费用上升；另一方面，新老体制共存，各种通信系统之间的互联变得更加复杂和困难、由于通信技术的迅猛发展，新的通信体制与标准不断提出，通信产品的生存周期减少，开发费用上升，导致以硬件为基础的传统通信体制无法适应新的局面；同时，不同体制互通的要求日趋强烈，并且随着通信业务的不断增长，无线频段资源变得越来越拥挤，对现有通信系统的频带利用率及抗干扰能力提出了更高的要求。但是沿着现有通信体制的发展，很难对频带重新规划。所以寻求一种既能满新一代通信系统需求，由能兼容老体制，而且更具有扩展能力的新的个人移动通信系统体系结构成为人们努力的方向。而软件无线电正好提供了解决这一问题的技术途径成为第三代移动通信系统研究的热点。 二．软件无线电的概念及特性 软件无线电技术将硬件、软件、无线技术有机地结合在一起，组成灵活多样的多功能系统。它的基本思想是以一个通用、标准、模块化的硬件平台为依托，从通过软件编程来实现无线电台的各种功能，从基于硬件、面向用途的电台设计方法中解放出来。功能的软件化实现势必要求减少功能单一的、灵活性差的硬件电路，尤其是减少模拟环节，把数字化处理（A/D和D/A转换）尽量靠近天线。软件无线电强调体系结构的开放性和全面可编程性，通过软件更新改变硬件配置结构，实现新的功能。软件无线电采用标准的、高性能的开放式

软件无线电(software radio)

概要 软件无线电的基本思想是以一个通用、标准、模块化的硬件平台为依托，通过软件编程来实现无线电台的各种功能，从基于硬件、面向用途的电台设计方法中解放出来。功能的软件化实现势必要求减少功能单一、灵活性差的硬件电路，尤其是减少模拟环节，把数字化处理（A/D和D/A变换）尽量靠近天线。软件无线电强调体系结构的开放性和全面可编程性，通过软件更新改变硬件配置结构，实现新的功能。软件无线电采用标准的、高性能的开放式总线结构，以利于硬件模块的不断升级和扩展。 软件无线电（software radio）在一个开放的公共硬件平台上利用不同可编程的软件方法实现所需要的无线电系统。简称SWR。理想的软件无线电应当是一种全部可软件编程的无线电，并以无线电平台具有最大的灵活性为特征。全部可编程包括可编程射频（RF）波段、信道接入方式和信道调制。 一般说来，SWR就是宽带模数及数模变换器（A/D及D/A）、大量专用/通用处理器、数字信号处理器（Digital Signal Proicesser，DSP）构成尽可能靠近射频天线的一个硬件平台。在硬件平台上尽量利用软件技术来实现无线电的各种功能模块并将功能模块按需要组合成无线电系统。例如：利用宽带模数变换器（Analog Digital Converter，ADC），通过可编程数字滤波器对信道进行分离；利用数字信号处理技术在数字信号处理器（DSP）上通过软件编程实现频段（如短波、超短波等）的选择，完成信息的抽样、量化、编码/解码、运算处理和变换，实现不同的信道调制方式及选择（如调幅、调频、单边带、跳频和扩频等），实现不同的保密结构、网络协议和控制终端功能等。 在目前的条件下可实现的软件无线电，称做软件定义的无线电（Software Defin ed Radio，SDR）。SDR被认为仅具有中频可编程数字接入能力。 发展历史无线电的技术演化过程是：由模拟电路发展到数字电路；由分立器件发展到集成器件；由小规模集成到超大规模集成器件；由固定集成器件到可编程器件；由单模式、单波段、单功能发展到多模式、多波段、多功能；由各自独立的专用硬件的实现发展到利用通用的硬件平台和个性的编程软件的实现。 20世纪70～80年代，无线电由模拟向数字全面发展，从无编程向可编程发展，由少可编程向中等可编程发展，出现了可编程数字无线电（PDR）。由于无线电系统，特别是移动通信系统的领域的扩大和技术复杂度的不断提高，投入的成本越来越大，硬件系统也越来越庞大。为了克服技术复杂度带来的问题和满足应用多样性的需求，特别是军事通信对宽带技术的需求，提出在通用硬件基础上利用不同软件编程的方法。20世纪80年代初开始的软件无线电的革命，将把无线电的功能和业务从硬件的束缚中解放出来。 1992年5月在美国通信系统会议上，Jeseph Mitola（约瑟夫·米托拉）首次提出了“软件无线电”（Software Radio，SWR）的概念。1995年IEEE通信杂志（Comm unication Magazine）出版了软件无线电专集。当时，涉及软件无线电的计划有军用的SPEAKEASY（易通话），以及为第三代移动通信（3G）开发基于软件的空中接口计划，即灵活可互操作无线电系统与技术（FIRST）。

软件无线电系统综述

软件无线电系统综述 [摘要] 软件无线电的基本思想是以一个通用、标准、模块化的硬件平台为依托,通过软件编程来实现无线电台的各种功能。本文介绍了其系统的软硬件组成和发展情况。 [关键词]软件无线电GNU Radio USRP 一、引言 由于无线电系统,特别是移动通信系统的领域的扩大和技术复杂度的不断提高,投入的成本越来越大,硬件系统也越来越庞大。为了克服技术复杂度带来的问题和满足应用多样性的需求,特别是军事通信对宽带技术的需求,提出在通用硬件基础上利用不同软件编程的方法。软件无线电将把无线电的功能和业务从硬件的束缚中解放出来。 二、软件无线电系统简介 软件无线电的基本思想是以一个通用、标准、模块化的硬件平台为依托,通过软件编程来实现无线电台的各种功能,从基于硬件、面向用途的设计方法中解放出来。功能的软件化实现势必要求减少功能单一、灵活性差的硬件电路,尤其是减少模拟环节,把数字化处理(A/D和D/A变换)尽量靠近天线。软件无线电强调体系结构的开放性和全面可编程性,通过软件更新改变硬件配置结构,实现新的功能。软件无线电采用标准的、高性能的开放式总线结构,以利于硬件模块的不断升级和扩展。 上图表示一个典型的软件无线电处理流程图。为了理解无线电的软件模块,首先需要理解和其关联的硬件。在这个图中的接收路径上,能够看到一个天线,一个RF前端,一个模拟数字转换器ADC和一堆代码。ADC是一个连接连续模拟的自然世界和离散的数字世界的桥梁。 三、软件无线电软件平台GNU Radio GNU Radio是一种运行于普通PC上的开放的软件无线电平台,其软件代码设计完全公开。基于该平台,用户能够以软件编程的方式灵活地构建各种无线应用。 GNU Radio是一个对学习,构建和部署软件定义无线电系统的免费软件工具包。GNU Radio是一个无线电信号处理方案。它的目的是给普通的软件编制者提供探索电磁波的机会,并激发他们聪明的利用射频电波的能力。 它提供信号运行和处理模块,用它可以在易制作的低成本的射频(RF)硬件和通用微处理器上实现软件定义无线电。这套套件广泛用于业余爱好者,学术机构

软件无线电.期末考试

1.什么是软件无线电？软件无线电的特点是什么？ 定义： 软件无线电是多频带无线电，它具有宽带的天线、射频转换、模/数转和数/模变换，能支持多个空中接口和协议，在理想状态下，所有方面（包括物理空中接口）都可以通过软件定义。 软件无线提供了一种建立多模式、多频段、多功能无线设备的有效并且相当经济的解决方案，可以通过软件升级实现功能提高 特点： 多频带/多模式/多功能（M3）工作：多频带是指软件无线电可以工作在很宽的频带范围内； 多模式是指软件无线电能够使用多种类型的空中接口，其调制方式、编码、帧结构、压缩算法、协议等可以选择；多功能是指采用相同的无线电设备用于不同的应用中。 具有可重配、重编程能力：可重配置是指系统的操作软件（包括程序、参数以及处理环境的软件方面）或硬件（处理环境的硬件方面）的改变。软件无线电采用多个软件模块在相同的系统上可实现不同的标准，只需要选择不同的模块运行就可实现系统的动态配置。所需要的模块可以通过空中接口或人工下载获得并升级。 功能的灵活性：软件无线电的功能由软件决定的，软件模块可以通过空中接口或人工下载的方式获得，以增加或改变其无线电功能，因此其功能的使用和配置非常方便、灵活。 结构的开放性：软件无线电的结构分为硬件和软件两大部分。这两大部分都具有模块化和标准化的特点，是一种开放式的体系结构，使得研制、生产和使用各环节可以共享已有成果，共同推进软件无线电技术的发展。 2.无线电技术经历了或正在经历哪几个阶段？各有什么特征？ 第0级：数字硬件无线电。系统不能做任何修改，系统操作由开关、拨号盘和按钮等来完成。 第1级：软件控制无线电。系统通过软件实现控制功能，但是在不改变硬件的条件下，软件控制无线电设备是不能改变像频带或调制方式这样的特征参量的。 第2级：软件定义无线电。系统使用软件对调制、宽/窄带、安全、波形产生和检测等方面的具体应用技术和参数进行控制，不需要对硬件做任何修改，但通常收到频带的约束，依然存在模拟部分，比如还有射频或中频电路。尽管前端的带宽是个限制因素，但由于SDR 能够提供宽带和窄带两种操作中的多种调制技术，因为利用软件可以控制相当宽的频带范围。SDR能够存储大量的波形或空间接口，并可以通过软件下载来添加新的内容。 第3级：（理想的）软件无线电。系统完全可以编程，在接收端或发射端无需任何下变频或上变频转换，将天线前段的输入/输出直接接入ADC/DAC，消除了大部分模拟部件，从而降低了失真和噪声，但仍然受到一定的频率约束。 第4级：终极软件无线电。这种软件无线电没有外置天线、运行频率或带宽的限制，完全可编程，同时支持广泛的频率和功能，能够快速实现空中接口的检测和转换。 3.为什么软件无线电一定要采用“硬件通用化”的设计准则？在软件无线电中是如何 体现“硬件通用化”这一设计思路的？ 体系结构：为了让软件和硬件下的用户独立，是系统功能软件化的前提。 设备生产商：满足设计指标，使生产专业化、批量化，提高生茶效率，降低生产成本。 运营商：降低维护成本，维护难度，建设成本。 硬件开发商：继承性，重用性更好。从而减少重复劳动提高研发效率 消费者：减少重复投资 4.你是如何理解软件无线电“功能软件化”这一本质特征的？为什么软件无线电的功 能可以采用软件来实现？

软件无线电技术简介及特点应用

软件无线电技术简介及特点应用 发表时间：2019-09-10T10:31:29.547Z 来源：《科学与技术》2019年第08期作者：刘建新[导读] 软件无线电技术的出现是通信领域继摸拟通信到数字通信，固定通信到移动通信之后第三次革命。 海南三亚92823部队 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摸拟通信到数字通信，固定通信到移动通信之后第三次革命。 1.起源 软件无线电最初起源于军事通信。军用电台一般是根据某种特定用途设计的，功能单一。虽然有些电台基本结构相似，但其信号特点差异很大，例如工作频段、调制方式、波形结构、通信协议、编码方式或加密方式不同。这些差异极大地限制了不同电台之间的互通性，给协同作战带来困难。同样，民用通信也存在互通性问题，如现有移动通信系统的制式、频率各不相同，不能互通和兼容，给人们从事跨国经商、旅游等活动带来极大不便。为解决无线通信的互通性问题，各国军方进行了积极探索。完整的软件无线电 (Software Definition Radio)概念和结构体系是由美国的Joe.Mitola首次于1992年5月明确提出的。其基本思想是 :将宽带A/D 变换尽可能地靠近射频天线 ,即尽可能早地将接收到的模拟信号数字化 ,最大程度地通过软件来实现电台的各种功能。通过运行不同的算法 ,软件无线电可以实时地配置信号波形 ,使其能够提供各种语音编码、信道调制、载波频率、加密算法等无线电通信业务。软件无线电台不仅可与现有的其它电台进行通信 ,还能在两种不同的电台系统间充当“无线电网关”的作用 ,使两者能够互通互连。 软件无线电充分利用嵌入通信设备里的单片微机和专用芯片的可编程能力 ,提供一种通用的无线电台硬件平台 ,这样既能保持无线电台硬件结构的简单化 ,又能解决由于拥有电台类型、性能不同带来的无线电联系的困难。 2.软件无线电台的功能结构 图1给出了典型的软件无线电系统的结构简图 ,包括天线、多频段射频变换器、含有A/D 和D/A变换器的芯片以及片上通用处理器和存储器等部件 ,可以有效地实现无线电台功能及其所需的接口功能。 其关键思想以及与传统结构的主要区别在于 : (1)将A/D 和D/A向RF端靠近 ,由基带到中频对整个系统频带进行采样。 (2)用高速DSP/CPU代替传统的专用数字电路与低速DSP/CPU做A/D 后的一系列处理。A/D 和D/A移向RF端只为软件无线电的实现提供了必不可少的条件 ,而真正关键的步骤是采用通用的可编程能力强的器件 (DSP和CPU等 )代替专用的数字电路 ,由此带来的一系列好处才是软件无线电的真正目的所在。 典型的软件无线电台的工作模块主要包括实时信道处理、环境管理以及在线和离线的软件工具三部分。 1)实时信道处理 实时信道处理包括天线、射频变换、A/D 和D/A变换器、中频处理、基带与比特流处理及信源编码。其中射频变换包括输出功率的产生、前置放大、射频信号变换为标准中频或由标准中频变换为射频信号 ,以适应宽带A/D和D/A变换。中频处理部分变换调制基带和中频之间的发射和接收信号。比特流部分数字复用由多个用户产生的信源编码比特流 ,而且相反的使它们成帧或多路分解。还提供信令、控制和操作、管理和维护功能。实时信道处理部分最合适的结构是多指令多数据 (MIMD)多处理器的结构 ,即将多处理器组成一个流水线 ,来实现模块分配给内部连接在一起的各个处理器的不同的功能序列。 2)环境管理 在准实时环境管理模块中持续地使用频率、时间和空间特征来表征无线电环境 ,这些特征包括信道识别和估计其它参数。环境管理模块使用操作的块结构很容易用一台MIMD并行处理器来实现。这种高度的并行环境管理模块和流水线工作方式的实时信道处理模块之间的接口必须使环境管理的参数和信道处理模块同步。 3)在线和离线的软件工具

Sora高性能开源软件无线电平台

Sora : 高性能开源软件无线电平台

SORA软件无线电平台是世界上第一款100%基于PC的高性能可编程无线通信系统。它充分发挥了通用处理器（GPP）性能和灵活性，采用软硬件联合优化技术，满足高速信号处理的挑战。可以在通用的PC或者服务器上实时运行无线通信协议，速率可达54Mbps以上。 在传统的无线通讯系统，关键底层处理，如PHY层和介MAC层，通常ASIC芯片或者FPGA实现，因为有非常高的计算要求。这种设计更改或升级比较困难，对设计人员硬件水平要求很高，不适合作为科学研究或者算法工程师的研究平台。但是通用处理器（GPP）的软件和硬件系统都不是为了无线通信的信号处理而设计的，因此很难达到高性能的实时通信。例如，非常流行的USRP系列，只能实现8MHz带宽上，100多Kbps 的实时通信。 高性能的无线通信对系统有非常严格的需求，主要是以下三个方面： 1. 高速的系统吞吐量 包括远端射频头和PHY层协议之间以及PHY层协议内部的模块之间。例如，实现802.11系列协议，单天线需要大约1.2Gbps的吞吐量，如果支持4x4 MIMO应用，那么至少5Gbps以上，这个指标目前对大部分PC都是严峻的挑战。 2. 高强度的计算 无线通信的算法需要大量的计算，而且为了保证实时性，很多计算又是突发性的，因此必须充分发挥GPP的性能才能保证。目前主流的GPP都采用多核架构，所以如何将多核的计算能力汇聚起来，实现通信协议对软件开发也是一个挑战。 3. 实时的响应 无线通信协议中有很多响应门限，为了保证正常通信，这些响应门限必须满足。因此，低延迟的控制方法也很重要。例如，802.11系列的MAC层协议要在几个微秒内就可以得到响应。这对于PC和操作系统都是很难实现的。

基于DSP的软件无线电系统设计与实现

基于D S P的软件无线 电系统设计与实现Revised on November 25, 2020

基于DSP的软件无线电系统设计与实现 1 引言 软件无线电是一种以现代通信理论为基础，以数字信号处理为核心，以微电子技术为支撑的无线电通信体系结构。它将模块化、标准化的硬件单元以总线方式连接构成通用的硬件平台，并通过软件加载实现各种无线电通信功能的一种开放式体系结构[1]。将软件无线电技术应用于移动通信领域，能够大量节省改造移动通信网络的费用，又缩短了研究到应用的周期。 软件无线电的关键技术包括：开放式总线结构及实现、智能天线技术、高速A/D技术、数字上/下变频技术，高速数字信号处理技术、信令处理技术[2]。本文在分析软件无线电基础上设计，采用TMS320VC54X系列DSP芯片与软件结合，通过基本电路和扩展电路并辅以相应的软件设计实现无线电通信功能，并设计了标准串行接口使之可同多种通信终端连接，具有很高的实用性。 2 软件无线电结构 软件无线电的核心思想是将A/D、D/A尽可能地靠近天线，尽早地将天线接收下来的模拟信号数字化，DSP对 A/D转换后的数字信号进行同步提取（载波恢复、时钟恢复和帧同步）、信号调制样式的自动识别、信道解码、信源解码、信号特征提取。理想的软件无线电结构如图1所示，

其中接收机部分是对无线电接收到射频信号直接进行全宽带A/D转换，转换后的高速数据流送DSP处理，最后由窄带D/A转换为语音、数据或者图像输出。 图1 理想的软件无线电接收结构 然而，由于目前A/D器件采样率、输入带宽无法满足所述软件无线电结构要求，而且后续的DSP也无法实时处理大量的高速数据流，在实际应用中，软件无线电主要采用折中方案，主要是：一方面把射频信号通过混频搬移到中频带通采样，使得A/D采样率、输入带宽满足系统要求；另一方面是在DSP前加数字下变频器[3][4]。 3 系统总体设计方案 根据以上分析，并根据软件无线电的功能要求，主要包括以下几部分：射频处理（含天线）前端、高速A/D、D/A、数字上/下变频器、数字信号处理部分（DSP）以及外围接口电路。（其设计框图如图2）主要器件的部分的功能如下： （1）DSP5416模块：以TMS320VC5416 高性能定点DSP 为整个系统的核心，采用流水线指令执行结构和相应的并行处理结构控制系统的运行并完成全部基带处理功能，如信号检测、同步获取、解调等基本功能，还要完成加密、纠错、均衡等功能。

软件无线电技术简介(精)

软件无线电技术简介 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.. 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,摸拟通信到数字通信之后第三次革命, 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。如使用宽带ADC通过可编程数字滤波器对信道进行分离;使用数字信号处理器(DSP技术,通过软件编程来实现各种通信频段的选择,如HF、VHF、UHF和SHF等;通过软件编程来完成传送信息抽样、量化、编码/解码、运算处理和变换,以实现射频电台的收发功能;通过软件编程实现不同的信道调制方式的选择,如调幅、调频、单边带、数据、跳频和扩频等;通过软件编程实现不同的保密结构、网络协议和控制终端功能等。软件无线电技术是软件化、计算密集型的操作形式。 DSP技术是软件无线电手机的基础。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。

软件无线电的现状和发展趋势

□潘子欣刘毅 一、引言 移动通信在过去几十年中获得了飞速发展，成为现代通信中的一个亮点。同时由于移动通信的迅速发展和高收益，带来了激烈的竞争，从而造就了移动通信技术和系统的多样性，而各技术标准和系统之间差别很大又不能互相兼容。特别是新业务的巨大吸引力又给用户和移动业务提供商造成了很大的压力，迫使他们不断更新设备，可是这通常要造成设备和投资的浪费。问题的关键在于目前的绝大多数移动通信设备是完全基于专用硬件设计的，给移动通信系统的兼容和并联，以及快速、灵活的升级带来了很大的约束。此外通信设备制造商在研制新产品时，由于种种因素的制约，其设置的产品可能会存在缺陷，以致在产品售出后不得不重新召回，增加了产品的制造成本和设计周期。而软件无线电确能很好解决这些问题。 二、软件无线电的概念及其特点 软件无线电（ＳｏｆｔｗａｒｅＤｅｆｉｎｅｄＲａｄｉｏ，ＳＤＲ）是二十世纪９０年代初提出的通信新技术，它的基本思想是将标准化、模块化的硬件功能单元，通过高速总线或高速网络等连接形成一个通用的数字式硬件平台，再通过软件加载的方式来实现各种类型无线通信系统的开放式体系结构，用软件方式实现各种通信功能。并且能通过对软件的重新编程来实现系统的升级更新和适应不同的通信标准和协议。 由于软件无线电技术具有通用性广、可移植性好、适应性强等优点，在军用电台方面得到迅速的发展和应用。近些年，随着第三代移动通信（３Ｇ）系统的发展，软件无线电在民用领域也开始崭露头角。人们期待这种新技术能兼容现在所有的３Ｇ标准，从而制成通用的移动通信设备。软件无线电已经成为无线通信领域继固定到移动、模拟到数字之后的第三次革命。 软件无线电具有灵活性和集中性两大优点。 灵活性即可以任意地转换信道接入方式，改变调制方式或接收不同系统的信号等。当前蜂窝通信标准不断地发展变化，这种灵活性对移动通信系统来说就显得尤为重要。例如：基站可以通过承载不同的软件来适应不同的标准，而不用对硬件平台进行改动；基站间可由软件算法协调动态地分配信道与容量以优化性能；移动台可以自动检测接收到的信号的工作方式，以接入不同的网络（ＧＳＭ、ＤＡＭＰＳ等）。 集中性即多个信道享有共同的射频前端与宽带模／数、数／模转换器，以获取每一信道相对廉价的信号处理性能。尽管软件无线电要比传统的接收机贵很多，但每一信道的费用则低得多。在移动通信系统中，一般一个基站能容纳２０个甚至更多的无线接收器，这样软件无线电技术就显得很吸引人。 软件无线电硬件采用模块化结构宽带模／数和数／模转换及高速ＤＳＰ，建立公共硬件平台，支持并行、流水线及异种多处理机。软件采用基于ＯＳＩ参考模型的分层软件体系，支持开放式的模块化设计。灵活应用软件无线电的基本硬软件模块，可使软件无线电设备对传播条件具有多种自适应能力，多种抗干扰能力，灵活可变的多址方式、用户需要的多种业务及多种组网与接口能力等。 随着计算机硬件的迅速发展，软件无线电技术日益广泛地应用于陆上移动通信、卫星移动通信与全球定位系统等。对于不同的新标准（ＧＳＭ、ＤＣＳ１８００、ＩＳ－５４、ＩＳ－９５等），软件无线电提供了灵活的解决方案—— —在通用的硬件平台上由可变换的应用软件模块提供对不同新标准的兼容性。由于在移动通信领域中，用户对新业务的要求不断变化，空中接口标准不断发展，传统的数字系统会很快被淘汰，而软件无线电这种由软件的变化、升级实现增强业务功能的能力使得由软件无线电技术构筑的系统的生命周期要长的多，很有竞争力。 三、软件无线电的发展历史 为了解决军用无线电台多频段、多制式的互通问题，１９９２年５月，ＭＩＴＲＥ公司的ＪｅｏＭｉｔｏｌａ在美国电信系统会议上首次提出软件无线电的概念。其基本思想是：构造一个标准化、模块化、开放性的通用硬件平台，将通信中的各种功能，如设定数据格式、确定载波频率、信道编码、信道调制、加密、通信协议等用软件来完成。在这一构想中，宽带模／数转换器尽可能地靠近射频天线，最大限度地通过数字的方式来实现电台的各种功能。这样的软件无线电台不仅可以与普通电台进行通信，还能在两种不同制式的电台系统间充当“转接器”的作用，使两者能够互通互连。 在软件无线电概念产生不久后，美军提出了“易通话”（ＳＰＥＡＫＥＡＳＹ）科研计划，其主要任务是研制多频段多模式无线电台（Ｍｕｌｔｉ—ＢａｎｄＭｕｌｔｉ—ＭｏｄｅＲａｄｉｏ，ＭＢＭＭＲ）。这种电台的工作频率为２～２０００ＭＨｚ，能同时处理４种不同的信号波形，兼容美军当时的１５种电台，并适用于不同频段和不同调制方式下的通信互联。 １９９５年５月，ＩＥＥＥ《通信杂志》出版了软件无线电专刊，全 软件无线电的现状和发展趋势 科学管理商界 ３３ 广东科技２００８．０３．总第１８３期