软件无线电前景光明
时间：10-02
整理：3721RD
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动通信的出现为通信方式带来了的革命性的变化，人们的联系和交流不再受时间和空间的限制。短短一二十年，移动通信经历了从AMPS，NMT模拟移动通信，到D-AMPS，IS-94，GSM数字移动通信，再到第三代CDMA技术的发展过程。 在移动通信技术的发展为生活带来方便的同时，也出现了多种通信体制并存、各种标准层出不穷和频率资源缺乏的现象。以硬件为主的传统的通信体制难于适应这种局面，这些新标准由于射频载波频率和调制方式不同而限制了各种设备的互通和兼容，造成资金浪费和重复投入。——针对目前多种无线通信标准和体制之间无法兼容的弊端，有人提出了一种名为“软件无线电（Software radio）”的技术概念。软件无线电技术为多体制、多标准的互通提供了灵活的解决方案。由软件无线电技术组成的系统使用周期更长，可以广泛地应用于陆地移动通信、卫星移动通信与全球定位等系统,在商用移动通信市场中有很强的竞争力,是多标准技术统一的最佳方案。
——一、技术概念和特点
——软件无线电技术是在通用的开放式的无线电智能通信平台上，通过安装不同的软件来完成各种通信功能，系统的升级是通过软件的升级来实现的。
软件无线电系统的工作过程是在射频或中频（IF）对接收信号进行数字化，通过软件编程来灵活实现各种宽带数字滤波、直接数字频率合成、数字下变频、调制解调、差错编码、信令控制、信源编码及加解密功能。在接收时，来自天线的信号经过RF处理和变换，由宽带A/D数字化，然后通过可编程数字信号处理（DSP）模块实现所需的各种信号处理，并将处理后的数据送至多功能用户终端；同样，在发送时，通过类似接收信号处理的流程将数据通过天线发射出去。利用在线和离线软件，可以实现通信环境的分析、管理以及业务和图1理想的软件无线电系统结构性能的升级。
软件无线电技术的主要特点是：
——.灵活性：工作模式可由软件编程改变，包括可编程的射频频段宽带信号接入方式和可编程调制方式等。所以可任意更换信道接入方式，改变调制方式或接收不同系统的信号；可通过软件工具来扩展业务、分析无线通信环境、定义所需增强的业务和实时环境测试，升级便捷。
——.集中性：多个信道享有共同的射频前端与宽带A/D/A变换器以获取每一信道的相对廉价的信号处理性能。
——.模块化：模块的物理和电气接口技术指标符合开放标准，在硬件技术发展时，允许更换单个模块，从而使软件无线电保持较长的使用寿命。
——二、实现软件无线电的关键技术
——1.多频段、多波束无线与宽带RF信号处理
——软件无线电的工作频率范围应尽可能地覆盖2～2000 MHz。天线应该能覆盖10倍频程（如0.4～3GHz），实现起来有两种方法可供选择：①对于每个系统和波段使用单独的天线；②采用多模式天线。此外，要求能高质量、低成本地接收到大范围的射频信号，需要在频频进行数字化处理。就目前的硬件性能而言，在射频实行数字化处理还无法实现，故将数字化处理设在中频，而从模拟射频发展为数字射频还需要经过长期的努力。射频放大器的线性的实现也是需要解决的问题。
——2.宽带A/D变换
——软件无线电结构的基本特征之一就是使A/D变换尽量靠近射频端，目前的方案是在中频对模拟信号进行数字化，中频信号的带宽通常在十几兆赫到几十兆赫,这种数字化有别于一般工程中的模数变换，要求具有相当高的抽样频率、位数和一定的动态范围。依据抽样定理，A/D变换器的抽样频率fs应大于2Wa(Wa是被抽样信号的带宽）。在实际中,由于A/D变换器件的非线性、量化噪声、失真及接收机噪声等因素的影响,一般选取：fs>2.5Wa。位数的选取需要满足一定的动态范围及数字部分处理精度的要求。就目前大部分器件水平而言，要实现几十兆赫的带宽，必须采取多个A/D和D/A器件并联使用。然而，国外某些顶级企业的水平能够达到5Gsps的采样速率和3GHz的带宽。
——如前所述，软件无线电需要宽带、高频、高精度、高抽样频率、高动态范围的模数变换。由于芯片技术所限，目前还不能实现RF数字化，而把数字化点放在中频未端。一般情况下，精度较高的A/D变换器，其抽样频率最大值相对较低，哈里斯公司，ANALOG设备公司、休斯航天器公司和惠普公司等在生产带宽更宽、动态范围更大和抽样频率更高的A/D变换器方面，进行了许多研究。像ANAL0G设备公司生产的AD9042产品，其12位抽样频率最高可达到50MHz，如输入一个20MHz的信号，则寄生自由动态范围（SFDR）最高达到80dB。
——3.高速数字信号处理
——高速数字信号处理(DSP)列部分主要完成基带处理、调制解调、比特流处理和编码解码等工作。如有跳频或扩频，还需要完成解扩和部分解跳处理。考虑到扩频信号的扩频/解扩是相对独立的部分，采用可编程的专用芯片来完成，同时也能保持软件无线电系统的结构通用性和良好的适应性。
——由于DSP技术发展非常快，因此，上述各项功能目前均可由DSP模块来完成，经宽带A/D变换后的数据流速率高达几十至上百兆比每秒，对数字中频信号进行滤波、变频等处理需要几百甚至上千兆次运算每秒的运算资源和几十至几百兆比每秒的I/O速度。目前必须采用高速并行的DSP多处理器模块或专用集成电路，才能达到要求。
——可编程DSP模块主要由DSP，FPGA，FIR专用芯片、存储器、I/0接口组成，可实现x.25物理层中数据比特流的透明传输。按照不同的数据处理流程可将DSP模块的功能划分为：与终端的数据交换。自适应调制解调、信道环境分析和管理。自适应频率估计选择和校正、SSB调制解调、频率交换等。可编程DSP模块的关键是DSP芯片的选择。
三、划分软件无线电系统水平的筹级
——受发展水平的限制，,上述理想的软件无线电系统结构目前是无法实现的。为对目前软件无线电系统水平进行衡量，1997年5月软件无线电概念的提出者加Joe.M在欧洲召开的软件无线电会议上提出用一种特征矢量（N，PDA，HM，SFA）作为衡量软件无线电系统水平的尺度，矢量中每个参数的变化值为0～3。其中，N为空中接口所能支持的信道数，分为4类：单一信道（0）、双信道（1）、多信道（小于6个）（2）以及RF频段中的所有信道（3）。
——PDA是可编程数字化接入，指软件无线电系统中数字可编程的程度，分为4类：无可编程性（完全模拟或固定功能的数字无线电）（0）、基带可编程（1）、中频可编程（2）以及射频可编程（3）。
——HM是硬件的模块化程度，指硬件可编程能力分为4类，无可编程性（0）、系统采用可编程专用模块（1）、系统采用DSP（2）以及采用FPGA等（3）。
——SFA是软件模块化，指软件的灵活性和支持能力。分为4类：无空中接口定义软件（0）、应用于一种硬件平台的软件（1）、多种软件应用于一种硬件平台（2）以及多种软件应用于多种硬件平台（3）。该参数表现了能够提供即插即用软件模块的特点。如果在运行的过程中，功能没有变化，那么由最初制造商提供的应用于硬件平台的软件可以满足要求。但当有多个软件供应商都能提供软件产品时，只适用于一种硬件平台的软件无法满足多种硬件平台的需要。
四、应用和发展动态
——软件无线电（更严格他说是软件和数字处理硬件的结合）已经存在一段时间，尤其是这几年在电子战方面的应用，使人们对软件无线电技术产生了广泛的兴趣。冷战的结束导致了军事市场的显著萎缩，应用研究的重点发生转移。商业无线电应用要求为能提供低价格的、快速应用于市场的无线电系统的开发技术提供新的原动力。软件无线电有希望成为更便宜、更灵活和用途更广泛的无线技术的首选，应用于商业无线电行业。
——由于软件无线电具有现有无线通信体制所不具备的许多优点，它有着广泛的应用前景。军用方面，软件无线电技术可实现各种军用电台的互连互通；软件无线电系统可接入各种军用移动通信网。在民用方面，多频段多模式移动电话通用手机、多频段多模式移动电话通用基站、无线局域网及通用网关等都是软件无线电的应用领域。
——目前，软件无线电在国外得到迅速发展。1991年10月8日，美国国防部通信会议明确确定了“Speakeasy计划”。Speakeasy系统的目标是使一个波形可编程的多频段多模电台能同时处理多种不同的信号波形（包括从AM到MQAM等）；能兼容美军15种以上的电台，占用多种不同的频段；通信制式、组网方式、调制方法。语音速率和编码方式以及信息保密方法都用可编程软件实现。Speakeasy无线电系统工作频率覆盖2～2000MHz，基本上能兼容现有的各类电台，该电台能同时处理4种以上不同的调制波形。1994年8月，Spealceasy一期工程为政府代表作了功能演示，演示的业务包括语音、数据和视频图像等。1995年，美军启动Speakeasy二期工程，在1995年7月到1996年9月的15个月里，研制出电台样机。
——此外，欧共体的ACTS FIRST项目和美国RUTGERS大学分别进行了针对软件无线电应用于第三代
移动通信系统的研究。ACTS FIRST项目的目标是探讨将软件无线电技术应用到多波段多模式可编程手机的可能性，目前已取得了一些研究成果，确定了各模块应满足的性能指标。美国哈里斯公司已研制成功AN/VRC-94（E）多频段车载收发信机，可与其它电台（如）AN/PRC-117A和AN/VRC-94A）互通。南非Grinel公司研制成功TR600轻型多频段多模式电台。美国马格纳泛斯克公司也研制出AN/GRC-206（V）多频段多模式电台，它是一种HF/VHF/UHF综合通信系统。美国陆军正在研制新一代三频段的超高频战术卫星通信终端，以实现真正意义上的互通。
——随着无线网路的发展，各种无线电功能、组成和设计规范不断出现。特别是未来无缝多模式网路要求无线电终端和基站具有灵活的RF频段、信道接入模式。数据速率和应用功能。软件无线电可以通过灵活的应变能力提高业务质量。同时软件无线电结构简化了硬件组成，提供了快速适应新出现的标准管理方式。无线电接入点、小区和无线数据骨干网等这些基本设施结构可以通过安装新编程的软件满足不断变化的标准，而不用更换新的硬件设备。总之，任何一个希望接入多种无线电模式的使用者，都可能成为未来软件无线电系统的潜在用户。
——五、结语
——软件无线电通过由软件编程实现通信功能的方式来提高业务质量和信道接入灵活性。随着高性能DSP芯片的发展，软件无线电正在进入商用移动通信系统。软件无线电是实现不同多址接入方式兼容的最佳方案。尽管目前数字信号处理器的运算能力远达不到软件无线电的要求，但是随着微电子技术和计算机技术的飞速发展，这些问题都会得到圆满的解决。利用软件无线电技术开发新一代的多模移动通信手机，可以实现一机在手，漫游天下的设想。随着移动通信和PCS业务的不断拓展，软件无线电必将成为移动通信中的主流技术。
——一、技术概念和特点
——软件无线电技术是在通用的开放式的无线电智能通信平台上，通过安装不同的软件来完成各种通信功能，系统的升级是通过软件的升级来实现的。
软件无线电系统的工作过程是在射频或中频（IF）对接收信号进行数字化，通过软件编程来灵活实现各种宽带数字滤波、直接数字频率合成、数字下变频、调制解调、差错编码、信令控制、信源编码及加解密功能。在接收时，来自天线的信号经过RF处理和变换，由宽带A/D数字化，然后通过可编程数字信号处理（DSP）模块实现所需的各种信号处理，并将处理后的数据送至多功能用户终端；同样，在发送时，通过类似接收信号处理的流程将数据通过天线发射出去。利用在线和离线软件，可以实现通信环境的分析、管理以及业务和图1理想的软件无线电系统结构性能的升级。
软件无线电技术的主要特点是：
——.灵活性：工作模式可由软件编程改变，包括可编程的射频频段宽带信号接入方式和可编程调制方式等。所以可任意更换信道接入方式，改变调制方式或接收不同系统的信号；可通过软件工具来扩展业务、分析无线通信环境、定义所需增强的业务和实时环境测试，升级便捷。
——.集中性：多个信道享有共同的射频前端与宽带A/D/A变换器以获取每一信道的相对廉价的信号处理性能。
——.模块化：模块的物理和电气接口技术指标符合开放标准，在硬件技术发展时，允许更换单个模块，从而使软件无线电保持较长的使用寿命。
——二、实现软件无线电的关键技术
——1.多频段、多波束无线与宽带RF信号处理
——软件无线电的工作频率范围应尽可能地覆盖2～2000 MHz。天线应该能覆盖10倍频程（如0.4～3GHz），实现起来有两种方法可供选择：①对于每个系统和波段使用单独的天线；②采用多模式天线。此外，要求能高质量、低成本地接收到大范围的射频信号，需要在频频进行数字化处理。就目前的硬件性能而言，在射频实行数字化处理还无法实现，故将数字化处理设在中频，而从模拟射频发展为数字射频还需要经过长期的努力。射频放大器的线性的实现也是需要解决的问题。
——2.宽带A/D变换
——软件无线电结构的基本特征之一就是使A/D变换尽量靠近射频端，目前的方案是在中频对模拟信号进行数字化，中频信号的带宽通常在十几兆赫到几十兆赫,这种数字化有别于一般工程中的模数变换，要求具有相当高的抽样频率、位数和一定的动态范围。依据抽样定理，A/D变换器的抽样频率fs应大于2Wa(Wa是被抽样信号的带宽）。在实际中,由于A/D变换器件的非线性、量化噪声、失真及接收机噪声等因素的影响,一般选取：fs>2.5Wa。位数的选取需要满足一定的动态范围及数字部分处理精度的要求。就目前大部分器件水平而言，要实现几十兆赫的带宽，必须采取多个A/D和D/A器件并联使用。然而，国外某些顶级企业的水平能够达到5Gsps的采样速率和3GHz的带宽。
——如前所述，软件无线电需要宽带、高频、高精度、高抽样频率、高动态范围的模数变换。由于芯片技术所限，目前还不能实现RF数字化，而把数字化点放在中频未端。一般情况下，精度较高的A/D变换器，其抽样频率最大值相对较低，哈里斯公司，ANALOG设备公司、休斯航天器公司和惠普公司等在生产带宽更宽、动态范围更大和抽样频率更高的A/D变换器方面，进行了许多研究。像ANAL0G设备公司生产的AD9042产品，其12位抽样频率最高可达到50MHz，如输入一个20MHz的信号，则寄生自由动态范围（SFDR）最高达到80dB。
——3.高速数字信号处理
——高速数字信号处理(DSP)列部分主要完成基带处理、调制解调、比特流处理和编码解码等工作。如有跳频或扩频，还需要完成解扩和部分解跳处理。考虑到扩频信号的扩频/解扩是相对独立的部分，采用可编程的专用芯片来完成，同时也能保持软件无线电系统的结构通用性和良好的适应性。
——由于DSP技术发展非常快，因此，上述各项功能目前均可由DSP模块来完成，经宽带A/D变换后的数据流速率高达几十至上百兆比每秒，对数字中频信号进行滤波、变频等处理需要几百甚至上千兆次运算每秒的运算资源和几十至几百兆比每秒的I/O速度。目前必须采用高速并行的DSP多处理器模块或专用集成电路，才能达到要求。
——可编程DSP模块主要由DSP，FPGA，FIR专用芯片、存储器、I/0接口组成，可实现x.25物理层中数据比特流的透明传输。按照不同的数据处理流程可将DSP模块的功能划分为：与终端的数据交换。自适应调制解调、信道环境分析和管理。自适应频率估计选择和校正、SSB调制解调、频率交换等。可编程DSP模块的关键是DSP芯片的选择。
三、划分软件无线电系统水平的筹级
——受发展水平的限制，,上述理想的软件无线电系统结构目前是无法实现的。为对目前软件无线电系统水平进行衡量，1997年5月软件无线电概念的提出者加Joe.M在欧洲召开的软件无线电会议上提出用一种特征矢量（N，PDA，HM，SFA）作为衡量软件无线电系统水平的尺度，矢量中每个参数的变化值为0～3。其中，N为空中接口所能支持的信道数，分为4类：单一信道（0）、双信道（1）、多信道（小于6个）（2）以及RF频段中的所有信道（3）。
——PDA是可编程数字化接入，指软件无线电系统中数字可编程的程度，分为4类：无可编程性（完全模拟或固定功能的数字无线电）（0）、基带可编程（1）、中频可编程（2）以及射频可编程（3）。
——HM是硬件的模块化程度，指硬件可编程能力分为4类，无可编程性（0）、系统采用可编程专用模块（1）、系统采用DSP（2）以及采用FPGA等（3）。
——SFA是软件模块化，指软件的灵活性和支持能力。分为4类：无空中接口定义软件（0）、应用于一种硬件平台的软件（1）、多种软件应用于一种硬件平台（2）以及多种软件应用于多种硬件平台（3）。该参数表现了能够提供即插即用软件模块的特点。如果在运行的过程中，功能没有变化，那么由最初制造商提供的应用于硬件平台的软件可以满足要求。但当有多个软件供应商都能提供软件产品时，只适用于一种硬件平台的软件无法满足多种硬件平台的需要。
四、应用和发展动态
——软件无线电（更严格他说是软件和数字处理硬件的结合）已经存在一段时间，尤其是这几年在电子战方面的应用，使人们对软件无线电技术产生了广泛的兴趣。冷战的结束导致了军事市场的显著萎缩，应用研究的重点发生转移。商业无线电应用要求为能提供低价格的、快速应用于市场的无线电系统的开发技术提供新的原动力。软件无线电有希望成为更便宜、更灵活和用途更广泛的无线技术的首选，应用于商业无线电行业。
——由于软件无线电具有现有无线通信体制所不具备的许多优点，它有着广泛的应用前景。军用方面，软件无线电技术可实现各种军用电台的互连互通；软件无线电系统可接入各种军用移动通信网。在民用方面，多频段多模式移动电话通用手机、多频段多模式移动电话通用基站、无线局域网及通用网关等都是软件无线电的应用领域。
——目前，软件无线电在国外得到迅速发展。1991年10月8日，美国国防部通信会议明确确定了“Speakeasy计划”。Speakeasy系统的目标是使一个波形可编程的多频段多模电台能同时处理多种不同的信号波形（包括从AM到MQAM等）；能兼容美军15种以上的电台，占用多种不同的频段；通信制式、组网方式、调制方法。语音速率和编码方式以及信息保密方法都用可编程软件实现。Speakeasy无线电系统工作频率覆盖2～2000MHz，基本上能兼容现有的各类电台，该电台能同时处理4种以上不同的调制波形。1994年8月，Spealceasy一期工程为政府代表作了功能演示，演示的业务包括语音、数据和视频图像等。1995年，美军启动Speakeasy二期工程，在1995年7月到1996年9月的15个月里，研制出电台样机。
——此外，欧共体的ACTS FIRST项目和美国RUTGERS大学分别进行了针对软件无线电应用于第三代
移动通信系统的研究。ACTS FIRST项目的目标是探讨将软件无线电技术应用到多波段多模式可编程手机的可能性，目前已取得了一些研究成果，确定了各模块应满足的性能指标。美国哈里斯公司已研制成功AN/VRC-94（E）多频段车载收发信机，可与其它电台（如）AN/PRC-117A和AN/VRC-94A）互通。南非Grinel公司研制成功TR600轻型多频段多模式电台。美国马格纳泛斯克公司也研制出AN/GRC-206（V）多频段多模式电台，它是一种HF/VHF/UHF综合通信系统。美国陆军正在研制新一代三频段的超高频战术卫星通信终端，以实现真正意义上的互通。
——随着无线网路的发展，各种无线电功能、组成和设计规范不断出现。特别是未来无缝多模式网路要求无线电终端和基站具有灵活的RF频段、信道接入模式。数据速率和应用功能。软件无线电可以通过灵活的应变能力提高业务质量。同时软件无线电结构简化了硬件组成，提供了快速适应新出现的标准管理方式。无线电接入点、小区和无线数据骨干网等这些基本设施结构可以通过安装新编程的软件满足不断变化的标准，而不用更换新的硬件设备。总之，任何一个希望接入多种无线电模式的使用者，都可能成为未来软件无线电系统的潜在用户。
——五、结语
——软件无线电通过由软件编程实现通信功能的方式来提高业务质量和信道接入灵活性。随着高性能DSP芯片的发展，软件无线电正在进入商用移动通信系统。软件无线电是实现不同多址接入方式兼容的最佳方案。尽管目前数字信号处理器的运算能力远达不到软件无线电的要求，但是随着微电子技术和计算机技术的飞速发展，这些问题都会得到圆满的解决。利用软件无线电技术开发新一代的多模移动通信手机，可以实现一机在手，漫游天下的设想。随着移动通信和PCS业务的不断拓展，软件无线电必将成为移动通信中的主流技术。
软件无线电确实有前途啊。
很好啊
很好，非常好，顶！
现在做模拟就恼火了，就天线和功放还有点空间。
行业有前景不代表职业就有前景，想想IT行业吧。其实模拟还是很适合长久做下去的
很好，非常好，顶！
好东西 顶顶顶顶顶顶
准备做这个哦哦哦
开眼界了，谢谢
还没定。