软件无线电及其短波应用示例
密算法、网络协议、机内测试等软件。应用程序接口形成一个公用装置,在应用程序和操作系统之间提供抽象电平,保证应用码的可移植性,将参数表变换格式,并在各层之间调用或按参数变量调用转译程序。操作系统管理、执行应用软件功能所需的处理过程、文件、资源和存储器,建立内部处理器间通信、任务仲裁、应用程序调用、完成启动、停机和其他"内务"工作——软件驱动程序器控制总线、硬件部件外围设备、视频显示器等。
2.4 软件功能模块的划分
SWR软件模块间的接口供数据流和控制流使用,其数据为通过软件电台的端到端用户信息,控制是软件电台应用的系统指令、参数和状态,供建立、管理、监控通信使用。该概念模型不表示物理硬件实现,目的是把同类功能划分为一个软件模块可分为若干子模块 ,各模块作用如下:
1 RF模块:RF软件控制内部RF硬件,完成已调数字波形与可传播的RF波形的相互变换、增益控制、调谐控制、功率设置等功能。
2 调制解调模块:通过DSP、现场可编程门阵列FPGA 实现信号处理功能;波形控制完成应用波形的建立和拆除,波形处理完成应用波形操作,包括ADC、调制解调、纠错、载波跟踪、交织、特定波形所需的数据成帧。 3 信息保密模块:包括传输保密保护波形扩展码 和通信保密 发送的信息 ,同一硬件处理器实现许多不同加密算法的软件可编程密码,其功能分为执行密码算法,管理算法和密钥。
4 网络化模块:传输成形数据的路由选择交换,不同协议或波形之间桥接转换信息 ,专用波形作网络化的消息链路处理,移动用户信息的移动性管理。
5 系统控制模块:用于发送接收的指令、状态和参数的控制信息,提供三类功能: ●资源管理:实现波形的初始化和配置,适用或处理加载应用软件,资源分配、保护、仲裁,用户授权和访问保护。
●处理过程管理:模块间处理过程中的通信,系统任务的同步,状态监控,机内测试。
●数据库管理:新软件下载和存储,文件存储、寻址、命名,访问控制和授权。此外,系统控制能实现具有自适应特性的智能无线电功能,包括信道可用性和利用评估、传输延时最小化、数据速率最大化、发射功率最小化等。
(6)人机接口模块:控制接口从用户收集指令和参数,把状态信息告知用户,数据I0包括键盘输入、字符图形输出。
3 自适应智能天线技术
3.1 工作原理
自适应智能天线技术是一种软件技术,是软件无线电技术的基础,使用自适应阵列信号处理软件,对所有用户无线信号进行高速时空处理,实时调整无线信号的传输。智能天线是一个天线阵列,一般使用4~16个天线阵元结构,阵元间距12波长,每个阵元有M个加权器,可以形成M个不同方向的波束,同一组天线阵元可以形成不同的天线辐射图,一种天线尺寸,可以建立一个基本的阵元结构。可变增益放大器VGA 通过调整增益的指令字驱动,可编程移相器进行相位调整,用DSP实现VGA和移相器,在振幅和相位上控制天线阵元激励以改变天线辐射图。
3.2 关键技术
自适应智能天线的核心在基带的数字处理部分,由数个软件功能模块组成。天线辐射图没有固定的形状,随着信号和干扰而变化,采用DSP技术识别用户信号到达方向,并在此方向形成天线主波束。由于自适应天线能形成不同的天线辐射图,并可用软件设计完成自适应算法更新、自适应地调整辐射图,可在不改变系统硬件配置的前提下,增加系统灵活性,因此称为软件天线。自适应智能天线的关键是自适应算法;非盲算法借助参考信号导频序列/导频信道 的算法,算法处理时先确定信道响应,再按逼零准则确定加权值,或直接按一定准则逐渐调整权值。盲算法无需发送已知导频信号,收端自己估计发送的信号,并以此为参考信号进行上述处理。一般利用调制信号本身固有的、与具体承载的信息比特无关的一些特征,并调整权值,以使输出满足这种特性,将两者结合称为半盲算法,即先用非盲算法确定初始权值,再用盲算法进行跟踪和调整。此外通过时域获得天线最优加权算法有:最小均方算法(LMS)、取样协方差矩阵的直接求逆DMl 、递归最小均方误差RLS 算法、恒模(CM)算法;通过空域对频谱进行分析,以获得信号到达方位角DOA 估计的算法有:多信号分类法算法、旋转不变技术信号参数估计法算法等。
3.3 系统处理流程
自适应天线阵列系统持续监控其覆盖范围,针对不断变化的无
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