軟件無(wú)線電技術(shù)

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1、軟件無(wú)線電技術(shù)softwaredefinedradio(SDR)鄭振耀內(nèi)容軟件無(wú)線電技術(shù)的基本概念和相關(guān)原理利用軟件無(wú)線電技術(shù)設(shè)計(jì)數(shù)字正交解調(diào)器和由CIC濾波器、半帶濾波器和線性相位FIR濾波器級(jí)聯(lián)組成的濾波器組進(jìn)行數(shù)據(jù)抽取和濾波。數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊：為了獲得更好的信號(hào)處理結(jié)果，在濾波器組加入。軟件無(wú)線電的起源及概念軟件無(wú)線電技術(shù)是基于一個(gè)統(tǒng)一、開(kāi)放的、可方便擴(kuò)充的硬件平臺(tái)，強(qiáng)調(diào)將盡可能多的通信功能用軟件加以定義和實(shí)現(xiàn)，具有通用性廣、可移植性好、靈活性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。1992年5月，在美國(guó)電信系統(tǒng)會(huì)議(IEEENa

2、tionalTelesystemsConference)上，MITRE公司的JoeMitola博士首次明確提出了軟件無(wú)線電的概念。Mitola博士最早提出軟件無(wú)線電的概念是“應(yīng)用軟件實(shí)現(xiàn)無(wú)線電的功能”，即在處理器能力允許的范圍內(nèi)，由軟件完成信號(hào)的編碼、解碼、調(diào)制、解調(diào)、擴(kuò)頻、解擴(kuò)等功能，強(qiáng)調(diào)無(wú)線電信號(hào)處理的工作由軟件而不是專用數(shù)字器件完成。1998年成立的SDR(SoftwareDefinedRadioForum)論壇將軟件無(wú)線電的概念發(fā)展成為軟件定義無(wú)線電(SoftwareDefinedRadio)。即

3、在通用硬件結(jié)構(gòu)下，使用軟件來(lái)定義硬件系統(tǒng)的功能，使得在同樣的硬件平臺(tái)上，通過(guò)軟件的定義來(lái)生成具有不同功能的器件。這一概念所強(qiáng)調(diào)的是軟件靈活性和硬件標(biāo)準(zhǔn)化的結(jié)合。軟件無(wú)線電(SoftwareDefinedRadio，SDR)：采用數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)，在可編程控制的通用硬件平臺(tái)上，利用軟件來(lái)定義實(shí)現(xiàn)無(wú)線電臺(tái)的各部分功能：包括前端接收、中頻處理以及信號(hào)的基帶處理等等。即整個(gè)無(wú)線電臺(tái)從高頻、中頻、基帶直到控制協(xié)議部分全部由軟件編程來(lái)完成。軟件無(wú)線電臺(tái)就是要將數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)應(yīng)用于天線端的射頻(RF)信號(hào)處理，亦即將

4、寬帶A/D和D/A變換器盡可能靠近天線端使用，而且其功能及各種工作參數(shù)都可以通過(guò)軟件來(lái)定義。對(duì)軟件無(wú)線電概念理解的關(guān)鍵在于：1、軟件無(wú)線電采用通用的硬件平臺(tái)，這個(gè)平臺(tái)具有模塊化和標(biāo)準(zhǔn)化的特點(diǎn)，能夠方便靈活的重新定義或配置功能。2、軟件無(wú)線電與軟件控制的數(shù)字無(wú)線電的根本區(qū)別在于：軟件無(wú)線電系統(tǒng)的無(wú)線電功能是通過(guò)加載不同的軟件而不是由固定的硬件電路來(lái)完成的。軟件無(wú)線電的最終目的就是要使通信系統(tǒng)擺脫硬件結(jié)構(gòu)的束縛，在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相對(duì)通用和穩(wěn)定的情況下，通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)各種功能。軟件無(wú)線電的體系結(jié)構(gòu)軟件無(wú)線電系統(tǒng)由三大部

5、分組成：射頻處理部分，中頻基帶處理部分以及控制管理和支持部分。射頻處理部分包括所有射頻模擬器件，中頻基帶處理部分完成所有的數(shù)字化處理，而控制管理和支持部分完成整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行維護(hù)、提高服務(wù)質(zhì)量以及新業(yè)務(wù)的開(kāi)發(fā)等任務(wù)。軟件無(wú)線電系統(tǒng)的一般體系結(jié)構(gòu)如圖寬帶多頻段天線RF前端模塊寬帶A/D用戶實(shí)時(shí)處理軟件DSP和可編程硬件平臺(tái)軟件無(wú)線電的主要研究?jī)?nèi)容包括：系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)技術(shù)、高速數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)、多信道數(shù)據(jù)交換技術(shù)、高速A/D、D/A技術(shù)、寬帶射頻和模塊化技術(shù)、嵌入式開(kāi)放系統(tǒng)控制技術(shù)等等。軟件無(wú)線電發(fā)展的目標(biāo)：實(shí)現(xiàn)

6、具有可以根據(jù)無(wú)線電環(huán)境變化而自適應(yīng)地配置收/發(fā)信機(jī)的數(shù)據(jù)速率、信道編、譯碼方式，調(diào)制、解調(diào)方式，甚至調(diào)整信道頻率、帶寬以及無(wú)線接入方式的智能化高品質(zhì)無(wú)線通信系統(tǒng)，并且更加充分地利用頻譜資源。軟件無(wú)線電的關(guān)鍵技術(shù)---寬帶/多頻段天線理想的軟件無(wú)線電系統(tǒng)的天線部分應(yīng)該能夠覆蓋全部無(wú)線通信頻段。由于內(nèi)部阻抗不匹配，不同頻段電臺(tái)的天線是不能混用的；軟件無(wú)線電臺(tái)覆蓋的頻段為2MHz~2000MHz；組合式多頻段天線：就目前水平而言，研制一種全頻段天線是不可能的。一般情況下，大多數(shù)系統(tǒng)只要覆蓋不同頻段的幾個(gè)窗口，不

7、必覆蓋全部頻段。軟件無(wú)線電的關(guān)鍵技術(shù)---高速寬帶A/D/A變換數(shù)字化是軟件無(wú)線電的基礎(chǔ)。在軟件無(wú)線電通信系統(tǒng)中，要達(dá)到盡可能多的以數(shù)字形式處理無(wú)線信號(hào)，必須把A/D轉(zhuǎn)換盡可能地向天線端推移，這樣就對(duì)A/D轉(zhuǎn)換器的性能提出了更高的要求。A/D、D/A轉(zhuǎn)換器件技術(shù)特性的一些參數(shù)包括：量化信噪比(SNR,SignalNoiseRatio)、無(wú)雜散動(dòng)態(tài)范圍(SFDR,SpuriousFreeDynamicRange)、噪聲功率比(NPR,NoisePowerRatio)和全功率模擬輸入帶寬等。隨著技術(shù)的發(fā)展，A

8、/D、D/A位置越來(lái)越接近天線，最終達(dá)到理想軟件無(wú)線電的目標(biāo)。軟件無(wú)線電的關(guān)鍵技術(shù)---高速數(shù)字信號(hào)處理（DSP）理想的軟件無(wú)線電中DSP要處理直接對(duì)射頻信號(hào)的A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)并完成通信所要求的各種功能。這對(duì)DSP的性能要求非常高。即使采用中頻采樣軟件無(wú)線電結(jié)構(gòu)，要完成包括數(shù)字濾波、調(diào)制解調(diào)、信道編碼、同步、通信協(xié)議等功能，對(duì)DSP性能的要求也是非常高的。DSP是限制軟件無(wú)線電發(fā)展的一個(gè)瓶頸問(wèn)題，DSP技術(shù)的發(fā)展將使軟件無(wú)線電的