淺談軟件無線電中虛擬無線電技術(shù)

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1、淺談軟件無線電中虛擬無線電技術(shù)　　摘要：軟件無線電是對傳統(tǒng)無線電通信體系的一次重大改革。它擺脫了硬件體系結(jié)構(gòu)的束縛，是解決不同通信體制之間互相操作問題和開展多種通信業(yè)務(wù)的最佳途徑，具有巨大的商業(yè)和軍事價值。虛擬無線電的概念是在SpectrumWare項目的支持下提出來的。這個項目致力于建立一個理想化的無線電結(jié)構(gòu)，充分利用工作站提供的資源。使這樣一個無線電結(jié)構(gòu)不盡能提供豐富功能，而且還能以與眾不同的方式實現(xiàn)傳統(tǒng)的功能，這樣的一個理想話的無線電結(jié)構(gòu)被稱之為虛擬無線電結(jié)構(gòu)。用兩臺PC機仿真DRM發(fā)射機，信道和DRM接收機。就可以實時地對語音進行錄音、編碼調(diào)制、發(fā)送及播放等，為我國的中短波數(shù)字

2、調(diào)幅廣播試驗提供了一個很好的演示平臺。關(guān)鍵字：軟件無線電；虛擬無線電；PC機仿真1軟件無線電系統(tǒng)研究背景與現(xiàn)狀無線電通信在社會生活、經(jīng)濟發(fā)展和國防建設(shè)中發(fā)揮著極其重要的作用。近二十年來，隨著微電子技術(shù)、計算機技術(shù)、VLSI技術(shù)和軟件技術(shù)的飛速發(fā)展，無線電通信也經(jīng)歷了卻日益增強；使用頻段由低到高，調(diào)制方式由AM，6FM到數(shù)字調(diào)制：多址方式由FDMA到TDMA，CDMA；傳遞信息由電報、語音發(fā)展到數(shù)據(jù)和多媒體。無線電通信技術(shù)，尤其是移動通信技術(shù)的迅猛發(fā)展。早在70年代末英國的Romsey公司為了研究解決頻譜擁擠問題的方法，制造了第一個軍用“軟件無線電”系統(tǒng)[2]。它工作在很低的頻率，在中頻

3、對信號采樣后送入8085處理器，用軟件進行后續(xù)處理。受當時技術(shù)水平的限制，該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價昂貴，但它驗證了直接對低載頻信號進行采樣的可行性。軟件無線電是對傳統(tǒng)無線電通信體系結(jié)構(gòu)的一次重大革新。它使通信系統(tǒng)擺脫了硬件結(jié)構(gòu)的束縛，在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相對通用和穩(wěn)定的情況下，可以拓展多種服務(wù)。因此，軟件無線電己成為解決不同體制之間互操作問題和開展多種業(yè)務(wù)的手段，具有巨大的商業(yè)和軍事價值。目前以美國和西歐為主導(dǎo)的各國都在積極地致力于軟件無線電技術(shù)的研究和系統(tǒng)的開發(fā)。2軟件無線電模型理想中的軟件無線電平臺要由幾部分構(gòu)成：RF模塊與天線子系統(tǒng)AlD/A模塊、由DSP芯片織成的高速處理模塊。軟件無線電的基

4、本思想是：直接對RF信號進行采樣，通過加載軟件模塊來實現(xiàn)所需的功能，包括以前由專用硬件完成的信道檢測、調(diào)制解調(diào)，以及編碼解碼等等。3DRM系統(tǒng)的軟件模擬DRM使用COFDM技術(shù)，是OFDM6調(diào)制與信道編碼的組合。所有的編碼音頻和相關(guān)數(shù)據(jù)，都均勻分配到多個相鄰載波上，而所有載波都在分配的傳輸頻道中。當前30MHz以下無線電廣播頻道帶寬為9/10kHz。DRM系統(tǒng)可用于：1標準帶寬，以滿足當前規(guī)劃的情況；2半帶寬（4.5/5kHz），允許與模擬調(diào)幅信號聯(lián)播；3雙倍帶寬（18/20kHz），在頻率規(guī)劃允許時可提供更大的傳輸容量。系統(tǒng)的輸入基本上可分為音頻/數(shù)據(jù)信號和信息數(shù)據(jù)信號兩大類，各有其

5、不同的用途，所以在信號處理上略有不同，應(yīng)該根據(jù)信號和節(jié)目材料的類型，選擇適合的編碼參數(shù)，才能達到數(shù)字DRM系統(tǒng)的信號質(zhì)量。主業(yè)務(wù)信道最終要加到信道編碼器中，其形成過程簡述如下只能傳送一套節(jié)目的單一性。DRM系統(tǒng)采用COFDM方案，其發(fā)射機是將語音和數(shù)據(jù)信息通過信源編碼變?yōu)閿?shù)字信號，然后通過信道編碼有選擇地加入冗余保護，再通過OFDM調(diào)制、上變頻后發(fā)送到DRM廣播的MW/SW頻段。DRM接收機將接收信號下變頻為中頻信號，再進行同步、信道估計、信道解碼、信源解碼后得到原來的語音和數(shù)據(jù)信息。4DRM系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)信源編碼主要解決數(shù)據(jù)存儲、交換和傳輸?shù)挠行詥栴}，即通過對信源數(shù)據(jù)率的壓縮，力求

6、用最少的數(shù)碼傳遞最大的信息量。6DRM系統(tǒng)中應(yīng)用了SBR（頻帶恢復(fù)）技術(shù)，它是一種在低比特率下獲得完全音頻帶寬的音頻編碼增強方法，可與AAC和CELP聯(lián)合應(yīng)用，構(gòu)成目前能力最強的壓縮方法。使用SBR的目的是重建音頻信號中被編碼器丟失的高音段。為了更好地實現(xiàn)這個目的，需要在音頻比特流中傳送某些邊信息。SBR可以將普通低比特率編解碼系統(tǒng)帶寬提高到等于或大于模擬FM音頻帶寬（15kHz）。在語音編碼時，SBR還可以提升窄帶語音編解碼系統(tǒng)性能，給播音員提供12kHz的音頻帶寬，用于多語言廣播等。由于多數(shù)語音編解碼系統(tǒng)都是窄帶的，SBR的重要作用不僅在于提高音質(zhì)，而且可用于提升語音的清晰度和語音

7、的可懂度。OFDM技術(shù)對頻率偏移非常敏感，這種頻率偏移是由于信道的多普勒頻移和振蕩器的不穩(wěn)定，破壞了接收端各子載波間的正交性。頻率偏移會造成ICI，而采樣時刻不準確的后果是ISI，嚴重時接收機將完全不能識別調(diào)制在原信號中的信息。OFDM系統(tǒng)對時域偏差的敏感性要比單載波系統(tǒng)好一些，但是，頻域上頻率的很小偏移卻會產(chǎn)生很大的誤碼率，因此，如何精確估計頻偏非常重要可以人為在發(fā)送端加一些輔助序列，使得接收端能夠基于最大似然法正確估計時域偏移和頻域偏移。5