軟件無線電技術(shù)在移動通信測試領(lǐng)域的應用

摘 要

無線電的結(jié)構(gòu)，以及軟件無線電技術(shù)在移動通信測試領(lǐng)域應用的實際意義。

【關(guān)鍵詞】軟件無線電 移動通信 測試

1 軟件無線電簡介

1.1 軟件無線電的發(fā)展歷史

在1991年美國在海灣戰(zhàn)爭中，根據(jù)實際需求，美國軍方最早提出了軟件無線電技術(shù)。

1992年Jeseph.Mitola首先提出了軟件無線電技術(shù)。1994年美國三軍研制成功。1997年作為軍用系統(tǒng)實現(xiàn)了聯(lián)合作戰(zhàn)，能夠采用數(shù)據(jù)和語音通信。1998年解放軍參謀部解決了三軍合作的通信，并研究出了無線電網(wǎng)關(guān)。1999年Speakeasy（Phase2）美國研發(fā)成功。三、軟件無線電技術(shù)在移動通信測試領(lǐng)域應用的實際意義。

雖然最開始軟件無線電技術(shù)主要集中應用在軍事方面，但是在最近的20年里，很多研發(fā)機構(gòu)投資了很大的人力、物力和財力對軟件無線電技術(shù)進行深入研究，致使無線電技術(shù)從軍事領(lǐng)域向民用領(lǐng)域過度。主要體現(xiàn)在2000年的前十年一直處在研究討論的過程中。并且也就僅有幾臺軍用平臺使用了此技術(shù)。隨著1995年IEEE的正式推出，通信領(lǐng)域里應用無線電技術(shù)成了非常重要的研發(fā)內(nèi)容。就在這一年歐洲也提到把軟件無線電技術(shù)應用在在移動通信測試領(lǐng)域。到了2000年以后，由于通用硬件的水平飛躍發(fā)展，致使軟件無線電技術(shù)不再單單是理論而是逐漸實行到工程上。

1.2 什么是軟件無線電

軟件無線電是一種無線電廣播通信技術(shù)，它基于軟件定義的無線通信協(xié)議而非通過硬連線實現(xiàn)。頻帶、空中接口協(xié)議和功能可通過軟件下載和更新來升級，而不用完全更換硬件。

2 軟件無線電的結(jié)構(gòu)組成

2.1 軟件無線電的基本組成

與傳統(tǒng)無線電相比較，數(shù)模和模數(shù)與射頻段更加接近。使用高速的DSP/FPGA代替專用數(shù)字電路和低速的DSP/FPGA相互結(jié)合做數(shù)字化的處理。

為了實現(xiàn)橫跨多個頻段，可以使用一個BF模塊或者在全頻道和每個頻段使用。也可以思考使用智能天線技術(shù)。因為軟件無線電技術(shù)有統(tǒng)一的形式和損耗低的頻段同時它還有多倍頻程的頻段。例如軍事通信模式中作為備用模式的移動終端VHF/UHF，UHF衛(wèi)星通信，HF通信。

FR的特性是變頻、濾波、放大功率。值得注意的是要考慮到電磁干擾的問題，因為FR在對模擬信號進行轉(zhuǎn)換時問題比較突出。

2.2 軟件無線電的主要技術(shù)

現(xiàn)在采用的是中頻數(shù)字化的軟件無線電結(jié)構(gòu)，主要是因為A/D、D/A及高速DSP的處理能力還未達到理想的要求。

軟件無線電的主要技術(shù)包括：高速寬帶A/D變化，并行DSP的處理，寬帶的上、下變頻技術(shù)，智能天線技術(shù)，如圖1所示。

2.3 軟件無線電的主要特點

軟件無線電具有很強的開放性，主要體現(xiàn)在把以前的功能單一系統(tǒng)變?yōu)橥ㄓ玫慕Y(jié)構(gòu)。硬件根據(jù)需求升級，而軟件自主更新。這樣就延長了軟件無線電的使用周期，同時更主要的是SDR能夠兼容新舊體制電臺。

軟件無線電還具有較高的靈活性，SDR可以建立自任意電臺，這樣就可以在其他電臺射頻，SDR選擇合適的模塊進行更改和升級，這樣大大減少了財力的付出。

3 軟件無線電的應用

3.1 個人移動通信

隨著人們對通信需求的廣泛增加，這樣一來就縮短了通信產(chǎn)品的使用周期，研發(fā)費用增加。另外，隨著新通信體制的誕生，難免出現(xiàn)與老的通信體制并存，這樣一來，通信系統(tǒng)就會變得多樣和復雜。為了尋找更具拓展力的個人移動通信系統(tǒng)，軟件無線電技術(shù)能夠滿足人們的要求。

無論是基站還是移動終端都采用了無線電結(jié)構(gòu)的蜂窩移動通信系統(tǒng)，硬件的要求簡單，由軟件來定義功能。這個蜂窩移動通信系統(tǒng)與其他系統(tǒng)不同，首先區(qū)分可用的傳輸信道，檢測傳播的途徑。最后選擇合適的信道調(diào)制，選擇合適的功率，正確的方向然后再進行發(fā)射。接收和發(fā)射的道理相同，能夠準確的區(qū)分相鄰信道和當前信道的能量動態(tài)，自己抵消干擾，估量信號的動態(tài)特征，識別輸入信號的方式，對多徑信號進行均衡和合并，對調(diào)制進行解碼，最后使用FEC改正其他剩余錯誤。此外，軟件無線電技術(shù)還能夠開放增值業(yè)務。

從硬件發(fā)展到軟件其實經(jīng)歷了三次變化：

（1）從固定到移動；

（2）從模擬到數(shù)字；

（3）從硬件到軟件。

其實（2）到（3）演化過程中軟件無線電技術(shù)發(fā)揮了很大的作用。軟件無線電技術(shù)在移動通信領(lǐng)域確實變得更加廣泛。

3.2 軍事通信

由于陸軍、海軍和空軍為了互不干擾，所以他們的工作頻段各不相同，海軍（2-30MHz）陸軍（30-88MHz）空軍（225-400MHz）。在海灣戰(zhàn)爭中美國為了實現(xiàn)聯(lián)合作戰(zhàn)所以最早提出了軟件無線電技術(shù)。

1995年美國在SPEAKeasy的計劃中研發(fā)出了MBMMR電臺，這個電臺滿足了聯(lián)合作戰(zhàn)的需求，其主要特點具有多模式、多頻段。

整個無線頻段幾乎都被電子戰(zhàn)覆蓋，所以說電子戰(zhàn)的特點具有寬頻段，但是等待處理的信號類別較多，它的工作是被動接受?，F(xiàn)在使用的電子戰(zhàn)系統(tǒng)都是在事先預設(shè)的信號下工作，假如信號的通信方式和特征發(fā)生改變，電子戰(zhàn)系統(tǒng)就沒有辦法很好的處理了，為了避免影響作戰(zhàn)，研究出波形適應性好，可拓展能力強，頻段寬，不僅能適應導航，還能適應雷達信號最重要的還要具有敵我識別信號。滿足這些要求是現(xiàn)代信息戰(zhàn)爭的需求，解決這些要求的就是軟件無線電技術(shù)，所以說軟件無線電技術(shù)應用在電子戰(zhàn)中有廣闊的前景。

4 軟件無線電的發(fā)展前景

隨著通信技術(shù)的進步，人們越來越需求具有兼容特性的設(shè)備，與以前的無線電設(shè)備相比較，軟件無線電系統(tǒng)有很強的優(yōu)勢主要表現(xiàn)在：

（1）適應性強；

（2）靈活性高；

（3）互操作性好；

（4）功能軟件化；

（5）結(jié)構(gòu)通用。

這樣能夠支持多模式的手機和基站。能夠讓不同的空中接口和網(wǎng)絡(luò)接口同時存在。相信在不久的將來能夠?qū)崿F(xiàn)藍牙、以太網(wǎng)、廣電網(wǎng)的連接和兼容。

利用軟件無線電技術(shù)開發(fā)出了四信道多波形樣機，設(shè)計了第3代移動通信系統(tǒng)方案TD-SCDMA。無論是“863”還是“九五”“十五”都提出了把軟件無線電技術(shù)重點研究起來，可見人們對軟件無線電技術(shù)是相當重視的。我個人覺得把微電子技術(shù)、信息技術(shù)、通信技術(shù)融合在一起將會是一個新興的具有實際意義的領(lǐng)域。

參考文獻

[1]張睿，周峰，郭隆慶.無線通信儀表與測試應用[M].北京：人民郵電出版社，2014：165-168.

[2]王宏，王晶洋，林婧，等.DSP與FPGA在軟件無線電中的應用[D].北京：北京郵電大學，2015（12）：125-127.

作者簡介

劉杰（1981-），男，山東省泰安市人。曾畢業(yè)于山東大學，獲得大學本科學歷?，F(xiàn)供職于山東省泰安市無線電管理辦公室（中級職稱）。研究方向為無線電通信。

作者單位

山東省泰安市無線電管理辦公室 山東省泰安市 271000