軟件無(wú)線電技術(shù)在船舶通信中的 應(yīng)用研究

王歡

摘 要：隨著近些年人們對(duì)信息技術(shù)以及計(jì)算機(jī)的深入研究，軟件無(wú)線電技術(shù)被逐漸普及并使用在各個(gè)行業(yè)中，本文針對(duì)軟件無(wú)線電技術(shù)應(yīng)用于船舶通信中的問(wèn)題實(shí)施分析，旨在提升船舶通信的技術(shù)水平。

關(guān)鍵詞：軟件無(wú)線電技術(shù)；船舶通信；應(yīng)用分析

軟件無(wú)線電技術(shù)是上世紀(jì)90年代出現(xiàn)的一種無(wú)線通信概念，該技術(shù)的主要思路是通過(guò)寬帶A/D/A變換器最大限度的靠近天線，將一個(gè)相對(duì)開放性的硬件當(dāng)成無(wú)線通信最基本的平臺(tái)，最終達(dá)到多功能、多頻段以及多模式無(wú)線電通信。該技術(shù)應(yīng)用于船舶通信中具有極強(qiáng)的靈活性與通用性等特點(diǎn)，使得軟件的尤其是無(wú)線電技術(shù)系統(tǒng)升級(jí)與互聯(lián)不但方便而且快捷。

1 體系結(jié)構(gòu)分析

船舶通信因?yàn)闂l件以及環(huán)境等限制，其對(duì)通信要求相對(duì)較高。軟件無(wú)線電則是一種通過(guò)寬帶A/D/A高速DSP作為主要基礎(chǔ)的，以軟件為重要核心的嶄新體系架構(gòu)[1]。在軟件無(wú)線電中，技術(shù)主要強(qiáng)調(diào)體系結(jié)構(gòu)全面可編程性與開放性，在實(shí)際的過(guò)程中對(duì)寬頻帶模擬信號(hào)實(shí)施數(shù)字化，借助軟件編程能夠達(dá)到靈活實(shí)現(xiàn)寬帶數(shù)字變頻、數(shù)字頻率合成、數(shù)字濾波等目的。軟件無(wú)線電一般使用開放性的即插即用的系統(tǒng)體系。

1.1 硬件結(jié)構(gòu)

作為一種通用的相對(duì)較為開放的無(wú)線電通信體系，軟件無(wú)線一般使用建立在支持多處理器高速VMF總線結(jié)構(gòu)中，如此就能夠使得無(wú)線通信相關(guān)的部件之間能夠真正意義上的實(shí)現(xiàn)相互關(guān)系改變成為面向總線的相對(duì)較為單一的關(guān)系，在系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中對(duì)實(shí)現(xiàn)通用性、模塊化以及標(biāo)準(zhǔn)化等都有非常大的幫助。其體系結(jié)構(gòu)中涵蓋接口模塊和控制、數(shù)字中頻濾波變頻以及多芯片并行的處理模塊、寬頻段天線等[2]。另外功率放大模塊，CDMA模塊信號(hào)傳輸模塊，GPS天線可以利用衛(wèi)星定位船舶位置，外置設(shè)備更加有利于系統(tǒng)多樣化的功能，程序有根據(jù)的判定險(xiǎn)情。

軟件無(wú)線電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)有多個(gè)特點(diǎn)，其基本的特征就是A/D/A變換能夠最大限度地靠近射頻天線，在該過(guò)程中寬帶A/D/A變換為軟件無(wú)線電最重要也是最關(guān)鍵的技術(shù)。和常規(guī)的取樣技術(shù)比較該技術(shù)取樣涵蓋正交取樣、Nyquist取樣以及過(guò)取樣等，而這其中帶通取樣速度以及頻率要比帶通信號(hào)的最高頻率還要高出很多，在某種程度上說(shuō)此方式能夠使用較低的取樣速率的變換器。不可否認(rèn)的是，目前A/D/A變換器往往只能提升幾十兆赫茲寬度，其取樣的范圍具有一定的適應(yīng)性，往往適合使用在中頻工作。因此，正常情況下中頻對(duì)模擬信號(hào)實(shí)施數(shù)字化，但是射頻變化則還是需要使用模擬的方法。而控制和接口模塊則能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)射頻前端和電臺(tái)功能方面的控制，如此也能夠?qū)崿F(xiàn)A/D/A變換，在此過(guò)程中還能夠?yàn)橛脩籼峁┫嚓P(guān)的模擬或者數(shù)字接口，比如數(shù)據(jù)信息以及電報(bào)等；多芯片并行的DSP處理模塊能夠?qū)崿F(xiàn)單路或者多路基帶數(shù)字信號(hào)的有效處理；而寬帶天線能夠覆蓋從短波至L波段，現(xiàn)階段我國(guó)外寬帶天線技術(shù)水平往往還不能滿足此方面的要求，因此使用分段覆蓋的模式仍是主要的方法。

1.2 軟件模塊

在所有的軟件體系中，軟件無(wú)線電體系結(jié)構(gòu)對(duì)軟件模塊的發(fā)展至關(guān)重要，為了能夠充分保障系統(tǒng)的可擴(kuò)充性以及開放性，傳播通信中所使用的軟件無(wú)線電技術(shù)的軟件系統(tǒng)必須對(duì)照組ISO/OSI按級(jí)別的方式實(shí)施組織處理[3]。系統(tǒng)軟件模塊涵蓋下面多個(gè)部分：即DSP指令集以及函數(shù)庫(kù)；信號(hào)流變速庫(kù)（涵蓋波形合成、濾波以及變換等）；而調(diào)制解調(diào)的算法庫(kù)則涵蓋FM、BPSK以及FSK、SSB等；信道糾錯(cuò)編碼算法庫(kù)則涵蓋卷積碼、水平垂直校檢碼以及BCH碼；信源話音編碼算法庫(kù)則涵蓋IMBE以及APC等。

1.3 系統(tǒng)模塊化

在系統(tǒng)模塊化分析中，首先應(yīng)該從開放性分層結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上進(jìn)行分析，其船舶通信軟件的無(wú)線電不但其硬件必須進(jìn)行必要的模塊化處理，同時(shí)模塊物理和電氣接口性能的指標(biāo)必須能夠真正意義上的符合統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，且標(biāo)準(zhǔn)必須具有一定的開放性。另外軟件也必須模塊化，所有的模塊必須有相對(duì)較為特定的軟件定義和功能，各個(gè)模塊之間也需要建立邏輯連接，如此才能夠真正意義上的實(shí)現(xiàn)設(shè)立對(duì)復(fù)雜傳播通信環(huán)境有利的目的；另外某種參數(shù)的省級(jí)以及更新能夠利用軟件所最初設(shè)定或者更換對(duì)應(yīng)的模塊就能夠?qū)崿F(xiàn)，這也就摒棄了傳統(tǒng)的需要重新設(shè)計(jì)系統(tǒng)的弊端。

2 軟件無(wú)線電技術(shù)應(yīng)用于傳播通信中的發(fā)展趨勢(shì)

應(yīng)該指出的是，對(duì)于船舶通信而言，安全通信以及遇險(xiǎn)通信是傳播實(shí)施通信的最初目的，因此通信的有效率以及可靠性對(duì)船舶安全等都有著非常特殊的作用，所以我國(guó)相關(guān)部門也要求船舶上可以利用多種通信的方式實(shí)施安全通信與遇險(xiǎn)通信。而所有的通信方式往往也具有一定的技術(shù)特點(diǎn)，這樣就構(gòu)成了相對(duì)龐雜的通信系統(tǒng)。而如何有效的充分利用此類通信方式，最大限度的提升通信的可維護(hù)性、可靠性以及可操作性，為軟件無(wú)線電充分應(yīng)用在船舶通信的動(dòng)力。船舶無(wú)線電技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)船舶通信方面所發(fā)揮的作用較為明顯，比如船舶在遭遇惡劣天氣的情況下，出現(xiàn)通信不暢或者信號(hào)干擾等問(wèn)題，軟件無(wú)線電技術(shù)就能夠發(fā)揮其效果，設(shè)備自動(dòng)加強(qiáng)信號(hào)傳輸，保障船舶通信能夠不受干擾。另外如果船舶出現(xiàn)諸如遭遇險(xiǎn)情的情況，其系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)向周邊船舶岸基站發(fā)送求救信號(hào)，或者轉(zhuǎn)發(fā)到最近的救援基地，使地面工作者能夠第一時(shí)間了解船舶發(fā)生故障的具體問(wèn)題以及時(shí)間，第一時(shí)間采取救援措施。

所有的軟件無(wú)線電都有一個(gè)較為特殊的特點(diǎn)，即可編程性。而軟件無(wú)線電的使用能夠使得船舶通信具有較強(qiáng)的靈活性與通用性，在某種程度上說(shuō)能夠方便快捷地實(shí)現(xiàn)改進(jìn)甚至是增加通信業(yè)務(wù)功能；另外該方式也具備靈活多變多址方式，具有極強(qiáng)的接口能力以及組網(wǎng)能力。與此同時(shí)，軟件無(wú)線電技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)能夠充分深入融合，能夠?yàn)橥ㄐ畔到y(tǒng)提供相對(duì)更強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)性與靈活性，達(dá)到人機(jī)對(duì)話的目的，提升系統(tǒng)與機(jī)器可維護(hù)性與可操作性。在更為復(fù)雜與更加高級(jí)的應(yīng)用過(guò)程中，軟件無(wú)線電還能夠使得船舶通信設(shè)備實(shí)現(xiàn)船舶條件的自適應(yīng)性，涵蓋對(duì)速率的適應(yīng)、對(duì)功率的適應(yīng)以及對(duì)頻率的適應(yīng)，具備多種類型的抗干擾能力，提升信息傳輸?shù)挠行砸约翱煽啃浴?/p>

3 結(jié)語(yǔ)

軟件無(wú)線電技術(shù)的發(fā)展與成熟得益于軍用電臺(tái)的發(fā)展，近些年軟件無(wú)線電逐漸成為了軍用電臺(tái)發(fā)展趨勢(shì)，同時(shí)把該技術(shù)應(yīng)用于民用的通信領(lǐng)域。在之前的信息通信中，軟件無(wú)線電技術(shù)就成了真正意義上的全球通信系統(tǒng)第三代戰(zhàn)略基礎(chǔ)，也是現(xiàn)階段全球熱議的焦點(diǎn)問(wèn)題，軟件無(wú)線電技術(shù)的很多優(yōu)點(diǎn)都能夠在船舶通信中展示出來(lái)，為后期船舶通信帶來(lái)了一個(gè)全新的面貌。

參考文獻(xiàn)：

[1] 于長(zhǎng)軍，陳蕓蕓.一種基于軟件無(wú)線電技術(shù)的變頻系統(tǒng)群時(shí)延精確測(cè)量方法[J].儀器儀表學(xué)報(bào)，2010，31（1）：166-171.

[2] 沙地克？肉孜.軟件無(wú)線電技術(shù)在調(diào)頻發(fā)射機(jī)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用探討[J].數(shù)字通信世界，2017，（2）：232-233.

[3] 梁銘倩，馮靜，余華等.基于軟件無(wú)線電技術(shù)的高速水聲通信實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].海洋技術(shù)，2013，32（4）：1-5，10.endprint