软件无线电自组网交联技术优化

软件无线电（Software Radio）的中心思想是：构造一个具有开放性、标准化、模块化的通用硬件平台，将各种功能，如工作频段、调制解调类型、数据格式、加密模式、通信协议等用软件来完成，并使宽带A/D和D/A转换器尽可能靠近天线，以研制出具有高度灵活性、开放性的新一代无线通信系统。可以说，这种电台是可用软件控制和再定义的电台。选用不同软件模块就可以实现不同的功能，而且软件可以升级更新，其硬件也可以像计算机一样不断地升级换代。由于软件无线电的各种功能是用软件实现的，如果要实现新的业务或调制方式只要增加一个新的软件模块即可。同时，由于它能形成各种调制波形和通信协议，故还可以与旧体制的各种电台通信，大大延长了电台的使用周期，也节约了开支。

软件无线电的主要特点可以归纳如下：

1）具有很强的灵活性：软件无线电可以通过增加软件模块，很容易增加新的功能；可以与其他任何电台进行通信；可以作为其他电台的射频中继；可以通过无线加载来改变软件模块或更新软件。为了减少开支，可以根据所需功能的强弱，选用适当的软件模块。

2）具有较强的开放性：软件无线电由于采用了标准化、模块化的结构，其硬件可以随着器件和技术的发展而更新或扩展，软件也可以随需要而不断升级。软件无线电不仅能和新体制电台通信，还能与旧体制电台兼容。这样，既延长了旧体制电台的使用寿命，也保证了软件无线电本身有很长的生命周期。

软件无线电这一新概念一经提出，就得到了全世界无线电领域的广泛关注。由于软件无线电所具有的灵活性、开放性等特点，其不仅在军、民无线通信中获得了应用，而且在其他领域，如电子战、雷达、信息化家电等领域得到推广，这将极大促进软件无线电技术及其相关产业的迅速发展。

8.2.3.1　软件无线电的基本结构

软件无线电采用标准的、高性能的开放式总线结构，以利于硬件模块的不断升级扩展。典型的软件无线电体系结构如图8.3所示。

图8.3　软件无线电体系结构

软件无线电主要包括天线、多频段射频变换器、含有A/D和D/A变换器的芯片以及片上通用处理器和存储器等部件，可以有效地实现无线电台功能及其所需的接口功能。其与传统结构的主要区别在于：第一，将A/D和D/A向RF端靠近，由基带到中频对整个系统频带进行采样。第二，用高速可编程硬件平台代替传统的专用数字电路与低速DSP/CPU做A/D后的一系列处理。A/D和D/A移向RF端只为软件无线电的实现提供了必不可少的条件，而真正关键的步骤是采用通用的可编程能力强的器件（DSP和CPU等）代替专用的数字电路，由此带来的一系列好处才是软件无线电的真正目的所在。典型的软件无线电台的工作模块主要包括实时信道处理、环境管理以及在线和离线的软件工具3部分。

8.2.3.2　软件无线电的关键技术

（1）宽带/多频段天线(www.xing528.com)

这是软件无线电不可替代的硬件出入口，只能靠硬件本身来完成，不能用软件加载实现其全部功能。软件无线电对这部分的要求包括：

1）天线能覆盖所有的工作频段。目前还没有全频段天线，对于大多数系统只要覆盖不同频程的几个窗口，而不必覆盖全部频段，故可以采用组合式多频段天线的方案。

2）能用程序控制的方法对功能及参数进行设置。实现的技术包括：组合式多频段天线及智能化天线技术，模块化、通用化收发双工技术；多倍频程宽带低噪声放大器方案等。

（2）模数转换部分

软件无线电对A/D和D/A的要求是很高的。对它们的要求主要包括采样速率和采样精度。采样速率主要由信号带宽决定，因为软件无线电系统的接收信号带宽较宽，而采样速率要求至少大于信号带宽的2倍，因此采样速率较高；采样精度在80dB的动态范围要求下不能低于13位。为此，一方面考虑用多个高速的采样保持电路和ADC，然后通过并串转换将量化速度降低，以提高采样分辨率；另外，也可考虑研究适合于低分辨率、高采样率的A/D编码调制方案。

（3）数字下变频部分

数字下变频（DDC，Digital Down Convertor）是A/D变换后首先要完成的处理工作，包括数字下变频、滤波和二次采样，是系统中数字处理运算量最大的部分，也是最难完成的部分。一般认为，要进行较好的滤波等处理，需要每采样点100次操作。对于一个软件无线电系统来说，若系统带宽为10MHz，则采样率要大于20MHz。这样就需要2 000 MIPS的运算能力，这是现有的任何单个DSP很难胜任的，一般都将DDC这部分工作交给专用的可编程芯片完成。这样既能保留软件无线电的优点，又有较高的可靠性。

（4）高速信号处理部分

这部分主要完成基带处理、调制解调、比特流处理和编译码等工作。这部分工作用高速DSP完成，这是软件无线电的一个核心部件，但也是一个主要“瓶颈”。单路数字语音编译码、调制/解调能用单个DSP芯片实现。当单个DSP处理能力不足时，可采用多个DSP芯片的并行处理提高运算能力。

（5）信令处理

软件无线电用于实现多模互联时，需实现通用信令处理，因此有必要把现有的各种无线信令按软件无线电的要求划分成几个标准的层次，开发出标准的信令模块，研究通用信令框架。