软件无线电技术专辑 软件无线电关键技术分析与实现设想
张强 薛兆光
[摘 要]本文主要对软件无线电关键技术进行了探究，主要从软件无线电的提出与概述、软件无线电关键技术的分析两个方面进行，其关键技术主要包括：宽带天线和射频前端、高速A/D和D/A转换、高速DSP处理技术、开放式、可扩展、可重构的体系结构、软件协议和标准等几方面内容，希望对通信技术的发展能有所帮助，以供参考。
[关键词]软件无线电；技术；探究
中图分类号：G709 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）48-0010-01
引言
随着现代人们对于通信方式以及通讯需求的不断增多，原有的以硬件为主的传统通信已经难以适应现代社会的发展，所以软件无线电（SDR技术）应运而生，SDR的提出为多体制、多标准的通信糊涂问题提供了灵活的解决方案，软件无线电具有成本低、灵活性高、性能强等优点，被广泛的应用到军事、公共安全和商用无线领域，同时，推动了通信行业的快速发展。
1 软件无线电的提出与概述
1.1 软件无线电的提出
在现代社会的发展过程中，科学技术不断的创新发展，人们对于通信方式以及通信的便捷性有了较高的要求，为了顺应时代的发展需求，软件无线电得到了快速的发展，各类电子产品也应运而生，而且各类硬件工艺水平也得到了快速的提升，数字信号处理（DSP）和中央处理器（CPU）等的性能越来越好。新的通信体制不断被提出，通信产品更新换代的速度也逐渐的加快，以移动通信为例，现阶段已经实现了移动通信4G系统。各种通信体制的共存，对多种体制间的互联的要求也日趋强烈。这一点在军事通信中表现尤为突出，也是软件无线电首先在军事领域得到发展的主要原因。
1.2 软件无线电的概述
在软件无线电中，高速A/D和D/A变换器实际上作为一个标准接口，将射频、中频部分和通用的数字软件部分连接起来。由于高速A/D和D/A变换器仅仅对系统的实际总带宽有一定的要求，具有很好的通用性，同时高速数字软件部分只要处理能力足够，那么其通用性和灵活性就可以得到有效的保障，所以针对此，无线电得到了广泛的应用。而软件无线电实际上就是通过软件来实现各种功能的无线电通信设备，所以，其运行的过程是对数字化信号进行相应的处理，其理想结构如图1所示，对所传送的模拟基带信息，先通过A/D转化为数字基带码，然后由数字信号处理器（DSP）进行处理，实现通信电台的各种功能，最后经宽带D/A变换出符合要求的射频信号。而接收过程亦如此，射频信号经宽带A/D变换为数字码，进入DSP处理，最终由D/A变换为基带信息提供给终端。
2 软件无线电的关键技术
对于软件无线电来说，其组成部分一般包括宽带/多频段天线、高速数字链路和各种软件包，所以对于软件无线电的关键技术来说，智能宽带天线技术、高速A/D-D/A技术以及软件协议和标準就成了重点讨论的对象。
2.1 宽带/多频段天线
宽带多频段天线的天线系统是一切无线电系统与传播媒质的接口，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。软件无线电对其的主要要求包括以下几点：一是天线要能覆盖所有的工作频段；二是，在对功能及参数进行设置时，可以依靠程序控制的方法来完成。可覆盖低频（LF）至超高频（UHF）的宽带天线是关键技术之一，就目前的情况来看，现阶段宽带天线的技术水平和制造工艺要想实现设计、制作全频段全向天线还存在一定的困难，所以，可以选择对个宽带天线来实现整个频带的覆盖，如，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；多倍频程宽带低噪音放大器方案等。
2.2 高速A/D和D/A转换
高速A/D和D/A转换器是保证软件无线电系统卓越性能的关键因素之一，理想的软件无线电是直接在射频上进行A/D和D/A转换的，这就对转换器的性能有了较高的要求，必须要有足够高的采样速率，而且要保证良好的性能，在接收状态，A/D转换器的工作频率直接影响到可能处理的信号频率和带宽、滤波器的性能和可实现性，其位数将影响信噪比、动态范围、保真度等；在发射状态D/A转换器的性能将影响发射信号的质量，如非线性失真、谐波失真、三阶互调和频谱的纯度。
2.3 高速数字信号处理（DSP）处理技术
在软件无线电的发展过程中，理想状态下的结构可以适用于无线电工程的任何领域，其原因主要取决于存储在DSP/FPGA中的软件，数字信号处理技术是软件无线电的基础技术，其工作主要包括基带处理、调制解调、比特流处理、编译码等内容，高速DSP处理器作为软件无线电计算、控制、信号处理的核心部件，其性能对软件无线电的可实现性有着直接的影响，必须要引起高度的重视，加大科研投入。
2.4 开放性及扩展性的总路线结构
在传统结构中，一般采用流水线形式，其特点是各功能单元之间用电路相连，若要增加删除或修改某一部分的功能，则与其相应的功能模块都要做出调整，因而该结构不具有开放性。为实现系统中各功能单元互联，组成一个开放的、可扩展的硬件平台，同时具有较高的数据吞叶率。软件无线电系统必须采取一种新的互联结构，其特点是实现比较简单，而且可直接应用多种总线标准（如VME、PCI等），当前，国内外的一些机构正在研究具备上述特点的、基于总线的互联结构。
2.5 软件协议和标准
适用于软件无线电的软件必须具有可重用性，即它可以应用于各种软件无线电的硬件平台。各种软件功能模块具有标准的接口，只要接入软件总线就可使用。软件应用程序完成软件无线电应用系统的功能、体制的描述，并规定相应的指标参数。应用编程接口（API）层支持应用程序的再利用，可编程的无线接口协议实际上就是提供与API工相关的一些软件模块，如信源编码、调制解调算法等。
结束语
软件无线电技术的应用对于硬件技术进行了简化，并且为人们的通信实现了简便化和方便化，软件无线电能够保证通信系统的模块化、通用化、系列化设计，进而实现通信系统小型化、轻型化，这更能满足人们的需求，而且同时也给我国的经济建设作出了巨大的贡献，推动了经济的发展。
参考文献
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[2] 雷鹏斌.软件无线电系统中CORBA中间件关键技术研究与实现[D].湖南师范大学，2016.endprint
