浅论软件无线电技术

柯丽雯

摘 要：软件无线电技术是用现代化软件来操纵、控制传统的“纯硬件电路”的无线通信，打破了长期以来设备的通信功能的实现仅仅依赖于硬件发展的格局。本文对软件无线电技术的优势和特点进行了简要的分析，以供给同行参考。

关键词：软件无线电；特点；优势

软件无线电技术最初起源于美国军方。在海湾战争期间，由于美军陆、海、空三军的通信装备在工作频段、通信体制、信息传输格式等方面各自为政、互不兼容，虽然解决了三军间的相互干扰问题，却也因此导致在联合作战时各军兵种无法进行快速沟通、互传信息和情报，没有形成真正意义上的联合作战。于是，在1992年5月的全美电信系统年会上，MITRE公司的资深科学家Joe Mitola提出了软件无线电技术，用以解决美军三军之间无线电台多频段、多工作方式互通问题。软件无线电技术是一种功能多元化化的系统，它灵活多样并且有机地融合了硬件、软件以及无线电技术。软件无线电技术基于模块化、标准化、通用化的硬件支持平台，借助于软件编程程序实现了无线电台的多功能化。软件无线电技术的基本思想就是让A/D模块向天线模块靠拢，并借助于软件的优势来实现无线电特性的多元化，让通信系统能够不再受到硬件的束缚，能够在硬件通用和系统稳定的状态下实现软件功能的多样化。

1 软件无线电技术的概念以及优势

1.1 软件无线电技术的概念

软件无线电定义为：能够实现充分可编程通信，对信息进行有效控制，覆盖多个频段，支持大量波形和应用软件的通信设备。简而言之，软件无线电就是一种用软件实现物理层连接的无线通信设计。软件无线电的基本思想是在一个标准化、模块化的硬件平台上，通过软件编程来实现无线电台的各种功能。未来新系统的升级、新产品的开发将逐步转到软件上来，这是无线电通信继固定通信到移动通信、模拟通信到数字通信之后的第三次革命，它将通过与现代微电子技术、软件技术和数字通信技术的结合，实现真正的多媒体、多模式的个人通信系统这一软件无线电的最终目标。

1.2 软件无线电技术的优势

易于实现系统的模块化。软件无线电技术的基本设计思想就是模块化设计理念。利用该技术，非常实现通信系统个的模块化设计。通信系统的硬件平台和电气接口方面均严格遵循开放和统一的标准，如果需要进行维护或者提升系统性能，仅仅通过更换某一个模块便可以实现，而不需要更新整个系统；全面的数字化。软件无线电技术能够为我们提供优秀于当前任何一个数字通信系统的全面数字化的通信系统。这主要是因为软件无线电技术数字化处理的重点便是通信系统的基带信号、射频段以及中频段；功能的软件化。软件无线电技术除了必需的具有良好通用性的硬件支持平台之外，其他的各种功能均能够通过软件编程的方式来实现。一般情况下，软件编程可以实现以下这些功能，主要包括：信源编码、解码方式以及可编程的射频频段、中频频段、信道解调方式与信道调制方式等等；优秀的可拓展性。软件无线电技术具有非常优秀的可拓展性，不管是系统功能的拓展，还是系统功能的升级，均可以非差轻松地完成。由于软件无线电技术基于模块化、标准化、通用化的硬件支持平台，因此在硬件方面的可拓展性不大，其优秀的可拓展性主要体现软件方面。如果想要对系统进行升级或者拓展仅仅需要对相应的软件进行升级或者拓展即可，非常方便。升级和拓展软件要比改进和优化硬件电路简单许多。借助于软件工具，能够根据实际需求来实现各种通信业务的拓展。

2 軟件无线电技术的特点

2.1 功能实现灵活

软件无线电的功能是可编程的，因此实现灵活，例如对信道带宽、调制方式及编码方式进行动态调整，以适应不同网络标准、通信负荷及用户需要的变化。它还可以与其他任何体制的电台实现空中接口，进行不同制式间的通信，也可以作为其它电台的射频中继。

2.2 系统升级成本低

由于采用标准化、模块化的结构，其硬件可以随器件和技术的发展而更新或扩展，软件也可以随需要不断升级。模块的通用性强，能在不同的系统和系统升级时复用。因此在技术更新时，只需更换个别的模块即可，也可将更换下来的模块用于其他需求不同的系统，大大节约费用开支。

2.3 生命周期长，支持网络功能强

软件无线电具有多频段、多功能通信的能力，因此不仅能与新体制电台通信，也可以与旧体制电台相兼容，这样既延长了旧体制通信系统的使用寿命，也保证了软件无线电本身有很长的生命周期；软件无线电技术支持软件可以通过无线方式载入，增添新的功能和软件升级都非常方便。例如，在民用方面，当用户到其他国家或者地区时，仅仅需要通过软件无线电装置空中接收该地区的通信标准，下载后即可利用该通信标准进行通信。

3 软件无线电关键技术

3.1 开放式体系结构

在软件无线电系统中，硬件设计建立在开放式总线结构基础上，硬件与软件均处于开放状态，例如电气接口与物理接口，根据通用的模块标准进行设计。目前，基于通信的开放结构标准基本建立起来，但是软件无线电技术中的适时数字信号处理、高性能信号处理等相关标准尚处于初级探索阶段。

3.2 中频处理

在发射端的中频处理中，基本实现已调基带信号和中频信号的转换，这种转换功能主要通过计算离散时间点来实现。对于接收端的中频处理部分，如宽带数字滤波，可以从业务波段中选择，恢复到中等带宽的用户信道，并将信号转换为基带。通过滤波以及频率交换的复杂程度，体现中频段对处理能力的需求状况，这一功能需要通过数字办法来实现。

3.3 实时操作系统

软件无线电可实现自主升级与更新，最为显著的特点是开放性，充分利用空中接口能够实现软件加载，实际操作简单，可行性相对较高。通常情况下会选择以API进行区分，进而将其模块化，实际工作中要对各方面的影响因素进行考虑，结合现实情况进一步确定可以使用CORBA技术，此时可将面向对象的方式视为重要前提，创造良好的工作环境与服务平台，确保各类网络能够相互配合、相互访问。此外，CORBA还可实现数据共享。软件必须要突显出独立性，如此一来才能够尽快设置出合适的层次结构。实际工作中要充分利用软件技术，其中需要引起重视的是软件下载，主要涉及到以下内容，即接口方式、下载方式、下载安全与认证、协议等。

4 结束语

软件无线电的提出与发展，标志着无线通信的发展从硬件到软件的飞跃。它的灵活性体现在它可以按照需要任意改换频率、改变调制方式和和接收不同类型的信号以适应各种体制和协议。软件无线电技术有着传统数字无线电所无法比拟的优势，在将来的发展和应用上一定会越来越广泛，特别是在第四代移动通信的普及和推广道路上，软件无线电技术一定会贡献越来越多的力量。

参考文献

[1]郭彩丽，认知无线电关键技术及应用的研究现状[J].电信科学，2013.

[2]王翔，无线通信技术发展分析[J].通信技术.2013.

[3]杨小牛，从软件无线电到认知无线电，走向终极无线电一无线通信发展展望[J].中国电子科学研院学报，2014.