软件无线电技术在舰船通信中的应用

瞿双炜

摘 要 在舰船通信过程中，软件无线电技术是一种非常重要的技术，能够有效实现不同信息之间的快速交换，保证舰船通信中信息的传输。因此，本文就无线电技术在舰船通信中的应用进行研究，首先分析了无线电数字的接收理论，其次介绍了软件无线电组成和无线电技术的舰船通信方案，为无线电技术的应用提供参考。

关键词 软件无线电技术；舰船通信；应用分析

中图分类号 TP2 文献标识码 A 文章编号 2095-6363（2017）16-0163-01

众所周知，不同场合都会有不同的频段通信信道，这是频率的特性所为，例如在远距离通信中，可以利用电离层的反射来实现短波信号的传输，而对于舰船来说，由于工作性质的需要，需要通过多部电台才能实现信号的传输。随着软件无线电技术的推广，给舰船通信的传输带来了希望，不但为舰船的通信提供了优质的信息传输方案，还快速的实现了不同信息之间的交换，由此可以看出，在舰船通信中，软件无线电技术发挥着非常重要的作用。

1 软件无线电技术的相关理论

软件无线电技术主要包括低通采样定理理论和带通采用定理理论。

1.1 低通采样定理理论

低通采样定理主要指对一个被限制在（0，fH）范围内的携带s（t）限信号的频率进行间隔的采样，在采样过程中，如果采样的速率大于fs=2fh，就能得到时间的离散信号s（n）=s（nts），这样就意味着原来的信号s（t）就会被采样的离散信号s（n）确定。由此可以看出，低通采样定理的基础就在于用时间上离散的采样值来取代时间上连续的模拟信号，这种定理职能对频带在（0，fH）范围内的信号进行采样，如果信号频带在（fl，fh）尤其是当fh大于信号宽带B时，这种后端的处理速度就无法满足高采样频率的要求。因此，有了后面的带通采样定理。

1.2 带通采样定理理论

假如有一个带限信号s（t）在（fl，fh）之间，如果采样速率fs满足公式，用fs间隔采样的话，那么原来的带限信号s（t）就能被采样值准确的确定。如果公式中的n能够满足fs>=2（fh-fl）的最大整数时，如0，1，2....，因为为信号的中心频率，因此公式也可以用表示，如果此公式中的n可以满足fs>=2B的最大整数时，就能满足fs=2fh。带通采样定理最容易出现的问题就是信号的混乱和重叠，因此不允许在不同的频带上同时存在信号。

1.3 中频带通采样结构

中频带通采样结构主要是通过模拟电路将射频信号，将其调整到中频的位置。因为中频的频带比较宽，因此可以应用宽带滤波器来对中频的信号进行滤波，并将其应用到无线电的通信系统中。而且中频带通采样结构采用了A/D高速的转换器，这种转换器不会受到中频带宽的限制，后续的数字信号处理器性能也很好，由此可以看出中频带通采用结构比较复杂，灵活性较差，但是其优势就在于高速A/D转换器不受性能的制约，因此是被应用最广的软件无线电结构。

2 软件无线电的组成分析

软件无线电主要有A/D转换器、数字信号处理器、射频前端以及相关软件等组成，在应用过程中，一定要保证天线覆盖的频段要尽可能足够的宽，由射频前端中的滤波、变频功能来实现其信号的传输。在接收信号时，由射频前端的射频方式来对数字进行转换，而且软件无线电的A/D转换器的带宽和采样速率也要一定的高，这样才能有效提高传输的动态范围。

软件无线电在结构方面大致可以分为，宽带中频带通、射频带通以及射频低通等数字化结构。其中射频低通数字化结构应用最广，其结构比较简单，而且还可以模拟电路的数量，当天线进入信号后，信号会通过滤波得到放大，然后再通过A/D转换器来实现数字转换，这种数字化结构不但对A/D转换器的速度、范围、以及后续的ASIC处理速度和DSP处理速度都要求非常的高。并且这种结构跟低通结构不同，其是应用了宽带较窄的滤波器来对处理带宽，并对其进行采样，所以说对A/D转换器以及DSP处理器的处理速度都有着非常高的要求。而宽带中频带通采样无线电结构应用了超外差体制和多次混频体制，也就是说在中频带带宽的基础上，通过软件的方式来实现对所有功能的解调，这种结构对于各个器件性能的要求都比较低，因此也应用比较广，但是其在灵活性和扩展性方面，明显不足。

3 软件无线电技术在舰船通信中的应用

在舰船通信中，应用软件无线电技术就是要将通信需求进行实时的传递，因此在应用过程中，要研制一些多频段、多模式以及多功能的電台，以此来保证有效的调制FM、AM以及PSK等频道，从而获得定频功能和扩频通信。并且软件无线电技术中的参数测量、信号搜索、以及频谱监视等功能，还可以找出理想中的频段，来完成信息的传递，同时还能实现对这些频谱的管理。而且为了有效的降低技术风险，提高芯片的支撑性，先要实现基于宽带中频采样的无线电结构，这种无线电结构的工作频率为1.5MHz～5.12MHz，信号样式为AM、FM、FSK、PSK以及SSB，而通信方式则为跳频、定频以及数据链。在基于软件无线电技术的舰船通信方案中，需要实现以下关键性的技术。

3.1 小型化的宽带动态射频前端技术

这种技术应用了中频带软件无线电技术，频段比较宽，可以允许多个信号的同时存在。因此，这种技术主要做好RF-IF模块动态范围的扩大，这样才能有效的保证信号不会受到影响，保证其正常接收。

3.2 高速的A/D转换技术

在信号传输中，A/D转换技术主要来处理信号，因此其转换水平直接影响着信号的传输性能。而且在数据采集中，不但要对输入的带宽和动态范围的数据进行采集，还要保证采集的速度满足电平控制的输入。

3.3 高速信号处理技术

在舰船通信中，高速信号处理技术是一个核心技术，也是软件无线电技术设计的关键，只有通过软件来对其进行科学的技术，才能有效地保证信号的高速处理功能。

3.4 软件算法设计

在应用软件无线电技术中，软件算法技术也是一项非常重要的技术，其可以有效保证信号的传输和处理。只有在应用过程中，设计出高效、简洁的软件架构才能高速的实现信号的传输和处理。

4 结论

综上所述，随着我国无线电技术的快速发展，软件无线电也得到了飞速的发展，其被应用的范围越来越广。本文以舰船通信为例，对软件无线电技术的应用进行了研究，以此来得出了通过软件无线电的科学设计，可以高校、安全的实现舰船通信中信号的传输。软件无线电技术中，高速的A/D转换技术、高速信号处理技术、以及宽带动态射频前端技术都有效的保证了舰船通信中信号安全、顺利以及高效的传输，由此可以看出软件无线电技术的重要性。

参考文献

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