软件无线电在卫星通信中的应用

摘要：随着现代化技术以及信息化手段的飞速发展，社会已经进入到了全新的发展阶段中，这也为卫星系统的发展起到了良好的促进作用，特别是在当前的信息化战争条件当中，卫星通信所起到的作用被进一步凸显出来，而站在实际情况的角度上来看，目前卫星系统中所涉及到的设备种类越来越多，后续维护管理工作的开展也过于复杂，而为了更好的促进卫星通信的稳定发展，就应当将软件无线电将卫星通信有效结合在一起，促进卫星通信的智能化转变。因此，文章首先对软件无线电的主要特点加以明确;其次，对软件无线电中的关键技术手段展开深入分析;在此基础上，提出软件无线电在卫星通信中的应用措施。

关键词：软件无线电;卫星通信;应用措施

引言：

卫星通信由于自身具备着传输质量高、覆盖范围广以及通信容量大等多种特征，特别是在信息化社会环境中，卫星通信更是起到了至关重要的作用。同时，卫星通信作为整体天基信息系统中至关重要的组成部分，在当前的社会环境中已经得到了较为全面的发展优化，这也使得卫星通信系统当中的设备种类越来越多，后续管理工作与维护工作的开展也十分复杂，导致卫星通信系统始终处在更新换代的过程中，无法跟随现代科技高速发展的步伐，这就必须要深入探究卫星通信的智能化发展模式。而软件无线电具备着灵活性以及开放性等多种特点，如果将其应用在通信卫星当中，就可以提升有轨卫星的使用寿命，因此，这就需要在根本上提升对于软件无线电的重视程度，确保两者之间能够有效融合在一起，以此来满足社会发展的通信需求。

一、软件无线电的主要特点

早在1992年，美国就已经提出了软件无线电这一基本概念，最初开发软件无线电系统的主要目的，就在于能够构建出一种能够满足联合作战需求，并实现三军统一的多功能、多模式无线电台。而软件无线电的本质就是将具备着模块化、通用性特征的可拓展硬件作为平台，在其中进一步加载不同类型的应用软件，从而实现不同用户以及应用环境提出的基本需求，保证软件无线电所具备的各类无线通信功能可以更好的发挥出来，而其中的关键思想就在于将无线电的硬件进行软件化转变，使得工作频段、加密模式以及通信协议等多种功能都可以通过软件来完成。简单来说，這种平台属于一种可用软件控制的自定义平台，只需要采用不同的软件模块就可以实现对应的功能，并且这部分软件可以进行升级与更新，而在硬件方面，也可以像计算机设备一样进行升级换代与模块更新。在软件无线电当中，由于各类功能都是采用软件所实现的，如果需要实现全新的业务内容或是调整方式，只需要在其中添加一个全新的软件模块即可。软件无线电的主要特点，主要就体现在以下几方面内容上：首先，软件无线电具备着较高的可重构性，软件无线的主要特性就在于可重构性，系统可以随着需求所产生的变化而改变功能，这一点特性也可以称之为可编程性，软件无线电在硬件与软件这两方面为系统重构提供支持;其次为灵活性，这种灵活性所指的就是系统在改变结构的前提下，对于可重构性所产生的适应能力，软件无线电可以通过提升软件模块的方式来提升基本功能，并与其他电台之间进行通信，也可以当作其他电台中的射频中继;最后，则是模块化结构，模块化属于软件无线电所具备的一种基本特点，可以将定义系统的各类任务进一步分解为具备着独立性的硬件模块与软件模块，不同模块之间可以通过接口并以逻辑的方式连接成对应的系统功能，同时，模块化系统能够通过提升模块动态改变功能的方式来降低与系统中其他模块之间产生的冲突。

二、软件无线电中的关键技术手段

随着通信技术的不断发展，可以通过软件的应用来全面实现通信系统所提出的功能需求，也正是由于这一特征，使得传统电台正在逐渐向着软件无线电的方向发展优化。主要是将软件无线电的通用硬件平台作为基础所在，并利用软件来定义其基本功能，在硬件构成方面，主要包括了软件无线电处理平台、天线开关阵以及可重构宽带天线等多方面内容。软件无线电处理平台属于核心所在，可以在射频完成过后对信号滤波进行放大或是更换处理，使得射频信号能够有效转变为宽带中频信号;而在后续的数字信号处理单元当中，就可以针对所形成的宽带中频信好展开全面处理，在实现数字化转变的同时，通过信息处理软件的应用来有效处理各类数据信息，更加高效的完成各种任务;通过专用集成电路可以有效实现数字波束成形以及信道化的重构功能，使其可以更好的嵌入至ASIC元器件的数字信号处理软件当中，根据地面指挥控制系统的各类指令来全面提升太空重构能力。而站在实际情况的角度上来看，软件无线电中的关键技术主要包括以下几种内容：

（一）A/D/A转换器件

在软件无线电当中，其核心内容就在于数字化转变，涉及到的各类模拟信号，也必须要经过采样处理后进一步转变为相应的数字信号，从而利用软件来对这些信号展开全面处理。同时，软件无线电当中的数字信号，也只有在转变成模拟信号过后采能够对其进行射频放大处理，其中完成转化功能的关键内容就在于A/D、D/A转换器件。而理想化的软件无线电台则是直接在射频方面进行模数变换，这就对采样速率等方面提出了较高的要求，在目前的社会发展进程中，大多数软件无线电都是在中频的基础上展开数模变化，中频频率一般选定在 10-10MHz。而其中对于A/D/A转换器所提出的需求，不仅需要具备着更好的采样效率，还应当保证精准度，简单来说，其中采样值位数必须要多，以此来逐步降低量化噪音。

（二）宽带天线的改造优化

为了进一步从短波进入到微波相当宽频段当中，也要保证软件无线电所用的天线设备可以更好的覆盖所有频段当中。根据这一基本需求，就必须要加大研究力度，对原本全向宽带天线的辐射特性以及工作频段进行智能化构造，保证其能够在最大程度上囊括所有应用频率较高的通信频段中，保证改造完毕的全向宽带天线能够逐步降低整体功率损耗，并且具备着优异的接受特性。同时，这一点也是研制软件无线电快带天线的主要目的，而站在当前宽带天线技术水平的角度上来看，想要制造出这种类型的全向天线仍旧不够现实。所以，必须要充分结合实际应用情况来采用带宽较窄的宽带天线，使其可以覆盖整体频带当中，软件无线电也可以根据基本的工作频率选择出相应的天线，从而更好高效的完成信号接收与信号发射等工作。

三、軟件无线电在卫星通信中的应用措施

（一）解决卫星通信系统的兼容性问题

在近年来的发展进程中，移动卫星通信系统呈现出一种多样化的发展特征，而其中的中低轨系统当中，其所采用的主要为小型卫星，这部分系统所提供出的是具备着区域性以及全球性特征的移动卫星通信业务。由于其在网络组成、系统管理以及通信体制等多方面内容上存在着较为显著的差异，使得不同系统当中的用户终端，很难对其他类型的系统进行直接访问，而站在目前社会发展情况的角度上来看，只可以采用信关与网管来讲不同卫星系统连接在一起，但这种方式的连接质量比较低，特别是在新系统高速发展的背景下，必然会加大终端兼容性问题的严重性，而在采用小型卫星提供业务的系统之中，也涉及到了终端兼容的基本需求，引发这一问题出现的主要原因就在于以下两方面因素：首先，为了保证小型卫星通信系统自身所具备的通信能力与业务能力可以更好的发挥出来，全面降低在运营费用方面所产生的损耗，就应当利用卫星来为系统用户提供出其所需要的服务内容，使得用户可以更好的接入至不同的信息系统当中;其次，为了有效降低数据信息的传输延迟，S&F业务微型卫星就应当与其他系统之间进行联合，比如同步卫星通信系统或是地面网络等，以此为基础来提升数据信息的传递速度，而在地面通信网络之中，卫星通信系统属于其中的核心内容，更要准确找寻出其与地面通信网络之间存在的综合应用问题，并更好的满足不同操作系统所提出的应用需求。而由于软件无线电当中存在的各种功能，大多数情况下都是采用软件进行定义的，这也使其可以实现远程控制，必须要在采集速度以及信息处理能力符合标准的情况下，才能够利用软件无线电的编码格式与调制模式进行自动识别，确保涉及到的各类数据信息可以更加准确的接收。同时，软件无线电也应当根据基本需求来选择出与之对应的通信系统与通信体制，软件无线电技术可以通过基带处理的软件模块来兼容不同系统，卫星通信系统可以提供全球性的实时话音/数据通信通信和非实时的s&F业务已成为了整体卫星通信系统当中至关重要的组成部分，能够进一步实现全球范围内的个人通信。将软件无线电概念应用到低轨小型卫星通信系统中，可以有效解决不同系统之间存在的兼容性问题以及综合应用等问题，在稳步提升卫星通信系统发展质量与发展效率的同时，提供出具备则更高灵活性的通信服务内容。因此，只有通过软件无线电的高效应用，才可以在严格意义上有效解决系统兼容以及综合利用等多种问题。

（二）卫星测控中的应用

通常情况下，卫星测控系统主要是由遥控分系统、遥测分系统以及跟踪分系统所构成，在当前的社会环境中，我国的大部分卫星测控设备都是由传统的硬件所构成，整体功能十分固定，并且不同的卫星测控系统在工作频率、编码体制以及测距体制方面存在着较为明显的差异，不同卫星的测控信道也无法通用，这就在潜移默化之间加大了研制负担，引发资金浪费等问题出现。因此，这就需要引入软件无线电技术，在卫星测控当中，由于星上测控设备会受到体积、功耗以及重量等多方面因素产生的影响，再加上各类因素指标产生的限制，其中通常都会采用多个副载波调制同一个载波的系统，这部分副载波不仅是一种单一性的正弦波，也可以为已调副载波。如果整体射频频率稳定在S波段，就会将其称作S波段测控系统。相对于我国中轨道卫星以及低轨道卫星所采用的超短波体制来说，S波段统一测控系统有着十分显著的优点，其也属于后续卫星测控系统当中所采用的主要方式。

（三）促进卫星通信技术的更新发展

站在卫星通信系统实际情况的角度上来看，其与地面中各类系统之间的不同之处就在于卫星如果能够进入到相应的运转轨道，自身的各种硬件设备基本上无法进行改进优化，这也使得卫星当中的硬件设备与技术体系呈现出一种固定状态。同时，一般情况下，那些微型卫星通信寿命主要在3-5年，而在一些微型卫星当中所采用的主要为被动姿态的控制方式，这也使其有着更长的使用寿命，但这也对新技术在卫星通信领域当中的应用产生了制约作用。因此，这就需要通过软件无线电技术基本思想来为微型通信卫星的星上处理提供出全新内涵，同时，还要对通信卫星当中存在的各类通信功能展开全新定义，还要在设计阶段中对处理冗余度进行考虑，如果需要更改微型卫星当中的部分工作环节，比如解调技术以及成形滤波等，只需要对部分软件进行重新加载，这样就可以完成卫星在轨技术的更新优化，以此来提升卫星技术的使用寿命。站在实际发展进程的角度上来看，国外对于这方面技术已经进行了全面尝试，比如Vosat- 3&5、Posat- 1 等，其都利用软件无线电在卫星通信体系方面进行了全面更新，这就代表着在轨卫星在通信体制与通信功能等方面存在着极大的提升空间。如果将软件无线电作为核心技术，就可以通过软件来定义出全新的微型通信卫星，并且形体方面的硬件结构也有着极高的相似性，能够根据不同软件类型来提供出对应的使命内容。然而，尽管软件无线电技术在微型卫星通信当中有着良好的应用前景，但由于处理器件能力、处理技术等多方面因素产生的影响，目前还无法按照对应的标准内容来构建出完善的微型卫星通信系统，而在另一方向上来看，既然软件无线电技术已经得到了普遍认可，只是在实施方面出现了困难，其在未来的发展进程中必然会随着技术的发展进步而得到高效解决。

结论：在未来的发展进程中，无线通信系统将转变为一种多模式、多制式的通信系统，其中包括了多种服务类型，而软件无线电由于自身具备着较强的可编程能力以及可配置能力，已经成为了未来通信系统当中的首选。同时，为了更好的促进卫星通信系统的稳定发展，就应当加大对于软件无线电的重视程度，使得两者之间能够有效融合在一起，使得软件无线电可以在卫星通信当中更好的发挥出实际作用，为卫星通信后续的可持续发展奠定坚实基础。

参考文献：

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[3]胡志明.软件无线电技术在卫星通信中的应用[J].信息与电脑（理论版）.2015（02）：63-64.

作者简介：张翔，男，汉族，江苏高邮，1991.08.23。