時(shí)間：2022-12-17 08:40:00
導(dǎo)語(yǔ)：在軟件無(wú)線電的撰寫(xiě)旅程中，學(xué)習(xí)并吸收他人佳作的精髓是一條寶貴的路徑，好期刊匯集了九篇優(yōu)秀范文，愿這些內(nèi)容能夠啟發(fā)您的創(chuàng)作靈感，引領(lǐng)您探索更多的創(chuàng)作可能。
關(guān)鍵詞 軟件無(wú)線電 無(wú)線電監(jiān)測(cè) 云計(jì)算
1 概述
無(wú)線電應(yīng)用日益廣泛、電磁環(huán)境日趨復(fù)雜，無(wú)線電監(jiān)管的工作難度在持續(xù)不斷地增加，如果能得到目標(biāo)現(xiàn)場(chǎng)的信號(hào)完整采樣，并將原始采樣數(shù)據(jù)完全存儲(chǔ)，以軟件無(wú)線電的處理思想進(jìn)行后期分析，將會(huì)給無(wú)線電監(jiān)管工作帶來(lái)質(zhì)的改變。
這種全新的監(jiān)管模式隨著高性能的軟件無(wú)線電接收機(jī)、遍及超高傳輸速度的網(wǎng)絡(luò)、能提供強(qiáng)大的存儲(chǔ)和計(jì)算能力的云服務(wù)的誕生將逐漸成為一種可能。
1.1 無(wú)線電監(jiān)管
無(wú)線電管理的核心目標(biāo)是在全國(guó)或全世界的無(wú)線電通信和其他無(wú)線電業(yè)務(wù)領(lǐng)域內(nèi)以最合理、最公平、最有效和最經(jīng)濟(jì)的方式地使用、利用或保護(hù)有限的無(wú)線電頻譜/衛(wèi)星軌道資源，使得各種無(wú)線電通信網(wǎng)和各無(wú)線電臺(tái)站能夠經(jīng)濟(jì)、有效地在各種無(wú)線電環(huán)境下不受干擾地正常工作，為國(guó)家的經(jīng)濟(jì)建設(shè)、國(guó)防建設(shè)服務(wù)，保障人民的生命和財(cái)產(chǎn)安全，提高人們的物質(zhì)和精神的生活水平，推動(dòng)國(guó)家社會(huì)與經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步。
無(wú)線電監(jiān)測(cè)包括日常的電波監(jiān)聽(tīng)、測(cè)量、測(cè)向和定位、電臺(tái)識(shí)別和干擾查找，其主要任務(wù)是通過(guò)識(shí)別發(fā)射信號(hào)的相關(guān)技術(shù)參數(shù)和操作特性，查找和驗(yàn)證未授權(quán)的無(wú)線電發(fā)射機(jī)或無(wú)線電臺(tái)站，確保符合或遵守國(guó)家無(wú)線電管理有關(guān)規(guī)定；調(diào)查、記錄有關(guān)干擾源、背景噪聲等電磁環(huán)境情況，判明并解決干擾問(wèn)題，保護(hù)合法無(wú)線電臺(tái)站用戶的權(quán)益，查處非法無(wú)線電臺(tái)站的干擾等。小到一場(chǎng)考試、中到一場(chǎng)大型活動(dòng)（如：北京奧運(yùn)、上海世博）保障、大到國(guó)家安全保衛(wèi)。
當(dāng)代無(wú)線通信的復(fù)雜性和設(shè)備的廣泛性對(duì)監(jiān)管工作的有效性提出了極高的要求，因此各國(guó)都建有自己的監(jiān)管機(jī)構(gòu)和技術(shù)體系，如：美國(guó)設(shè)有一個(gè)監(jiān)控中心、全國(guó)設(shè)有13個(gè)監(jiān)測(cè)站；我國(guó)設(shè)國(guó)家、省、地市三級(jí)管理和監(jiān)測(cè)建制機(jī)構(gòu)，并設(shè)有短波、衛(wèi)星、超短波三張監(jiān)測(cè)網(wǎng)，部分監(jiān)測(cè)網(wǎng)設(shè)有多個(gè)遙控監(jiān)測(cè)站。
除衛(wèi)星監(jiān)測(cè)之外，主要設(shè)別有掃頻儀、寬頻接收機(jī)、定向天線等，主要對(duì)無(wú)線電發(fā)射的基本參數(shù)，如頻率、電平、示向度、仰角、測(cè)向質(zhì)量等系統(tǒng)地進(jìn)行測(cè)量、傳輸。鑒于歷史延承及技術(shù)發(fā)展水平的限制，目前通常最后只記錄結(jié)果數(shù)據(jù)，而不是監(jiān)測(cè)到的某個(gè)信號(hào)的原始數(shù)據(jù)，如果一個(gè)信號(hào)從此消失，而監(jiān)測(cè)系統(tǒng)無(wú)法解碼時(shí)，存在無(wú)法回溯等不利情況的發(fā)生。
1.2 軟件無(wú)線電技術(shù)
軟件無(wú)線電論壇（SDR Forum）（非盈利的推動(dòng)軟件無(wú)線電技術(shù)發(fā)展的國(guó)際組織）給出的軟件無(wú)線電的定義：“一個(gè)無(wú)線電系統(tǒng)中，天線以后就數(shù)字化，對(duì)信號(hào)的所有的必要的處理都由存放在高速數(shù)字信號(hào)處理器中的軟件來(lái)完成”。就是采用數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)，在可編程控制的通用硬件平臺(tái)上，利用軟件來(lái)定義實(shí)現(xiàn)無(wú)線電臺(tái)的各部分功能：包括前端接收、中頻處理以及信號(hào)的基帶處理等等。即整個(gè)無(wú)線電臺(tái)從高頻、中頻、基帶直到控制協(xié)議部分全部由軟件編程來(lái)實(shí)現(xiàn)。
SDR被認(rèn)為僅具有中頻可編程數(shù)字接入能力。發(fā)展歷史無(wú)線電的技術(shù)演化過(guò)程是：由模擬電路發(fā)展到數(shù)字電路；由分立器件發(fā)展到集成器件；由小規(guī)模集成到超大規(guī)模集成器件；由固定集成器件到可編程器件；由單模式、單波段、單功能發(fā)展到多模式、多波段、多功能；由各自獨(dú)立的專用硬件的實(shí)現(xiàn)發(fā)展到利用通用的硬件平臺(tái)和個(gè)性的編程軟件的實(shí)現(xiàn)。
軟件無(wú)線電的主要特征的盡可能靠近天線、盡可能寬帶高速的完成接收到的信號(hào)的數(shù)字化，之后主要依靠軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)信號(hào)的處和應(yīng)用。
澳大利亞萬(wàn)瑞（WinRadio）公司就有系列的采用SDR結(jié)構(gòu)體系無(wú)線電接收機(jī)產(chǎn)品，其中WR-G39DDC模塊覆蓋HF/VHF/UHF/SHF 20KHz～ 3.5GHz寬頻軟件接收機(jī)，帶有兩個(gè)可同時(shí)工作的獨(dú)立的DDC信道，每個(gè)信道的瞬時(shí)帶寬達(dá)4MHz，可用于錄音或其它數(shù)字化處理，接收機(jī)還提供16 MHz寬的實(shí)時(shí)頻譜分析儀。具有很高的靈活性、大動(dòng)態(tài)范圍、高靈敏度、快速掃描、高精度等性能，不僅可以作為監(jiān)測(cè)接收機(jī)，也可以作為快速搜索（1GHz/s超快搜索速度）接收機(jī)和測(cè)量接收機(jī)?？刹捎肬SB接口可方便地連接到任何IBM兼容PC機(jī)，一臺(tái)可以控制多個(gè)接收機(jī)組成多信道系統(tǒng)。
1.3 高速互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代
現(xiàn)代計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的基本理念框架體系基本源于美國(guó)軍隊(duì)在1968年開(kāi)始組建的阿帕網(wǎng)（ARPNET），就在這個(gè)互聯(lián)網(wǎng)原型誕生后的70年代，一系列沿用至今、在今后得到巨大發(fā)展的技術(shù)一一誕生，如：TCP/IP協(xié)議、以太網(wǎng)，同期微電子及計(jì)算機(jī)技術(shù)也在高速發(fā)展，它們相互激蕩和促進(jìn)。在經(jīng)過(guò)約四十年的發(fā)展，系統(tǒng)和系統(tǒng)之間、區(qū)域和區(qū)域之間的互聯(lián)從很困難到現(xiàn)在到處都能得到廣域、城域接入，接入方式和接口形式五花八門(mén)到現(xiàn)在互聯(lián)方便的以太網(wǎng)為主，速度從幾K提升到10M、100M、1000M、10G、并將步入40/100G。無(wú)線局域網(wǎng)技術(shù)也有了高速的發(fā)展，速度在802.11n上已經(jīng)能達(dá)到300Mbps并開(kāi)始展望600Mbps，將來(lái)也會(huì)有更高的接入速度。
此外一個(gè)重要的特性，高速接入的時(shí)代同時(shí)也是越來(lái)越多需要協(xié)同工作或跨地域的系統(tǒng)都逐漸在向TCP/IP網(wǎng)絡(luò)靠攏并得到良好地承載的時(shí)代。更多的終端嵌入了TCP/IP網(wǎng)絡(luò)接入功能，并實(shí)現(xiàn)了聯(lián)網(wǎng)工作。
關(guān)鍵詞：軟件無(wú)線電；多速率信號(hào)處理；抽?。粌?nèi)插；多相濾波
中圖分類號(hào)：TN911-7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B
文章編號(hào)：1004373X(2008)0506102
The Multi-rate Signal Processing in Software Radio
MIAO Runjiang,XUE Lei
(Electronic Engineering Institute,Hefei,230037,China)
Abstract：In this paper,the conception of software radio and multi-rate signal processing is introduced.The signal code rate at every node in the system of software radio may be changed by multi-rate signal processing.Decimation and interpolation are two basic means of multi-rate signal processing,the theory of them is analysed and their related architecture of polyphase filer is given here.The number of digital filter′s steps at every branch of this architecture will be reduced to 1/D(or 1/I) of the original.So this architecture is an effective way to real-time signal processing.
Keywords：software radio;multi-rate signal processing;decimation;interpolation;polyphase filter
1 引 言
軟件無(wú)線電是當(dāng)代無(wú)線通信發(fā)展的方向，其基本思想是：將A/D和D/A盡可能靠近RF端，在數(shù)字化的通用硬件平臺(tái)上，用軟件近可能多地實(shí)現(xiàn)軟件無(wú)線電的各種功能。軟件無(wú)線電具有靈活性、標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的特點(diǎn)，為解決目前無(wú)線通信系統(tǒng)所存在的難兼容、難升級(jí)、開(kāi)發(fā)周期長(zhǎng)等難題提供了選擇。
基于帶通采樣定理，軟件無(wú)線電能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)整個(gè)工作頻帶的信號(hào)直接進(jìn)行數(shù)字化，然后用數(shù)字信號(hào)處理方法完成對(duì)信號(hào)的接收和解調(diào)。為了提高軟件無(wú)線電對(duì)不同體制信號(hào)的適應(yīng)性，帶通采樣的帶寬應(yīng)越寬越好。但是，采樣速率的提高使采樣后的數(shù)據(jù)流速率增大，對(duì)后續(xù)的信號(hào)處理能力提出了苛刻的要求。因此，有必要對(duì)采樣信號(hào)進(jìn)行降速率處理，多速率信號(hào)處理是這種降速率處理的理論依據(jù)。
2 多速率信號(hào)處理
多速率信號(hào)處理的實(shí)質(zhì)是用數(shù)字信號(hào)處理方法直接改變抽樣信號(hào)的速率，抽取和內(nèi)插是其基本環(huán)節(jié)。
2.1 整倍數(shù)抽取
整數(shù)D倍抽取是指原始抽樣序列x(n)每隔(D－1)個(gè)取一個(gè),形成一個(gè)新序列xD(n),xD(n)=x(Dn),正整數(shù)D為抽取因子。D倍抽取器符號(hào)如圖1所示，設(shè)序列x(n)的頻譜為x(ejw)，求得序列xD(n)的傅里葉變換xD(ejw)=1D∑D－1k=0Xej(w－2πk)D，表明抽取后序列xD(n)的頻譜為原序列x(n)的頻譜經(jīng)頻移和D倍展寬后的D個(gè)頻譜的疊加和。根據(jù)Nyquist采樣定理，若序列x(n)的采樣率為fs,則模擬信號(hào)的最高頻率(無(wú)模糊帶寬)fH≤fs/2，否則x(n)的頻譜發(fā)生混疊。當(dāng)以D倍抽取率對(duì)x(n)進(jìn)行抽取后得到的抽取序列xD(n)之取樣率為fs/D,其無(wú)模糊帶寬為fs/(2D),所以當(dāng)x(n)中含有大于fs/(2D)的份量時(shí),xD(n)的頻譜必然產(chǎn)生混疊,無(wú)法從xD(n)中恢復(fù)x(n)中頻率小于fs/(2D)的低頻信號(hào)分量。如果先用一個(gè)數(shù)字濾波器(歸一化帶寬B=π/D) 對(duì)X(ejw)進(jìn)行濾波得到V(ejw)，該信號(hào)只含有小于π/D頻率分量,再對(duì)V(ejw)進(jìn)行D倍抽取,就可以避免頻譜混疊。一個(gè)完整的D倍抽取器結(jié)構(gòu)如圖2所示，抽取前后信號(hào)頻譜如圖3所示。經(jīng)過(guò)抽取提高了信號(hào)的頻域分辨率。
2.2 整倍數(shù)內(nèi)插
整倍數(shù)內(nèi)插是指在原始抽樣序列的相鄰兩抽樣點(diǎn)之間插入(I－1)個(gè)零值,設(shè)原始抽樣序列為x(n),則內(nèi)插后的序列為:
內(nèi)插器符號(hào)如圖4所示。設(shè)序列x(n)的頻譜為x(ejw)，求得序列xI(n)的傅里葉變換xI(ejw)=X(ejwI)，表明內(nèi)插后序列xI(n)的頻譜為原序列x(n)的頻譜經(jīng)I倍壓縮得到的。因此，xI(ejw)中不僅含有x(ejw)的基帶分量(w≤π/I),而且還含有其高頻分量(w>π/I)。對(duì)內(nèi)插后的信號(hào)進(jìn)行低通濾波,就可以從內(nèi)插信號(hào)頻譜中恢復(fù)出原始基帶譜,使內(nèi)插序列中的(I－1)個(gè)零值都變?yōu)閤(n)的準(zhǔn)確值,所以經(jīng)過(guò)內(nèi)插提高信號(hào)時(shí)域分辨率。完整的I倍內(nèi)插器結(jié)構(gòu)如圖5所示。
抽取運(yùn)用于軟件無(wú)線電接收機(jī)，降低了接收信號(hào)數(shù)據(jù)速率,便于數(shù)字信號(hào)處理。內(nèi)插運(yùn)用于軟件無(wú)線電發(fā)射機(jī)，提高了輸出信號(hào)頻率，便于調(diào)制發(fā)射。通過(guò)先內(nèi)插后抽取，也可以實(shí)現(xiàn)抽樣率的分?jǐn)?shù)倍變換。
3 多速率信號(hào)處理的多相濾波結(jié)構(gòu)
多相濾波結(jié)構(gòu)是指將數(shù)字濾波器的轉(zhuǎn)移函數(shù)H(z)分解成若干個(gè)不同相位的組。圖2和圖5抽取內(nèi)插器結(jié)構(gòu)中濾波器都是在高取樣率(在D倍抽取之前,I倍內(nèi)插之后)條件下運(yùn)行的。采用多相濾波結(jié)構(gòu)可以提高抽取內(nèi)插
器的計(jì)算效率，有利于信號(hào)的實(shí)時(shí)處理。如圖6所示，在FIR濾波器中，H(z)=∑N－1n=0h(n)z－n，N為濾波器的長(zhǎng)度，將h(n)分成I個(gè)組，H(z)=∑I－1m=0z－(I－1－m)Rm(zI)，Rm(zI)=∑Q－1n=0h(nD+D－1－m)(zI)－n，將此濾波器代入圖5，由內(nèi)插器的等效轉(zhuǎn)換，得到內(nèi)插器的等效濾波結(jié)構(gòu)，如圖7所示。此時(shí)，濾波器位于內(nèi)插器之前，降低了對(duì)濾波器的實(shí)時(shí)性要求，并且每個(gè)支路濾波器的階數(shù)只有原來(lái)的1/I，有利于提高運(yùn)算精度。抽取器的多相濾波結(jié)構(gòu)與此相似。當(dāng)抽取倍數(shù)D或內(nèi)插倍數(shù)I很大時(shí),可以采用多級(jí)實(shí)現(xiàn),每節(jié)濾波器設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮通帶帶寬、過(guò)渡帶帶寬等參數(shù)。
以上分析都是針對(duì)低通信號(hào)的,對(duì)帶通信號(hào)常常采用頻譜搬移,先把位于中心頻率f0處的帶通信號(hào)搬移到基帶,然后再利用低通信號(hào)的抽取方法進(jìn)行抽取。反之，通過(guò)內(nèi)插器后接帶通濾波器可以將基帶譜搬移到射頻頻段。
4 結(jié) 語(yǔ)
多速率信號(hào)處理是軟件無(wú)線電實(shí)現(xiàn)信號(hào)處理數(shù)字化的關(guān)鍵，多相結(jié)構(gòu)不但簡(jiǎn)化了濾波器的設(shè)計(jì)，而且是軟件無(wú)線電信道化接收機(jī)和發(fā)射機(jī)的基礎(chǔ)。
參考文獻(xiàn)
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【關(guān)鍵詞】軟件無(wú)線電；智能天線；波束形成
引言
隨著時(shí)代的發(fā)展，社會(huì)的進(jìn)步，移動(dòng)無(wú)線電信號(hào)已經(jīng)越來(lái)越普及，但是隨之而來(lái)的信號(hào)之間的干擾也越來(lái)越強(qiáng)烈。減弱無(wú)線電信號(hào)干擾，提高無(wú)線電通信質(zhì)量是當(dāng)前應(yīng)該研究的重要課題。利用軟件無(wú)線電發(fā)展的智能天線能夠與周圍環(huán)境特點(diǎn)相結(jié)合，隨時(shí)監(jiān)控周圍的信號(hào)強(qiáng)弱，找到信號(hào)最強(qiáng)的天線方向，進(jìn)行對(duì)應(yīng)調(diào)整。并且能夠通過(guò)對(duì)信號(hào)的追蹤，將通訊信號(hào)維持在最好的范圍。通過(guò)軟件進(jìn)行算法的自動(dòng)更新，能夠在不改變智能天線的配置的同時(shí)增強(qiáng)無(wú)線通訊，提高系統(tǒng)穩(wěn)定。
1軟件無(wú)線電的定義
軟件無(wú)線電主要是通過(guò)現(xiàn)代通信理念為橋梁，建立以數(shù)字信號(hào)為基礎(chǔ)的開(kāi)放性通訊模塊平臺(tái)。能夠結(jié)合不同軟件來(lái)對(duì)其硬件配比進(jìn)行變化，能夠適應(yīng)不同環(huán)境下通訊信號(hào)的需求，搭載無(wú)線電信號(hào)系統(tǒng)。軟件無(wú)線電主要通過(guò)天線、射頻前端、寬帶轉(zhuǎn)換裝置和數(shù)字信號(hào)處理器構(gòu)成。其天線通暢能夠輻射比較廣闊的范圍，并且對(duì)不同頻率下信號(hào)端的調(diào)整都比較穩(wěn)定，能夠適合不同工作的需要。射頻前端主要完成信號(hào)發(fā)射中上變頻、濾波、放大、下變頻等工作。經(jīng)過(guò)以上工作的信號(hào)再經(jīng)由數(shù)字信號(hào)處理器轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的低流速處理，等到處理器將其轉(zhuǎn)變?yōu)榛鶐Ш?，再?jīng)由數(shù)字信號(hào)軟件模擬處理。其中經(jīng)過(guò)數(shù)字信號(hào)處理器處理的主要原因是由于如果只用數(shù)字信號(hào)軟件進(jìn)行處理，無(wú)疑會(huì)加大其工作量，造成較大的負(fù)擔(dān)。將信號(hào)轉(zhuǎn)化為基帶會(huì)大大降低數(shù)字信號(hào)軟件的壓力。軟件無(wú)線電無(wú)疑具有較大的機(jī)動(dòng)性，能夠通過(guò)增添新的軟件來(lái)增加其性能。舉例而言，在軟件無(wú)線電工作方面，信道貸款，調(diào)制及編碼等工作都是通過(guò)軟件的增加來(lái)實(shí)現(xiàn)的，這些工作能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)信號(hào)的轉(zhuǎn)換，使其適應(yīng)信號(hào)環(huán)境，降低通訊壓力。軟件無(wú)線電無(wú)疑具備較高的開(kāi)放性，因?yàn)槠湓谲浖K、標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)調(diào)整中都可以改變，硬件也可以結(jié)合設(shè)備和技術(shù)發(fā)展的需求進(jìn)行升級(jí)，軟件可以按照配置需求進(jìn)行調(diào)整。軟件無(wú)線電擁有較強(qiáng)的機(jī)動(dòng)性和開(kāi)放性，導(dǎo)致其在無(wú)線通訊領(lǐng)域中占據(jù)了重要地位，并且迅速將其推廣到軍事生產(chǎn)中的電子戰(zhàn)、雷達(dá)方面，起到了重要作用。
2智能天線的構(gòu)造和基本算法
智能天線結(jié)合現(xiàn)代數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)，用過(guò)簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)算法，形成穩(wěn)定的定向波束，讓天線能夠根據(jù)用戶的信號(hào)需求進(jìn)行調(diào)整，避開(kāi)信號(hào)不穩(wěn)定的位置，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)信號(hào)的最大化，盡量避免同種信號(hào)的干擾。智能天線的主要是通過(guò)天線陣列、射頻前端、A/D轉(zhuǎn)換器、自適應(yīng)信號(hào)處理器等裝置構(gòu)成。如果智能天線的天線能夠接收到智能信號(hào)，就可以通過(guò)不同天線的智能單位進(jìn)行分配，由射頻前端進(jìn)行接收處理，在經(jīng)過(guò)數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換，通過(guò)自適應(yīng)信號(hào)處理器進(jìn)行處理，形成不同波束來(lái)實(shí)現(xiàn)矢量輸出。智能天線和傳統(tǒng)的天線收集方式不同，它能夠通過(guò)以上方式形成用戶特定的接收波束，將信號(hào)穩(wěn)定在某一確定的接收范圍，使信號(hào)在其中定向傳播，相當(dāng)于把不同信號(hào)穩(wěn)定在不同范圍中，降低同種信號(hào)之間的干擾以及電磁污染。提供一個(gè)固定的方向來(lái)讓用戶接受，這樣做大大提升了信號(hào)傳輸?shù)墓ぷ餍剩行ПＵ狭诵盘?hào)的穩(wěn)定性，避開(kāi)了傳統(tǒng)方式中同種波段信號(hào)之間的相互干擾。
3自適應(yīng)波束形成算法介紹
經(jīng)過(guò)智能天線處理的信號(hào)一般都是在時(shí)段和頻率上完全重合，只在不同空間角度上區(qū)分的信號(hào)，智能天線能夠起到空間過(guò)濾作用。自適應(yīng)波束算法主要是通過(guò)數(shù)字處理技術(shù)，結(jié)合數(shù)字信號(hào)的特性分析形成的輸出端配比，經(jīng)過(guò)軟件處理體現(xiàn)在不同波段的信號(hào)處理器上。其優(yōu)勢(shì)在于不需要對(duì)其硬件設(shè)備做出任何調(diào)整，只是通過(guò)對(duì)軟件的改寫(xiě)來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的更新，來(lái)實(shí)現(xiàn)不同地域下信號(hào)的需要。利用自適應(yīng)波束形成技術(shù)，智能天線能夠通過(guò)自適應(yīng)算法來(lái)對(duì)其進(jìn)行調(diào)整，改變信號(hào)范圍，在有效信號(hào)的基礎(chǔ)上形成波動(dòng)范圍，降低不同信號(hào)處理波段的主波束，使用戶的增益處理降低，減少不同用戶之間的相互干擾，并且對(duì)信號(hào)接收裝置的接收程序進(jìn)行處理，對(duì)智能天線裝置的整體性能有所提升。從參考信號(hào)的范圍轉(zhuǎn)變方向來(lái)看，自適應(yīng)算法主要分成非盲算法和盲算法兩種。非盲算法主要是用過(guò)其他非此波段的信號(hào)作為參考，了解信號(hào)的接收端位置，進(jìn)行算法處理來(lái)確定信號(hào)響應(yīng)范圍。再根據(jù)加權(quán)值確定一定的規(guī)律方針，調(diào)整平均規(guī)律，達(dá)到最大的輸出范圍，使智能天線能夠滿足最大的輸出調(diào)整，一般的輸出準(zhǔn)則遵循最小二乘法以及最小均方誤差的標(biāo)準(zhǔn)。盲算法則不需要對(duì)信號(hào)的輸出端進(jìn)行分析，只是通過(guò)對(duì)自己終端信息的處理進(jìn)行參照反饋，預(yù)算處理信號(hào)的方向。但是準(zhǔn)確來(lái)講，經(jīng)過(guò)判斷的信號(hào)方向和實(shí)際輸出信號(hào)方向存在一定的差距，這是由于對(duì)非此波段信號(hào)接收時(shí)不能夠準(zhǔn)確測(cè)定其方向?qū)е隆？偟膩?lái)看，非盲算法具有更高的準(zhǔn)確率，能夠更快地判斷輸出信號(hào)方向，對(duì)信號(hào)波段傳輸、轉(zhuǎn)換的效率較快，但是相對(duì)而言消耗的功率就比較大。
4軟件無(wú)線電技術(shù)的可行性
我國(guó)在數(shù)字信號(hào)通訊方面已經(jīng)有了較大的進(jìn)展，在國(guó)內(nèi)已經(jīng)生產(chǎn)了國(guó)際平均水準(zhǔn)接近的產(chǎn)品，和國(guó)際先進(jìn)水平?jīng)]有較大出入。相關(guān)的技術(shù)條件也已經(jīng)準(zhǔn)備完善，隨時(shí)可以投入實(shí)施。但某種新型技術(shù)能夠推廣的條件在于其可行性，而不是技術(shù)本身的條件。該項(xiàng)技術(shù)得到推廣必須得到市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)和用戶的普遍接受。在以往的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)中，已經(jīng)有太多因此而失敗的先例，目前這項(xiàng)技術(shù)也面臨了同樣的挑戰(zhàn)、其主要可以從三個(gè)方面來(lái)入手：廣播機(jī)構(gòu)、接受制造廠家以及用戶對(duì)該項(xiàng)技術(shù)的可接受性。只有在這些方面的實(shí)際應(yīng)用中取得良好效果，才能夠使這項(xiàng)技術(shù)大范圍投入使用，拓寬其可行空間。推廣無(wú)線電技術(shù)的主要條件是將無(wú)線軟件調(diào)頻作為基礎(chǔ)，控制信號(hào)波段的產(chǎn)生。信號(hào)波形主要通過(guò)數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換產(chǎn)生，并且還可以通過(guò)不同頻段的切換來(lái)實(shí)現(xiàn)、接收器同樣可以利用數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換器來(lái)對(duì)軟件信號(hào)進(jìn)行接收，通過(guò)軟件對(duì)不同信號(hào)進(jìn)行調(diào)節(jié)。完善的軟件無(wú)線電臺(tái)主要通過(guò)全頻段的支持來(lái)實(shí)現(xiàn)，具備很強(qiáng)的靈活機(jī)動(dòng)性，可以通過(guò)對(duì)軟件的調(diào)整來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功率的調(diào)整。但是出于對(duì)實(shí)際情況的考慮，寬帶前端頻道接收不可能達(dá)到理想模式，總是會(huì)受到處理模式的限制。因此以現(xiàn)今的技術(shù)條件來(lái)講不能夠?qū)⒗硐氲能浖o(wú)線電系統(tǒng)投入應(yīng)用。為實(shí)現(xiàn)大范圍軟件無(wú)線電技術(shù)應(yīng)用，可以將軟件無(wú)線電系統(tǒng)中添加一些增強(qiáng)無(wú)線電系統(tǒng)功能的軟件，能夠在一定范圍中對(duì)信號(hào)的接收和傳遞進(jìn)行調(diào)節(jié)，適用于當(dāng)今生產(chǎn)的實(shí)際需求。雖然降低了軟件無(wú)線電系統(tǒng)的靈活機(jī)動(dòng)性，但是給其在生產(chǎn)中投入使用帶來(lái)了一些希望。
5結(jié)束語(yǔ)
利用軟件無(wú)線電對(duì)智能天線進(jìn)行調(diào)整，不需要進(jìn)行繁瑣的硬件調(diào)整，只需在系統(tǒng)中安裝提高軟件無(wú)線電實(shí)用性的軟件。因此該系統(tǒng)具備很高的可維護(hù)性以及能夠穩(wěn)定操作的系統(tǒng)環(huán)境，能夠?qū)⑾到y(tǒng)的信號(hào)發(fā)射整體運(yùn)用提高，增強(qiáng)擴(kuò)充性能。通過(guò)軟件無(wú)線電對(duì)智能天線進(jìn)行調(diào)整，能夠增強(qiáng)信號(hào)范圍，使系統(tǒng)變得更加平穩(wěn)，減少同類信號(hào)的干擾。但智能天線對(duì)設(shè)備的要求很高，就在一定程度上增加了元件的可操作性能，使系統(tǒng)分配更加復(fù)雜，不能夠改變波束的轉(zhuǎn)變移動(dòng)范圍。所以是否利用軟件無(wú)線電對(duì)智能天線進(jìn)行調(diào)整，還要結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行分析。
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關(guān)鍵詞：軟件無(wú)線電；測(cè)試；移動(dòng)通訊
中圖分類號(hào)：TN929.5文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1673-1131（2015）12-0224-02
作者簡(jiǎn)介：何緯（1981-），男，江蘇泰興人，工程師，研究方向?yàn)檐浖o(wú)線電技術(shù)；邵瑞（1983-），男，江蘇徐州人，工程師，研究方向?yàn)檐浖o(wú)線電技術(shù)
0引言
軟件無(wú)線電技術(shù)（SDR）可以通過(guò)硬件和軟件的結(jié)合，使無(wú)線通信設(shè)備、終端等具有可編程、可重配置的能力，其提供了能完成多種模式、多個(gè)頻段、多種功能無(wú)線通訊測(cè)試的一種解決方案。軟件無(wú)線電的關(guān)鍵在于使用軟件來(lái)完成過(guò)去使用專業(yè)硬件無(wú)線電平臺(tái)才能完成的工作，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是將A/D、D/A盡可能靠近頻射端，從而使信號(hào)盡早數(shù)字化，然后借助擁有強(qiáng)大的信號(hào)處理能力和靈活的可重構(gòu)特性的可編程平臺(tái)實(shí)現(xiàn)對(duì)多種通信標(biāo)準(zhǔn)的支持。
1軟件無(wú)線電的研究現(xiàn)狀
無(wú)線電技術(shù)是目前無(wú)線通信測(cè)試領(lǐng)域的一個(gè)研究熱點(diǎn)，通過(guò)認(rèn)知無(wú)線電技術(shù)進(jìn)行通訊頻譜系統(tǒng)的創(chuàng)新管理，采用新的方法和技術(shù)來(lái)解決目前通訊系統(tǒng)頻譜利用率不高的問(wèn)題。本文分析了軟件無(wú)線電技術(shù)在移動(dòng)通信測(cè)試領(lǐng)域的挑戰(zhàn)，并介紹了一種實(shí)用的軟件無(wú)線電測(cè)試平臺(tái)。采用全數(shù)字技術(shù)，這是然間無(wú)線電廣播電臺(tái)與第二代數(shù)字接收機(jī)的本質(zhì)區(qū)別。軟件無(wú)線電技術(shù)采用通用可編程硬件平臺(tái)，不僅具有全數(shù)字接收機(jī)，最大特點(diǎn)是通過(guò)軟件對(duì)硬件功能、技術(shù)體制等進(jìn)行重新定義和配置。該機(jī)的硬件芯片結(jié)構(gòu)仿真技術(shù)和數(shù)字技術(shù)的完美結(jié)合。軟件無(wú)線電技術(shù)將模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)之間的相互轉(zhuǎn)化盡可能接近射頻端。將接收的射頻模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，通過(guò)數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)實(shí)現(xiàn)射頻數(shù)字信號(hào)到中頻數(shù)字信號(hào)以及基帶數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換，通過(guò)可編程處理器最大限度地實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的各種功能。理想的軟件無(wú)線電電臺(tái)是將通信天線接收到的射頻模擬信號(hào)直接進(jìn)行采樣獲得射頻數(shù)字信號(hào)，通過(guò)對(duì)射頻數(shù)字信號(hào)的一系列處理技術(shù)包括變頻混頻、信號(hào)濾波、載波提取、相位解調(diào)、低通濾波、位同步提取、信道編解碼、加解密等，獲得通信基帶信號(hào)。理想軟件無(wú)線電現(xiàn)在完全可編程，適用于如FDMA（頻分多址），TDMA（時(shí)分多址）和CDMA（碼分多址）等多種通信體制的實(shí)現(xiàn)。
2軟件無(wú)線電的體系結(jié)構(gòu)
軟件無(wú)線電體系結(jié)構(gòu)是實(shí)現(xiàn)軟件無(wú)線電的一個(gè)基本框架。在軟件無(wú)線電技術(shù)體系結(jié)構(gòu)中，一組特定的功能可以根據(jù)特定的設(shè)計(jì)規(guī)則，通過(guò)幾類特定的組件來(lái)實(shí)現(xiàn)。軟件無(wú)線電體系結(jié)構(gòu)的硬件結(jié)構(gòu)主要包括寬帶天線和射頻/中頻處理器、寬帶A/D轉(zhuǎn)換器、寬帶D/A轉(zhuǎn)換器、通用可編程處理器（如FPGA、DSP）等。通過(guò)分析硬件組織，可以更加充分地發(fā)揮軟件的靈活性。軟件無(wú)線電技術(shù)體系結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)應(yīng)具有即插即用的特性。軟件無(wú)線電終端的重配置包括所有的功能性能方面，即從無(wú)線通信物理層、協(xié)議棧、服務(wù)或服務(wù)執(zhí)行平臺(tái)的可重配置。另外設(shè)備之間和設(shè)備各層之間應(yīng)用編程接口的開(kāi)放性決定了終端的可編程和可重配置的能力?，F(xiàn)在，許多專家和學(xué)者認(rèn)為，通訊頻率的管理應(yīng)該是開(kāi)放式的可編程平臺(tái)，這可以重新配置移動(dòng)通訊頻率系統(tǒng)，正如軟件無(wú)線電的最初定義一樣“無(wú)線世界的PC”。這種定義準(zhǔn)確地勾畫(huà)出可重配置通信平臺(tái)/終端所須的開(kāi)放性和可編程能力，這使得未來(lái)軟件無(wú)線電具有更為安全、可靠的可重配置性，以滿足未來(lái)移動(dòng)通訊發(fā)展的要求。1997年軟件無(wú)線電論壇的技術(shù)報(bào)告，在軟件無(wú)線電技術(shù)發(fā)展歷史上具有里程碑意義，該報(bào)告第一次為軟甲無(wú)線電構(gòu)架了一個(gè)明確的體系框架—開(kāi)放的、即插即用的發(fā)展框架體系。它把IT線程元件合并到實(shí)體中即對(duì)象母體中，它們促進(jìn)了模塊間接口的定義。輔助接口（AUX）是專用的接口，用于輸入、輸出、天線多樣性控制、減弱同址干擾和密鑰注入（還將確定其它一些項(xiàng)目）。軟件無(wú)線電在模塊之間采用SDR的段間接口，SDR射頻接口是介于模擬視頻和數(shù)字射頻之間的新型射頻接口。
3認(rèn)知軟件無(wú)線電的關(guān)鍵技術(shù)
軟件無(wú)線電的硬件發(fā)展阻礙軟件無(wú)線電技術(shù)的發(fā)展，軟件無(wú)線電技術(shù)主要包括寬帶天線技術(shù)、寬帶技術(shù)、高速數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)和高性能互連結(jié)構(gòu)技術(shù)等。全球眾多高校和研究機(jī)構(gòu)都在對(duì)軟件無(wú)線電技術(shù)進(jìn)行深入的研究，但是受眾多研究者一致公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)機(jī)構(gòu)系統(tǒng)尚未形成。對(duì)軟件無(wú)線電關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域的研究與突破，將促進(jìn)軟件無(wú)線電的進(jìn)一步發(fā)展和應(yīng)用。軟件無(wú)線電是一種智能頻譜共享技術(shù)，具有動(dòng)態(tài)檢測(cè)的認(rèn)知功能。在空間、時(shí)間和頻率域中可應(yīng)用于空間、時(shí)間和頻率多維度的頻譜復(fù)用，大大降低了無(wú)線技術(shù)發(fā)展的頻率和帶寬限制。軟件無(wú)線電技術(shù)被認(rèn)為是解決頻譜利用率低下和頻譜資源短缺問(wèn)題的最佳方案之一，將有可能成為通信發(fā)展史上的另一個(gè)里程碑。軟件無(wú)線電的關(guān)鍵技術(shù)是頻譜檢測(cè)技術(shù)，其分為授權(quán)用戶的接收和授權(quán)用戶的檢測(cè)。授權(quán)用戶的接收是實(shí)現(xiàn)頻譜感知與分配的有效方法，這種方法可以減少其他用戶對(duì)其的干擾，目前的軟件無(wú)線電技術(shù)還是難以實(shí)現(xiàn)的；授權(quán)用戶的檢測(cè)是比較容易實(shí)現(xiàn)的，但是存在頻譜資源浪費(fèi)的現(xiàn)象，目前的。目前頻譜感知的研究主要是對(duì)授權(quán)用戶的開(kāi)放檢測(cè)，可分為單點(diǎn)頻譜感知、協(xié)同頻譜感知和干擾檢測(cè)三大類。
4在移動(dòng)測(cè)試領(lǐng)域中的應(yīng)用
在蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)中的應(yīng)用雖然蜂窩移動(dòng)通信有固定的頻段劃分，但頻譜資源是不合理的。這是在移動(dòng)通信系統(tǒng)的問(wèn)題還沒(méi)有得到解決。在白天，頻譜資源非常緊張，晚上頻譜資源是比較空閑的，這就導(dǎo)致在繁忙時(shí)間的頻率譜是擁擠和頻譜的大量浪費(fèi)，特別對(duì)一些重要頻譜而言，問(wèn)題就顯得尤為突出。認(rèn)知無(wú)線電技術(shù)在蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)中，采用自適應(yīng)頻率來(lái)解決問(wèn)題。對(duì)于傳統(tǒng)的移動(dòng)通信系統(tǒng)，由于充足的頻譜預(yù)留空間，目前還沒(méi)有認(rèn)知無(wú)線電技術(shù)的引入，具體的規(guī)范協(xié)議的出臺(tái)還需要進(jìn)一步研究。對(duì)于運(yùn)營(yíng)商，引入成本和運(yùn)營(yíng)管理是一個(gè)值得思考的問(wèn)題。但從技術(shù)層面，蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)共享頻譜資源的認(rèn)知無(wú)線電的一個(gè)發(fā)展方向，這方面的研究已經(jīng)開(kāi)始。在GSM系統(tǒng)中的空閑頻譜分析的情況下，基于認(rèn)知無(wú)線電的初步研究有三種：對(duì)GSM系統(tǒng)的空閑頻譜的工作條件是給定的，同一小區(qū)、距離較遠(yuǎn)的任意通信系統(tǒng)模型，隨著越來(lái)越多的通信標(biāo)準(zhǔn)的引入和移動(dòng)通信的不斷發(fā)展，終端和芯片制造商測(cè)試的成本和測(cè)試時(shí)間要求更嚴(yán)格，邊流壓力測(cè)試設(shè)備制造商將推出更接近軟件無(wú)線電，更低成本、更快速測(cè)試的開(kāi)放式平臺(tái)，試驗(yàn)廠家也將更多的功能和應(yīng)用引入到更多高指標(biāo)和更靈活的射頻測(cè)試儀器中。
5結(jié)語(yǔ)
伴隨著網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的需求和用戶對(duì)于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)開(kāi)放性的需求，多種移動(dòng)通信制式將持續(xù)長(zhǎng)久地共同發(fā)展。開(kāi)放型軟件無(wú)線電頻率測(cè)試平臺(tái)還需要進(jìn)一步研究，通過(guò)軟件定義實(shí)現(xiàn)特定應(yīng)用的測(cè)試，在移動(dòng)通訊測(cè)試領(lǐng)域中軟件無(wú)線電的應(yīng)用非常重要，也越來(lái)越受到專家和學(xué)者的關(guān)注。
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使其性能指標(biāo)根據(jù)特定應(yīng)用模式進(jìn)行調(diào)整，從而降低能耗。上面幾種收發(fā)機(jī)實(shí)現(xiàn)方案在系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面都是沿用傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，即系統(tǒng)的各項(xiàng)指標(biāo)是按最壞信道質(zhì)量的極端情況進(jìn)行設(shè)計(jì)的。如果能夠找出一種系統(tǒng)設(shè)計(jì)和電路實(shí)現(xiàn)的方法，根據(jù)特定的信道和電路PVT狀態(tài)，動(dòng)態(tài)調(diào)整CMOS電路的工作條件，使其性能恰好滿足要求，即收發(fā)機(jī)前端性能是對(duì)信道質(zhì)量和電路PVT是自適應(yīng)的，則收發(fā)機(jī)的功耗將是最低的。
2軟件無(wú)線電收發(fā)前端設(shè)計(jì)思路
2.1應(yīng)用于軟件無(wú)線電收發(fā)機(jī)前端的動(dòng)態(tài)電壓調(diào)節(jié)技術(shù)
動(dòng)態(tài)電壓調(diào)節(jié)是CMOS數(shù)字集成電路中重要的降低功耗的方法，如果能將這種技術(shù)用于射頻/模擬/混合信號(hào)電路，則在電路電流恒定的情況下，電路功耗隨電壓的下降線性減小。這項(xiàng)技術(shù)的成功應(yīng)用，將使電源電壓成為主動(dòng)調(diào)節(jié)手段，而非被動(dòng)的電路狀態(tài)條件，成為軟件無(wú)線電收發(fā)機(jī)前端的自適應(yīng)降低功耗的重要手段。
2.2性能優(yōu)化友好的功耗有意識(shí)軟件無(wú)線收發(fā)機(jī)前端設(shè)計(jì)方法
功耗有意識(shí)是指設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)中采用的電路結(jié)構(gòu)和參數(shù)等，盡可能用較少的功耗實(shí)現(xiàn)所期望的電路功能和性能。同時(shí)，通過(guò)選擇合理電路結(jié)構(gòu)，使電路基底噪聲、線性度、增益、信號(hào)最大擺幅等性能的提高與電路中的功率損耗成正相關(guān)，這樣如果電路性能恰好滿足要求，則功耗能接近最小。功耗有意識(shí)的、性能優(yōu)化友好的射頻/模擬電路模塊設(shè)計(jì)方法的研究，不僅使模塊性能優(yōu)化更高效，而且可以使優(yōu)化擺脫手工作業(yè)、用算法實(shí)現(xiàn)，符合軟件無(wú)線電模塊化、通用化設(shè)計(jì)的思想，這是通向具有自適應(yīng)性的智能射頻前端的途徑。
2.3軟無(wú)線電收發(fā)前端系統(tǒng)功率動(dòng)態(tài)優(yōu)化算法
動(dòng)態(tài)優(yōu)化算法能夠根據(jù)信道質(zhì)量，實(shí)時(shí)地在線對(duì)各個(gè)模塊的性能按照一定的規(guī)則進(jìn)行調(diào)整，使系統(tǒng)能夠恰好滿足性能要求，并且功耗接近最小。這套對(duì)模塊性能進(jìn)行調(diào)整的“規(guī)則”，即性能優(yōu)化算法，應(yīng)該對(duì)所有的不同通信標(biāo)準(zhǔn)、信道狀態(tài)、電路PVT狀態(tài)普遍適用。而系統(tǒng)需要滿足的性能要求可以是誤碼率，也可以是與其相關(guān)的參數(shù)，如誤差向量幅度。在不同通信模式下，系統(tǒng)性能期望達(dá)到的性能標(biāo)準(zhǔn)可能不同，而這可以作為算法中的可配置參數(shù)進(jìn)行傳遞。
3軟件無(wú)線電收發(fā)前段設(shè)計(jì)方案
由于工藝的不斷演進(jìn)，CMOS集成電路的規(guī)模和速度不斷提高，使復(fù)雜的信號(hào)處理功能得以在個(gè)人無(wú)線通信終端上實(shí)現(xiàn)。本項(xiàng)目擬利用數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)，解決軟件無(wú)線電收發(fā)前端信道質(zhì)量自適應(yīng)問(wèn)題，降低系統(tǒng)功耗。
3.1應(yīng)用于軟件無(wú)線電收發(fā)機(jī)前端的動(dòng)態(tài)電壓調(diào)節(jié)技術(shù)
對(duì)于接收機(jī)，本項(xiàng)目擬利用最小均方自適應(yīng)信號(hào)處理算法，在數(shù)字基帶對(duì)開(kāi)關(guān)噪聲進(jìn)行抵消，如圖1所示。因?yàn)殡娫瓷系拈_(kāi)關(guān)噪聲與開(kāi)關(guān)電源中的時(shí)鐘信號(hào)正相關(guān)，本項(xiàng)目擬利用時(shí)鐘信號(hào)作為噪聲源參考信號(hào)，通過(guò)LMS自適應(yīng)噪聲算法，將接收到的信號(hào)中與其相關(guān)的部分消除。當(dāng)然，此方案如需奏效還有一定的前提條件，電源上的噪聲引入的乘法性的干擾可忽略，即前端電路的設(shè)計(jì)對(duì)有電源電壓變化有“友好性”。如果需要消除乘法性的干擾，也可能可以人為地對(duì)電源注入經(jīng)過(guò)自適應(yīng)濾波的開(kāi)關(guān)時(shí)鐘信號(hào)，經(jīng)過(guò)LMS算法在基帶獲得最小能量時(shí)，可認(rèn)為噪聲消除最徹底。在包絡(luò)調(diào)制器的輸出端接開(kāi)關(guān)頻率陷波器的方法濾除開(kāi)關(guān)頻率，系統(tǒng)框圖如圖2所示。傳統(tǒng)的包絡(luò)調(diào)制器是針對(duì)特定的通信模式，開(kāi)關(guān)頻率固定，因而濾波器的頻率特性也是固定的。而對(duì)于具有自適應(yīng)性的軟件無(wú)線電發(fā)射機(jī)，為達(dá)到最佳效率，希望包絡(luò)調(diào)制器開(kāi)關(guān)頻率可變，傳統(tǒng)的濾波方案則不能滿足要求。本項(xiàng)目擬利用時(shí)域離散信號(hào)在頻域隨采樣頻率周期延拓的特性，采用連續(xù)時(shí)間域與離散域?yàn)V波器混合的方式，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)跟蹤包絡(luò)調(diào)制器開(kāi)關(guān)頻率的自適應(yīng)陷波濾波器圖3為擬采用的自適應(yīng)開(kāi)關(guān)頻率陷波器結(jié)構(gòu)，其由高通濾波器與時(shí)間離散域的低通濾波器串聯(lián)而成，而離散域?yàn)V波器的開(kāi)關(guān)時(shí)鐘是由開(kāi)關(guān)型包絡(luò)調(diào)制器的開(kāi)關(guān)時(shí)鐘產(chǎn)生的同頻時(shí)鐘。時(shí)域離散的濾波器在頻域隨采樣頻率周期延拓，因此連續(xù)時(shí)間域的低通特性時(shí)間離散化后變?yōu)樽詣?dòng)跟蹤開(kāi)關(guān)頻率的陷波濾波器。為了保持包絡(luò)調(diào)制器輸出中直流附近的低頻信號(hào)，在陷波濾波器前引入高通濾波器，以隔絕低頻信號(hào)。
3.2軟無(wú)線電收發(fā)前端系統(tǒng)性能動(dòng)態(tài)優(yōu)化算法
圖4軟件無(wú)線電收發(fā)機(jī)性能功耗動(dòng)態(tài)優(yōu)化框圖本項(xiàng)目擬采用基帶信號(hào)解調(diào)后的誤差向量幅度（EVM）作為信號(hào)接收質(zhì)量的判斷標(biāo)準(zhǔn)，相比于誤碼率（BER），其可以通過(guò)一幀數(shù)據(jù)迅速地得到結(jié)果。軟件無(wú)線電收發(fā)前端信道質(zhì)量自適應(yīng)算法框圖如圖5所示，其中EVMmax是對(duì)于某個(gè)通信模式，要滿足通信質(zhì)量要求所能容忍的最大誤差向量幅度。該算法可以在通信是不斷循環(huán)調(diào)用，以保證實(shí)時(shí)性；也可以定時(shí)調(diào)用，以減小算法本身帶來(lái)的能耗。以上算法是建立在性能與功耗正相關(guān)的前提下，如果性能最恰好滿足要求，則功耗最低。但實(shí)際情況下，不同調(diào)節(jié)方式對(duì)同一性能產(chǎn)生的相同的影響，但功耗卻不一定相同，因而需要考慮性能調(diào)節(jié)方式的功耗成本問(wèn)題。
4結(jié)束語(yǔ)
關(guān)鍵詞：軟件無(wú)線電調(diào)制器數(shù)字上變頻器
上世紀(jì)90年展起來(lái)的軟件無(wú)線電SDR（SoftwareRadio／Software－DefinedRadio）的基本思想是：構(gòu)造一個(gè)具有開(kāi)放性、標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的通用硬件平臺(tái)，將各種功能用軟件完成。這是一種全新的思想，它一經(jīng)提出就受到了廣泛的重視。但是，到目前為止，各國(guó)對(duì)軟件無(wú)線電的研究還非常有限。由于軟件無(wú)線電實(shí)現(xiàn)的前提是高度數(shù)字化，而現(xiàn)階段的器件水平還不能達(dá)到要求，同時(shí)軟件無(wú)線電的設(shè)計(jì)還缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，因而只能利用軟件無(wú)線電的思想，根據(jù)系統(tǒng)要求，對(duì)其結(jié)構(gòu)適當(dāng)調(diào)整，進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)。
本文采用可編程器件和專用器件相結(jié)合的設(shè)計(jì)方法和分層的設(shè)計(jì)思想，給出了一種基于軟件無(wú)線電的通用調(diào)制器的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)方法，并給出了系統(tǒng)的測(cè)試結(jié)果。
1總體設(shè)計(jì)方案
1．1總體方案框圖
通用調(diào)制器總體方案框圖如圖1所示。
系統(tǒng)使用的主要器件有四個(gè)：通用DSP、可編程邏輯器件（FPGA）、可編程數(shù)字上變頻器和D／A變換器。其中的兩個(gè)主要芯片：通用DSP和FPGA均為通用可編程器件。這樣，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，存在著通用器件的功能定義問(wèn)題。為了使系統(tǒng)的功能在器件之間進(jìn)行合理的分配，充分、有效地利用芯片資源，并使系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、清晰，在軟件無(wú)線電體系結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上采用了分層的設(shè)計(jì)方法，將系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分為三層：接口層、配置層和處理層。
（1）接口層
接口層用來(lái)與外界通信，控制整個(gè)系統(tǒng)的工作模式。接口采用DSP的主機(jī)并口（HPI）。圖1所示的外部控制器為PC機(jī)，即PC機(jī)的并口與DSP的HPI口相連并通信，將系統(tǒng)工作模式的控制參數(shù)傳遞給DSP。需要指出：任意帶并口通信方式的器件或儀器均可代替PC機(jī)，控制系統(tǒng)的工作模式。
（2）配置層
配置層用來(lái)給處理層配置參數(shù)，由通用DSP完成。DSP根據(jù)其主機(jī)并口接收到的控制參數(shù)調(diào)用相應(yīng)的程序，計(jì)算出配置層所需要的各個(gè)參數(shù)值，并產(chǎn)生相應(yīng)的時(shí)序信號(hào)，將計(jì)算結(jié)果配置給可編程器件FPGA和數(shù)字上變頻器。
（3）處理層
處理層由FPGA、數(shù)字上變頻器和D／A轉(zhuǎn)換器組成。當(dāng)FPGA和數(shù)字上變頻器的參數(shù)配置完后，處理層脫離配置層單獨(dú)工作。由FPGA產(chǎn)生對(duì)應(yīng)特定比特流、特定調(diào)制方式的I、Q信號(hào)，并產(chǎn)生特定的時(shí)序信號(hào)將I、Q信號(hào)寫(xiě)入數(shù)字上變頻器完成調(diào)制過(guò)程，再由D／A轉(zhuǎn)換器將數(shù)字信號(hào)變?yōu)槟M已調(diào)信號(hào)輸出。
1．2系統(tǒng)的工作過(guò)程
系統(tǒng)的工作過(guò)程和圖2所示。
系統(tǒng)的初始狀態(tài)是DSP等待主機(jī)接口（HPI）中斷。當(dāng)DSP接收到主機(jī)接口中斷后，調(diào)用中斷程序。這個(gè)中斷程序?qū)⑹笵SP執(zhí)行以下幾步：
（1）首先將DSP的XF腳置高，這個(gè)信號(hào)變低可以使處理層退出工作狀態(tài)，進(jìn)入?yún)?shù)配置狀態(tài)，同時(shí)放棄總線，并使DSP獲得總線控制權(quán)；
（2）DSP從主機(jī)并口接收控制系統(tǒng)工作模式的有關(guān)參數(shù)；
（3）DSP計(jì)算處理層需要的各項(xiàng)參數(shù)；
（4）DSP將參數(shù)寫(xiě)入處理層相應(yīng)的地址；
（5）DSP將XF腳置低，放棄總線控制權(quán)，并使處理層接管總線，進(jìn)入工作狀態(tài)。
（6）DSP重新進(jìn)入等待主機(jī)接口中斷狀態(tài)。系統(tǒng)隨時(shí)可以根據(jù)需要改變工作模式，重新配置參數(shù)。
2硬件實(shí)現(xiàn)
系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，與總體方案框圖的結(jié)構(gòu)基本相同。主要器件有：TI公司的DSP芯片TMS320VC5402、ALTERA公司的FPGA芯片EPF10K30RC240、HARRIS公司的數(shù)字上變頻器HSP50215和D／A轉(zhuǎn)換器HI5741。
2．1接口設(shè)計(jì)
本設(shè)計(jì)充分考慮了系統(tǒng)與外界接口的設(shè)計(jì)?熏使系統(tǒng)具有很好的開(kāi)放性和靈活性。
TMS320VC5402的8－bit并行主機(jī)接口包含了許多控制信號(hào)線，使得它可以通過(guò)兩個(gè)觸發(fā)器與25針的并口直接相連。外部的設(shè)備或器件可以通過(guò)這個(gè)并口方便地控制系統(tǒng)的工作模式和狀態(tài)。
在EPF10K30的內(nèi)部邏輯設(shè)計(jì)中，有一個(gè)隨機(jī)比特流產(chǎn)生模塊，在這個(gè)模塊中也設(shè)計(jì)了比特流信號(hào)的輸入接口，使系統(tǒng)既可以對(duì)自身產(chǎn)生的比特流進(jìn)行調(diào)制，也可以對(duì)外部輸入的比特流進(jìn)行調(diào)制。
另外，在EPF10K30和HSP50215的參考時(shí)鐘輸入引腳也設(shè)計(jì)了外部接口，通過(guò)這些接口可以用外部時(shí)鐘信號(hào)方便地控制系統(tǒng)工作的參考時(shí)鐘，適應(yīng)用戶的需求。
2．2總線控制
總線控制包括兩個(gè)方面：總線的電平轉(zhuǎn)換和總線控制權(quán)交接。
由于HSP50215和EPF10K30均為＋5VTTL器件，而TMS320VC5402的管腳為＋3VTTL電平，因而需要進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。所使用的芯片為帶三態(tài)輸出的電平轉(zhuǎn)換芯片SN74LS16244和SN74LS16245。前者為單向芯片，用于地址總線；后者為雙向芯片，用于數(shù)據(jù)總線。
從圖1可以看出，系統(tǒng)某些信號(hào)線存在著復(fù)用的問(wèn)題。這些信號(hào)線包括：HSP50215的數(shù)據(jù)、地址總線和寫(xiě)控制信號(hào)線WR。它們同時(shí)與DSP和FPGA的相應(yīng)信號(hào)線相連，因此必須要處理好總線沖突問(wèn)題。圖3為總線控制電路設(shè)計(jì)。
由圖3可以看到，DSP的XF、HOLDA和HOLD信號(hào)作為握手信號(hào)與EPF10K30中的總線控制模塊相連。其中XF是TMS320VC5402的外部標(biāo)志信號(hào)，可以用指令“SSBXXF”或“RSBXXF”將其置高或置低。當(dāng)DSP放棄總線時(shí)，將XF置低，此時(shí)FPGA將HOLD置低，使DSP進(jìn)入HOLD狀態(tài)，當(dāng)HOLDA也變低后，F(xiàn)PGA占用總線。當(dāng)DSP要回總線時(shí)，將XF置高，此時(shí)FPGA立即放棄總線，同時(shí)將HOLD腳置高，使DSP退出HOLD狀態(tài)。另外，DSP的HOLD信號(hào)的非信號(hào)與總線電平轉(zhuǎn)換芯片的使能信號(hào)相連。這樣可以保證不存在總線沖突問(wèn)題。HSP50215的寫(xiě)控制信號(hào)WR也做類似的處理。
3軟件設(shè)計(jì)
系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)包括兩大部分：FPGA的內(nèi)部邏輯和控制設(shè)計(jì)以及系統(tǒng)的參數(shù)計(jì)算和配置。FPGA的內(nèi)部設(shè)計(jì)主要完成從基帶比特流信號(hào)產(chǎn)生一直到對(duì)應(yīng)不同調(diào)制方式、不同信息比特、不同碼速率的I、Q信號(hào)的產(chǎn)生，另外還包括總線控制邏輯和片選信號(hào)產(chǎn)生等。
系統(tǒng)的參數(shù)包括三個(gè)部分：傳送到DSP的HPI口的系統(tǒng)工作模式控制參數(shù)、FPGA的內(nèi)部參數(shù)、數(shù)字上變頻器的參數(shù)。系統(tǒng)的參數(shù)結(jié)構(gòu)可以用圖4表示。
系統(tǒng)的工作模式控制參數(shù)主要有如下三個(gè)：調(diào)制方式、基帶比特流速率和載波頻率。這三個(gè)參數(shù)由外部控制器通過(guò)并口傳遞給DSP的HPI口。它們處在最頂層，是確定下層各個(gè)參數(shù)的基本依據(jù)。
FPGA內(nèi)部參數(shù)也有三個(gè)：基帶比特流速率與FPGA參考時(shí)鐘頻率的比值、基帶比特流串并轉(zhuǎn)換的位數(shù)和IQ信號(hào)在查找表中的起始地址。這三個(gè)參數(shù)分別由基帶比特流速率和調(diào)制方式?jīng)Q定。
成形濾波器參數(shù)對(duì)于根升余弦或升余弦濾波器而言也有如下三個(gè)：滾將系數(shù)α、內(nèi)插倍數(shù)IP和跨越的碼元周期數(shù)目DS。這三個(gè)參數(shù)是中間參數(shù)，它們并不會(huì)直接配置到數(shù)字上變頻器中，而是計(jì)算成形濾波器系數(shù)的參數(shù)。根據(jù)系統(tǒng)的工作模式控制參數(shù)，可以確定最佳的成形濾波器參數(shù)。
數(shù)字上變頻器參數(shù)，即HSP50215的內(nèi)部參數(shù)，數(shù)目比較多，包括：重采樣頻率高、低位控制字；載波頻率高、低位控制字；調(diào)制方式控制字；增益控制字；FIFO深度控制字；成形濾波多項(xiàng)式控制字（包括DS和IP）；復(fù)位控制字；同步啟動(dòng)控制字以及I、Q兩路各256個(gè)成形濾波器系數(shù)?？偣残枰渲玫膮?shù)為522個(gè)。這些參數(shù)分別根據(jù)系統(tǒng)的工作模式參數(shù)和成形濾波器參數(shù)確定。
正確計(jì)算出上述各個(gè)參數(shù)，并正確地配置到芯片EPF10K30和HSP50215內(nèi)部，就可以得到正確的已調(diào)信號(hào)。
4測(cè)量結(jié)果
本次實(shí)驗(yàn)用實(shí)時(shí)頻譜分析儀TEK3086對(duì)系統(tǒng)所產(chǎn)生的各種已調(diào)信號(hào)進(jìn)行了觀測(cè)，圖5給出部分觀測(cè)結(jié)果，包括BPSK、QPSK、8PSK和GMSK。
圖5中各種已調(diào)信號(hào)的基帶I、Q信號(hào)的符號(hào)速率均為5ksps，載波頻率均為1MHz。每個(gè)圖中又包含四個(gè)小圖。左上角為中頻信號(hào)的頻譜圖；右上角為星座圖；左下角為I路信號(hào)的眼圖；右下角為Q路信號(hào)的眼圖。眼圖的張開(kāi)度以及星座圖中各個(gè)矢量點(diǎn)的離散程度（矢量幅度誤差的大?。?，表明了系統(tǒng)碼間干擾和噪聲的大小，也是衡量調(diào)制器性能的兩個(gè)重要參數(shù)。圖5（a）、（b）、（c）采用根升余弦成形濾波器，內(nèi)插倍數(shù)IP＝16，跨越的碼元周期數(shù)目DS＝4，滾降系數(shù)分別為：0．5、0．7和0．7。圖5（d）采用高斯成形濾波器，IP＝16，DS＝5，BT＝0．3。比較這四個(gè)圖可知：BPSK和GMSK已調(diào)信號(hào)的眼圖張開(kāi)度最大，矢量幅度誤差最小，信號(hào)性能最好，QPSK信號(hào)次之，8PSK信號(hào)眼圖張開(kāi)度最小，矢量幅度誤差最大，與理論分析一致。從測(cè)量的結(jié)果來(lái)看，系統(tǒng)具有較好的性能，有一定的實(shí)用價(jià)值。
關(guān)鍵詞 軟件無(wú)線電 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 可行性研究
1 引言
軟件無(wú)線電的基本思想是構(gòu)造一個(gè)開(kāi)放、標(biāo)準(zhǔn)、模塊化的通用硬件平臺(tái)，將無(wú)線電通信系統(tǒng)的各種功能如調(diào)制解調(diào)類型、數(shù)據(jù)格式、加密解密、通信協(xié)議等通過(guò)軟件編程來(lái)實(shí)現(xiàn)。將寬帶 A/D和D/A轉(zhuǎn)換器盡可能靠近天線端，即盡可能早地將接收到的射頻模擬信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化是軟件無(wú)線電接收機(jī)的基礎(chǔ)架構(gòu)思路。
目前由于 A/D及 DSP或CPU等器件的處理速度限制，直接對(duì)射頻進(jìn)行采樣還無(wú)法實(shí)現(xiàn)，對(duì)于高頻更多地采用下變頻并采用中頻采樣技術(shù)。在A/D采樣后通過(guò)高速通信口送給計(jì)算機(jī)的SDR軟件進(jìn)行后續(xù)處理（如圖 1所示）。
2 軟件無(wú)線電理論基礎(chǔ)
軟件無(wú)線電是一種以現(xiàn)代通信理論為基礎(chǔ)，以數(shù)字信號(hào)處理為核心的，以微電子技術(shù)為支撐的新的無(wú)線通信體系結(jié)構(gòu)。其基礎(chǔ)理論主要包括數(shù)據(jù)采集理論和數(shù)字下變頻技術(shù)，其中數(shù)字下變頻又包括2.1 帶通采樣理論
帶通采樣定理：設(shè)一個(gè)有限帶寬的信號(hào)x（t），其通帶為（fl，fh），如果采樣頻率fs滿足以下條件，則x（t）能被其采樣
■ （1）
重構(gòu)信號(hào)x（t）的表達(dá)式為：
■
（2）
式（1）中， M= fh /（fh-fl）-N，帶寬 B= fh-fl，中心頻率 fc=（fh-fl）/2，fh是上限截止頻率， fl是下限截止頻率。很顯然，最小采樣頻率fs與B有如下關(guān)系: fs大于或等于2B小于4B。
3 接收機(jī)硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
在本接收機(jī)中，主要分為多段射頻預(yù)處理部分、包含多頻段天線、高放、混頻、DDS本振部分，高速AD負(fù)責(zé)將MF頻段、HF及VHF頻段混頻后的中頻信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換、MCU負(fù)責(zé)系統(tǒng)控制、PC通信，系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)（如圖 2所示）。
3.1 射頻預(yù)處理部分
軟件無(wú)線電中一項(xiàng)重要的技術(shù)就是理想天線技術(shù)，但實(shí)際中只能在特定的頻段內(nèi)實(shí)現(xiàn)相對(duì)理想的天線，因?yàn)樵诒痉桨冈O(shè)計(jì)中將本接收機(jī)的天線分為中頻MF段0.3M-3M段、HF段3M-30M段、VHF低段30M-150M段共三段，使用三付相應(yīng)頻段的天線來(lái)代替全頻段天線。
在各頻段天線后設(shè)置獨(dú)立的射頻放大部分，將射頻放大到適合后級(jí)采樣或混頻電路所需要的電平標(biāo)準(zhǔn)，使用分立高頻放大電路實(shí)現(xiàn)。
3.2 本振及下變頻部分
受限于A/D及后級(jí)處理能力，除MF段直接進(jìn)行送往A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換處理之外，HF/VHF兩個(gè)頻段需要下變頻到4.5M再送往A/D處理。本振采用直接數(shù)字頻率合成器（DDS）來(lái)實(shí)現(xiàn)。
本設(shè)計(jì)中使用了一片DDS程控生成頻率范圍為3M-150M的正弦波本振信號(hào)源，對(duì)HF、VHF各使用了一片LT5512來(lái)混頻，混頻輸出混合到一路，送入下級(jí)A/D變換，HF、VHF的混頻控制由MCU控制DDS頻率及LT5512的使能端實(shí)現(xiàn)兩路分離。
3.2.1 AD9851 180 MHz完整DDS頻率合成器
AD9851是一款高度集成的器件，采用先進(jìn)的DDS技術(shù)，內(nèi)置一個(gè)高速、高性能數(shù)模轉(zhuǎn)換器和比較器，共同構(gòu)成數(shù)字可編程頻率合成器和時(shí)鐘發(fā)生器。以精密時(shí)鐘源作為基準(zhǔn)時(shí)，AD9851能產(chǎn)生一個(gè)頻率穩(wěn)定、相位可編程的數(shù)字化模擬輸出正弦波。該正弦波可以直接用作頻率源，或在內(nèi)部轉(zhuǎn)換為適合捷變時(shí)鐘發(fā)生器應(yīng)用的方波。AD9851的創(chuàng)新型高速DDS內(nèi)核提供一個(gè)32位頻率調(diào)諧字；對(duì)于180MHz基準(zhǔn)時(shí)鐘，輸出調(diào)諧分辨率可以達(dá)到0.040Hz。AD9851內(nèi)置獨(dú)特的X6基準(zhǔn)時(shí)鐘乘法器電路，無(wú)需高速參考振蕩器。該6X PLL乘法器對(duì)無(wú)雜散動(dòng)態(tài)范圍（SFDR）和相位噪聲特性的影響極小。該器件還提供5位數(shù)字控制相位調(diào)制，使其輸出能夠以180°、90°、45°、22.5°、11.25°及其任意組合的增量發(fā)生相移。
3.2.2 LT5512有源雙平衡頻混器
LT5512是一款有源雙平衡混頻器 IC，專為高線性度 HF、VHF 和 UHF 應(yīng)用而優(yōu)化。該 IC 包括一個(gè)用于驅(qū)動(dòng)混頻器的集成 LO 緩沖器放大器和一個(gè)用于改善 LO-RF 隔離度的 RF 緩沖器放大器。內(nèi)部偏置電路免除了增設(shè)精準(zhǔn)外部電阻器的需要，并允許采用使能控制（EN）引腳來(lái)關(guān)斷器件。外部匹配的 RF 和 IF 端口使得混頻器能夠在非常低（1MHz 以下）或高達(dá) 3GHz 的頻率條件下使用。差分 LO 輸入是專為單端或差分輸入驅(qū)動(dòng)而設(shè)計(jì)的。LT5512 是無(wú)源二極管混頻器的一種高線性度替代方案。與具有轉(zhuǎn)換損耗并需要高 LO 驅(qū)動(dòng)電平的無(wú)源混頻器不同，LT5512 提供了轉(zhuǎn)換增益且所需的 LO 驅(qū)動(dòng)電平低得多。
3.3 模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換部分
根據(jù)A/D理論SNR公式：
■
（3）
關(guān)鍵詞：DSP；軟件系統(tǒng)；無(wú)線電；雷達(dá)；應(yīng)用技術(shù)
中圖分類號(hào)：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2013）13-3194-03
1 基于DSP的軟件無(wú)線電系統(tǒng)概述
1.1 DSP原理與特征分析
DSP，俗稱數(shù)字信號(hào)處理器，是利用計(jì)算機(jī)軟硬件設(shè)備和信號(hào)處理設(shè)備，通過(guò)對(duì)信號(hào)的數(shù)字化采集、變換、濾波、估值與識(shí)別等算法研究，再結(jié)合微處理器與軟硬件設(shè)備，來(lái)實(shí)現(xiàn)各種算法[1]。DSP系統(tǒng)主要由以下四部分組成：抗混疊濾波器用于濾掉輸入信號(hào)中高于折疊頻率的分量，數(shù)據(jù)采集A/D轉(zhuǎn)DSP系統(tǒng)的處理器用于將輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，D/A轉(zhuǎn)換器可將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，低通濾波器可濾除高頻分量，得到平滑模擬信號(hào)。
與傳統(tǒng)的ASP相比，DSP具有高精度，高可靠性，高性能，靈活性大，成本低，，擴(kuò)展性好，易于大規(guī)模生產(chǎn)應(yīng)用；DSP芯片則具有接口便捷，多功能，體積小，功耗低等特點(diǎn)?，F(xiàn)階段我國(guó)關(guān)于DSP系統(tǒng)研究正處于逐步完善階段，尤其是對(duì)信號(hào)處理的能力，以及硬件與軟件方面取得了跨越性的發(fā)展。
1.2 軟件無(wú)線電
軟件無(wú)線電是一種基于現(xiàn)代通信理論，采用數(shù)字信號(hào)處理與微電子技術(shù)將標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的硬件單元以總線方式連接構(gòu)成通用的硬件平臺(tái)，再加載各種軟件以實(shí)現(xiàn)無(wú)線電通信功能的一種開(kāi)放式無(wú)線電通信體系結(jié)構(gòu)。
軟件無(wú)線電因其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的一致性與通用性，并可采用不同軟件實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)功能的特點(diǎn)，使得功能的完善與升級(jí)更加便捷，且系統(tǒng)各模塊可復(fù)用，極大地降低了更換成本；同時(shí)在相對(duì)一致的硬件平臺(tái)加載各種軟件所對(duì)應(yīng)射頻可使系統(tǒng)的相互操作性成為可能。另外，軟件開(kāi)發(fā)周期較硬件短，成本較低，易于更新，使通信系統(tǒng)的生存期更長(zhǎng)了一些；若采用新數(shù)字信號(hào)處理手段，不僅可以提高抗干擾性能，還可實(shí)現(xiàn)其他超越性系統(tǒng)功能，如在線改變信號(hào)調(diào)制模式。
1.3 基于DSP的軟件無(wú)線電系統(tǒng)的特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì)
傳統(tǒng)的A/D器件采樣率，輸入寬帶已無(wú)法滿足高速發(fā)展的軟件無(wú)線電結(jié)構(gòu)，且現(xiàn)階段DSP在進(jìn)行高速實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)流處理時(shí)仍然有所局限。為了實(shí)現(xiàn)理想的DSP的軟件無(wú)線電設(shè)計(jì)，還須將射頻信號(hào)從混頻專為中頻帶通采樣，且在DSP前加數(shù)字上、下變頻器，來(lái)突破系統(tǒng)的局限性。
2 DSP的軟件系統(tǒng)下的無(wú)線電雷達(dá)應(yīng)用技術(shù)研究
基于DSP原理以及軟件無(wú)線電研究出的DSP的軟件系統(tǒng)下的無(wú)線電雷達(dá)技術(shù)，其在雷達(dá)系統(tǒng)中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在現(xiàn)代雷達(dá)收發(fā)系統(tǒng)中的數(shù)字接收機(jī)，以及高中頻雷達(dá)信號(hào)處理系統(tǒng)，這里筆者就這兩方面進(jìn)行具體探究。
2.1 在雷達(dá)收發(fā)系統(tǒng)中的應(yīng)用分析
2.2 在雷達(dá)信號(hào)處理系統(tǒng)中的應(yīng)用分析
這里的DSP用于中頻處理和發(fā)射控制雷達(dá)信號(hào)，可實(shí)現(xiàn)信號(hào)檢測(cè)與調(diào)制解調(diào)前處理數(shù)字信號(hào)，用編程和DSP完成基帶與中頻處理減少了混合信道的過(guò)程花費(fèi)，集中信號(hào)處理資源有利于進(jìn)行統(tǒng)一的信號(hào)處理。其中DSP的主要任務(wù)是處理門(mén)限檢測(cè)、相干信號(hào)、恒虛警和雜波，分析頻譜和數(shù)據(jù)算法，提取多普勒與目標(biāo)信息。
該雷達(dá)信號(hào)處理系統(tǒng)不僅片內(nèi)存儲(chǔ)容量大，且無(wú)需外帶存儲(chǔ)器；還具備特殊的總線共享結(jié)構(gòu)，而無(wú)需外部控制電路；DSP控件之間耦合緊密且相對(duì)獨(dú)立，構(gòu)成有統(tǒng)一存儲(chǔ)空間和高數(shù)據(jù)傳送率的高速實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)流并行處理系統(tǒng)。
3 應(yīng)用前景與研究意義
3.1 應(yīng)用前景
DSP的軟件系統(tǒng)下的無(wú)線電雷達(dá)技術(shù)的應(yīng)用瓶頸是其數(shù)據(jù)流系統(tǒng)的速度難以達(dá)到實(shí)時(shí)性處理要求， 而近幾年高速DSP技術(shù)的發(fā)展正逐步在克服速度障礙。而目前該技術(shù)在雷達(dá)收發(fā)系統(tǒng)、 信號(hào)處理系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)中應(yīng)用雖然廣泛卻不全面仍有待于進(jìn)一步的擴(kuò)展研究。該技術(shù)的靈活性與開(kāi)放性決定了其為雷達(dá)數(shù)字系統(tǒng)研究提供了重要的發(fā)展方向，一方面可以通過(guò)突破功能單一、 可擴(kuò)展性差的傳統(tǒng)雷達(dá)數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計(jì)局限，將開(kāi)放性的最簡(jiǎn)硬件作為通用平臺(tái)，用可升級(jí)也可重新配置的應(yīng)用軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)字收發(fā)與信號(hào)、數(shù)據(jù)處理等功能；另一方面發(fā)射系統(tǒng)通過(guò)軟件控制變換的波形；在通用且開(kāi)放式的硬件平臺(tái)上設(shè)計(jì)DSP軟件無(wú)線電接收系統(tǒng)和信號(hào)處理系統(tǒng)，接收各種形式的信號(hào)，完成相應(yīng)的算法運(yùn)算，輸出各種數(shù)據(jù)格式的運(yùn)算結(jié)果[4]。在未來(lái)的研究中還可將該技術(shù)應(yīng)用于雷達(dá)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)各種目標(biāo)數(shù)據(jù)處理、多雷達(dá)信號(hào)特征融合和外設(shè)通信等功能。
3.2 研究意義
與傳統(tǒng)的軟件無(wú)線電雷達(dá)技術(shù)相比，DSP的軟件系統(tǒng)下的無(wú)線電雷達(dá)技術(shù)的應(yīng)用使雷達(dá)系統(tǒng)在通用性、靈活性和兼容性方面更有優(yōu)勢(shì)，不僅適應(yīng)了新時(shí)代電子戰(zhàn)雷達(dá)系統(tǒng)的需要的高速實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理功能，還大量避免了裝置閑置，節(jié)省了硬件成本，提高了雷達(dá)系統(tǒng)的運(yùn)行效率。同時(shí)該技術(shù)也促進(jìn)了系統(tǒng)的互聯(lián)和升級(jí)， 還能使雷達(dá)系統(tǒng)具有更好的抗干擾性和摧毀性、安全保密性，極有可能是雷達(dá)數(shù)字系統(tǒng)的突破性技術(shù)。
結(jié)束語(yǔ)：DSP的軟件系統(tǒng)下的無(wú)線電雷達(dá)技術(shù)在繼續(xù)研究的過(guò)程中，將會(huì)突破各種發(fā)展瓶頸，成為未來(lái)電子戰(zhàn)中雷達(dá)的“重磅科技”。
參考文獻(xiàn)：
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【關(guān)鍵詞】第三代；移動(dòng)通信系統(tǒng)；軟件無(wú)線電技術(shù)
軟件無(wú)線電技術(shù)的核心是以硬件為無(wú)線通信的基本平臺(tái)，用軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)線通信功能。這就實(shí)現(xiàn)了無(wú)線通信系統(tǒng)的通用性和靈活性，方便了系統(tǒng)的升級(jí)和互聯(lián)。該技術(shù)最早用于軍事方面，后來(lái)才擴(kuò)展到無(wú)線移動(dòng)通信領(lǐng)域。本文將研究無(wú)線電技術(shù)在第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)的應(yīng)用。
一、第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)中的軟件無(wú)線電技術(shù)
（一）第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)
第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)最大的特點(diǎn)就是能夠?qū)崿F(xiàn)全球無(wú)縫覆蓋和漫游。 此外，還有以下幾個(gè)特點(diǎn)：能夠提供多媒體業(yè)務(wù)，能夠適應(yīng)多種業(yè)務(wù)環(huán)境如蜂窩、無(wú)繩、衛(wèi)星移動(dòng)、PSTN、數(shù)據(jù)網(wǎng)、IP等，具有單一的通信號(hào)碼，能夠保證高質(zhì)量的服務(wù)、按需分配寬帶，有多頻多模通用手機(jī)，頻譜利用率高、容量大，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)能滿足使用有線和無(wú)線多種業(yè)務(wù)要求，系統(tǒng)起始配置能充分利用第二代設(shè)備和設(shè)施，隨后可平滑升級(jí)。
（二）軟件無(wú)線電技術(shù)在第三代移動(dòng)通信中的應(yīng)用
1、軟件無(wú)線電技術(shù)為第三代移動(dòng)通信手機(jī)和基站提供了一個(gè)開(kāi)放的、模塊化的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。2、軟件無(wú)線電技術(shù)實(shí)現(xiàn)了智能天線結(jié)構(gòu)，空間特征矢量包括獲得DOA、計(jì)算每射頻通道權(quán)重和天線波束賦形。3、實(shí)現(xiàn)了各種信號(hào)處理軟件，包括各類無(wú)線信令規(guī)則與處理軟件、信號(hào)流變換軟件、調(diào)制解調(diào)算法軟件、信道糾錯(cuò)編碼軟件、信源編碼軟件算法等。
二、軟件無(wú)線電技術(shù)在SCDMA中的功能
軟件無(wú)線電技術(shù)能夠提供一個(gè)開(kāi)放的模塊化的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)智能天線，還能同步檢測(cè)、建立和保持。除此之外，軟件無(wú)線電軟件技術(shù)還能夠?qū)崿F(xiàn)用戶終端D―QPSK解調(diào)器中的載波恢復(fù)、頻率校準(zhǔn)和跟蹤，實(shí)現(xiàn)每碼道功率的測(cè)得和發(fā)射功率控制。軟件無(wú)線電軟件技術(shù)能夠接收通道的電平檢測(cè)和增益控制，擴(kuò)頻調(diào)制和調(diào)節(jié)，包括WALSH碼和PN碼的產(chǎn)生。無(wú)線電技術(shù)還能進(jìn)行語(yǔ)音編譯碼，產(chǎn)生和檢測(cè)DTMF、MFC及各種信號(hào)。信道編碼、復(fù)接和分接，發(fā)射脈沖成形濾波，SWAP信令的差錯(cuò)檢測(cè)，接收信令的差錯(cuò)檢測(cè)，發(fā)射通道的數(shù)字預(yù)失真，幾站收發(fā)信機(jī)的校準(zhǔn)。
三、第三代移動(dòng)通信技術(shù)中軟件無(wú)線電的新進(jìn)展
（一）體系結(jié)構(gòu)分層化與軟件模塊化
軟件無(wú)線電的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是開(kāi)放式的、模塊化的且可即插即用的。這種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)在很大程度上增強(qiáng)了第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)的靈活性和重用性。第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)按層級(jí)的方式來(lái)組織，并能在一定程度上減小軟件設(shè)計(jì)的復(fù)雜性。軟件無(wú)線電不僅在硬件方面需要模塊化，在軟件方面也要模塊化。缺乏標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用級(jí)的軟件到軟件的API與缺乏對(duì)存儲(chǔ)器、緩存空間與處理資源的量化。這使得軟件重用度低下，花費(fèi)較大，且研制周期長(zhǎng)，因此需要把軟件實(shí)用地分成模塊并清楚定義廣泛應(yīng)用的接口。
（二）軟件無(wú)線電結(jié)構(gòu)數(shù)學(xué)分析化
使用CORBA技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)軟件的模塊化，極大地提高了軟件的重用性。然而，缺乏數(shù)學(xué)分析對(duì)存儲(chǔ)器、緩存空間與處理資源的量化，就難以明確一個(gè)軟件模塊的數(shù)據(jù)吞吐、響應(yīng)時(shí)間及其它關(guān)鍵要求。當(dāng)重用自己軟件庫(kù)中或的軟件或者是第三方的軟件時(shí)，可能會(huì)使系統(tǒng)性能下降，甚至?xí)瓜到y(tǒng)崩潰。這就需要數(shù)學(xué)模型來(lái)刻劃快速涌現(xiàn)的技術(shù)。利用拓?fù)鋵W(xué)來(lái)研究軟件無(wú)線電結(jié)構(gòu)，能夠提高即插即用結(jié)構(gòu)的重用性。拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)特性有一系列的設(shè)計(jì)原則，包括三個(gè)方面。首先，有界遞歸模塊。這樣的模塊消耗的資源是可預(yù)測(cè)的，即使發(fā)生軟件錯(cuò)誤也不至于引起系統(tǒng)崩潰。其次，清楚可擴(kuò)展的接口拓?fù)洹Ｓ猛負(fù)淇臻g的基來(lái)定義軟件無(wú)線接口，并使用可擴(kuò)展語(yǔ)言，如UML、SDL、IDL和ASN.1。最后是分布分層虛擬結(jié)構(gòu)，這樣可以最大的使用高一層或低一層的組件。建立數(shù)學(xué)模型，進(jìn)行數(shù)學(xué)分析，能夠有效提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和重用性。
（三）面向?qū)ο蠡?/p>
第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)的服務(wù)對(duì)象是個(gè)人，所以第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)中的軟件無(wú)線電技術(shù)應(yīng)該面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)。面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)是一種很有效的設(shè)計(jì)方法。軟件無(wú)線電活性強(qiáng)，對(duì)對(duì)象具有很強(qiáng)的選擇性。因此，軟件無(wú)線電功能的設(shè)計(jì)應(yīng)該面向?qū)ο蟆?/p>
（四）認(rèn)知化、智能化
認(rèn)知軟件無(wú)線電是指無(wú)線電內(nèi)部工作狀態(tài)是可知的，通過(guò)無(wú)線電知識(shí)描述語(yǔ)言與網(wǎng)絡(luò)，針對(duì)無(wú)線規(guī)則進(jìn)行智能交流，并采用支持關(guān)于用戶需要的自動(dòng)推理的方式。這樣能更好地為個(gè)人通信服務(wù)。無(wú)線規(guī)則是指一系列適合無(wú)線頻譜使用的射頻寬帶、空中接口、空間時(shí)間模式。認(rèn)知無(wú)線電軟件使無(wú)線電從預(yù)先定義協(xié)議目盲執(zhí)行者轉(zhuǎn)變成為無(wú)線電領(lǐng)域的智能。他能找出各種方式來(lái)提供各種用戶需要的服務(wù)，用戶甚至都不知道是如何得到的。
（五）計(jì)算機(jī)化
軟件無(wú)線電計(jì)算機(jī)化可以為第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)提供更強(qiáng)的靈活性、網(wǎng)絡(luò)性與良好的人機(jī)界面。計(jì)算機(jī)化是指軟件無(wú)線電需要與計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合。目前軟件無(wú)線電與計(jì)算機(jī)結(jié)合體現(xiàn)在兩個(gè)方面，一是提供友好的人機(jī)對(duì)話界面，而是利用PC機(jī)進(jìn)行第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)的基帶處理。
四、結(jié)語(yǔ)
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，軟件無(wú)線電技術(shù)已從開(kāi)始的軍事研究擴(kuò)展到移動(dòng)通信系統(tǒng)的應(yīng)用。軟件無(wú)線電具有很大的潛力，它能創(chuàng)造出一個(gè)具有采用新標(biāo)準(zhǔn)、動(dòng)態(tài)定義新軟件的無(wú)線通信基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。本文綜合講述了軟件無(wú)線電在第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)中的應(yīng)用，歸納總結(jié)了軟件無(wú)線電體系的結(jié)構(gòu)。
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