導(dǎo)語：如何才能寫好一篇軟件無線電，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

摘要 軟件無線電技術(shù)是一種功能多元化化的系統(tǒng)，它靈活多樣并且有機(jī)地融合了硬件、軟件以及無線電技術(shù)。軟件無線電技術(shù)基于模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化、通用化的硬件支持平臺(tái)，借助于軟件編程程序?qū)崿F(xiàn)了無線電臺(tái)的多功能化。軟件無線電技術(shù)的基本思想就是讓A/D模塊向天線模塊靠攏，并借助于軟件的優(yōu)勢來實(shí)現(xiàn)無線電特性的多元化，讓通信系統(tǒng)能夠不再受到硬件的束縛，能夠在硬件通用和系統(tǒng)穩(wěn)定的狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)軟件功能的多樣化。

關(guān)鍵詞 軟件無線電；高性能總線技術(shù)；DSP 數(shù)字處理

中圖分類號(hào)TN91 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A 文章編號(hào) 1674-6708（2012）61-0179-01

1 軟件無線電技術(shù)的優(yōu)勢

軟件無線電技術(shù)具有眾多的優(yōu)勢，歸納起來主要有以下幾個(gè)方面：1）易于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的模塊化。軟件無線電技術(shù)的基本設(shè)計(jì)思想就是模塊化設(shè)計(jì)理念。利用該技術(shù)，非常實(shí)現(xiàn)通信系統(tǒng)個(gè)的模塊化設(shè)計(jì)。通信系統(tǒng)的硬件平臺(tái)和電氣接口方面均嚴(yán)格遵循開放和統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，如果需要進(jìn)行維護(hù)或者提升系統(tǒng)性能，僅僅通過更換某一個(gè)模塊便可以實(shí)現(xiàn)，而不需要更新整個(gè)系統(tǒng)；2）全面的數(shù)字化。軟件無線電技術(shù)能夠?yàn)槲覀兲峁﹥?yōu)秀于當(dāng)前任何一個(gè)數(shù)字通信系統(tǒng)的全面數(shù)字化的通信系統(tǒng)。這主要是因?yàn)檐浖o線電技術(shù)數(shù)字化處理的重點(diǎn)便是通信系統(tǒng)的基帶信號(hào)、射頻段以及中頻段；3）功能的軟件化。軟件無線電技術(shù)除了必需的具有良好通用性的硬件支持平臺(tái)之外，其他的各種功能均能夠通過軟件編程的方式來實(shí)現(xiàn)。一般情況下，軟件編程可以實(shí)現(xiàn)以下這些功能，主要包括：信源編碼、解碼方式以及可編程的射頻頻段、中頻頻段、信道解調(diào)方式與信道調(diào)制方式等等；4）優(yōu)秀的可拓展性。軟件無線電技術(shù)具有非常優(yōu)秀的可拓展性，不管是系統(tǒng)功能的拓展，還是系統(tǒng)功能的升級(jí)，均可以非差輕松地完成。由于軟件無線電技術(shù)基于模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化、通用化的硬件支持平臺(tái)，因此在硬件方面的可拓展性不大，其優(yōu)秀的可拓展性主要體現(xiàn)軟件方面。如果想要對系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)或者拓展僅僅需要對相應(yīng)的軟件進(jìn)行升級(jí)或者拓展即可，非常方便。升級(jí)和拓展軟件要比改進(jìn)和優(yōu)化硬件電路簡單許多。借助于軟件工具，能夠根據(jù)實(shí)際需求來實(shí)現(xiàn)各種通信業(yè)務(wù)的拓展。

2 軟件無線電的關(guān)鍵技術(shù)

之所以軟件無線電具有傳統(tǒng)數(shù)字電臺(tái)無法比擬的優(yōu)勢，其中應(yīng)用了諸多關(guān)鍵技術(shù)。也正是由于這些關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用，可保持電臺(tái)功能以及款頻段的靈活性。以下將對幾種關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行具體分析：1）開放式體系結(jié)構(gòu)。在軟件無線電系統(tǒng)中，硬件設(shè)計(jì)建立在開放式總線結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，硬件與軟件均處于開放狀態(tài)，例如電氣接口與物理接口，根據(jù)通用的模塊標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)。目前，基于通信的開放結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)基本建立起來，但是軟件無線電技術(shù)中的適時(shí)數(shù)字信號(hào)處理、高性能信號(hào)處理等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)尚處于初級(jí)探索階段；2）中頻處理。在發(fā)射端的中頻處理中，基本實(shí)現(xiàn)已調(diào)基帶信號(hào)和中頻信號(hào)的轉(zhuǎn)換，這種轉(zhuǎn)換功能主要通過計(jì)算離散時(shí)間點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)。對于接收端的中頻處理部分，如寬帶數(shù)字濾波，可以從業(yè)務(wù)波段中選擇，恢復(fù)到中等帶寬的用戶信道，并將信號(hào)轉(zhuǎn)換為基帶。通過濾波以及頻率交換的復(fù)雜程度，體現(xiàn)中頻段對處理能力的需求狀況，這一功能需要通過數(shù)字辦法來實(shí)現(xiàn)；3）實(shí)時(shí)軟件處理。在軟件無線電系統(tǒng)的多工作技術(shù)實(shí)現(xiàn)過程中，應(yīng)實(shí)時(shí)納入全新功能軟件。雖然當(dāng)前存儲(chǔ)器的容量已經(jīng)比較大，但是所有軟件存儲(chǔ)其中仍承受較大壓力，因此軟件無線電系統(tǒng)可以通過特定的用戶入口端實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)新功能軟件的裝載，通過重新分配、組構(gòu)軟件資源，重組軟件功能，這就要求通信協(xié)議以及軟件的通用性、標(biāo)準(zhǔn)性；4）開放式總線結(jié)構(gòu)。傳統(tǒng)的硬件平臺(tái)結(jié)構(gòu)屬于流水線式，在這一結(jié)構(gòu)中，各模塊采取實(shí)際硬件電路互連形式。一般情況下，各個(gè)模塊之間緊密耦合。如果系統(tǒng)涉及到功能的改變，就需要增加或者減少某一個(gè)模塊，這就會(huì)帶來結(jié)構(gòu)中的變化。但是由于不具備開放性，因此也無法滿足軟件無線電技術(shù)的要求。鑒于此，人們在PC技術(shù)發(fā)展中受到啟發(fā)，提出了基于總線互連的系統(tǒng)，在相應(yīng)系統(tǒng)中應(yīng)用VME總線標(biāo)準(zhǔn)。尤其在軟件無線電系統(tǒng)中，通過應(yīng)用VWE總線標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)一步支持軟件無線電的擴(kuò)展性、開放性平臺(tái)發(fā)展；5）寬帶模數(shù)（A/D）或者數(shù)模（D/A）轉(zhuǎn)換。在軟件無線電系統(tǒng)中，最理想的ADC位置應(yīng)該與射頻天線盡量靠近，以此更精準(zhǔn)地接收模擬信號(hào)，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)換，最大限度獲得可編程性。在A/D或者D/A技術(shù)轉(zhuǎn)換中，應(yīng)考慮以下幾點(diǎn)要素：量化噪聲、采樣方式、采樣效率、數(shù)值與效應(yīng)等。當(dāng)前，在軟件無線電系統(tǒng)的A/D或者D/A技術(shù)中，最大的困擾就是ADC采樣速率難以滿足軟件無線電的高精度、高速率要求，將成為今后努力方向。

3 軟件無線電技術(shù)在4G發(fā)展中的應(yīng)用

隨著3G技術(shù)的日益發(fā)展與成熟，目前已經(jīng)在市場運(yùn)營中取得一定成績。當(dāng)前，國際電信聯(lián)盟（ITU）已經(jīng)著手準(zhǔn)備“第四代移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)”的制定，并逐漸達(dá)成共識(shí)，將移動(dòng)通信系統(tǒng)與其他系統(tǒng)相結(jié)合，如WLAN、無線局域網(wǎng)等，4G技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。隨著4G技術(shù)的產(chǎn)生，數(shù)據(jù)傳輸效率將進(jìn)一步提高，并可提供更豐富、更廣泛的任務(wù)，最終實(shí)現(xiàn)局域網(wǎng)、廣播、電視、商業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)、藍(lán)牙等無縫銜接、兼容發(fā)展。在發(fā)展4G的諸多關(guān)鍵技術(shù)中，軟件無線電技術(shù)是承載4G發(fā)展的橋梁。隨著各種先進(jìn)技術(shù)的交疊發(fā)展，更利于降低開發(fā)風(fēng)險(xiǎn)，因此未來發(fā)展的4G技術(shù)必須滿足各種類型產(chǎn)品的需要，軟件無線電技術(shù)恰好滿足產(chǎn)品多樣性需求，既可降低開發(fā)4G的風(fēng)險(xiǎn)，又支持更多系列產(chǎn)品的開發(fā)。另外，由于軟件無線電技術(shù)減少了硅芯片的應(yīng)用，可有效降低成本，更利于推廣使用。在4G技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)支持方面，由于通信系統(tǒng)選擇的是基于IP全分組形式基礎(chǔ)上的數(shù)據(jù)傳輸流，因此IPv6將成為下一代的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。總之，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)以及微電子技術(shù)的快速發(fā)展，必然能夠有效解決軟件無線電技術(shù)發(fā)展中遇到的困難，讓軟件無線電技術(shù)在未來4G通信技術(shù)中獲得更好的發(fā)展空間。

參考文獻(xiàn)

[1]Test Method for Frequency Hopping Radio Based on Software Radio. Proceedings of 6th International Symposium on Test and Measurement(Volume 8)，2005：156-158.

篇2

摘要：文章提出了運(yùn)用軟件無線電、有線及無線高速網(wǎng)絡(luò)、云計(jì)算等技術(shù)等3項(xiàng)新技術(shù)相結(jié)合的全新的無線電監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)想、框架及應(yīng)用模式，一改傳統(tǒng)無線電監(jiān)測基礎(chǔ)思想和模式，為新一代的無線電監(jiān)管技術(shù)及體系的發(fā)展提供參考。

關(guān)鍵詞：軟件無線電；無線電監(jiān)測；云計(jì)算

Abstract: This paper describes a new radio monitoring system that is different to traditional radio monitoring systems. In this paper, the architecture and application model are discussed. The radio monitoring system combines software-defined radio (SDR), wired and wireless high-speed network, and cloud computing technologies. It is a reference for new-generation radio monitoring technology and system development.

Key words: software-defined radio(DSR); radio monitoring; cloud computing

隨著無線電通信應(yīng)用的日益廣泛、電磁環(huán)境日趨復(fù)雜，無線電監(jiān)管的工作難度也在持續(xù)不斷地增加。無線電監(jiān)管工作的有效性直接影響著無線電頻譜資源的有效使用、民用日常通信需求的保障、國家機(jī)器的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，甚至在戰(zhàn)時(shí)環(huán)境下會(huì)決定軍隊(duì)及國家的安危，因此世界各國都非常重視無線電監(jiān)管工作。當(dāng)代無線通信的復(fù)雜性和設(shè)備的廣泛性對監(jiān)管工作的有效性提出了更高的要求，因此各國都建有自己的監(jiān)管機(jī)構(gòu)和技術(shù)體系，如：美國設(shè)有一個(gè)監(jiān)控中心、13個(gè)監(jiān)測站；中國設(shè)立中央、省、地市3級(jí)管理和監(jiān)測建制機(jī)構(gòu)，并建有短波、衛(wèi)星、超短波3張監(jiān)測網(wǎng)，部分監(jiān)測網(wǎng)設(shè)有多個(gè)遙控監(jiān)測站[1]。小到一場考試、中到舉辦一場活動(dòng)的（如北京奧運(yùn)會(huì)、上海世博會(huì)等）保障、大到國家安全保衛(wèi)均納入無線電監(jiān)管行為中。

當(dāng)前用于無線電監(jiān)管的主要設(shè)備有掃頻儀、寬頻接收機(jī)、定向天線等（衛(wèi)星監(jiān)測除外），主要對無線電發(fā)射的基本參數(shù)，如對頻率、電平、示向度、仰角、測向質(zhì)量等系統(tǒng)地進(jìn)行測量、傳輸；調(diào)查、記錄有關(guān)干擾源、背景噪聲等電磁環(huán)境情況；判明并解決干擾問題；保護(hù)合法無線電臺(tái)站用戶的權(quán)益；查處非法無線電臺(tái)站的干擾等。這樣的傳統(tǒng)模式鑒于歷史傳承及技術(shù)發(fā)展水平的限制，目前通常只記錄結(jié)果數(shù)據(jù)，而不是監(jiān)測到的某個(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)測系統(tǒng)卻無法對其進(jìn)行解碼時(shí)，則會(huì)存在無法回溯等不利情況的發(fā)生。

目前，有基于軟件無線電的無線電監(jiān)測模式[2-3]，也有基于遙測站類型的網(wǎng)絡(luò)化監(jiān)管體系，但它們均基于“結(jié)果”的應(yīng)用模式。如圖1所示，如果能在現(xiàn)場采集被監(jiān)測信號(hào)的“原始樣子”，再把該信號(hào)數(shù)據(jù)直接送到監(jiān)測中心存儲(chǔ)，并使用大型計(jì)算機(jī)對其進(jìn)行分析，甚至可以在任何需要時(shí)對采集到的信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行二次、三次分析，就能夠徹底解決傳統(tǒng)模式中受限于設(shè)備、不可回溯等重要缺陷，使無線電監(jiān)管體系上升到一個(gè)前所未有的高度。這種設(shè)想目前在全球范圍內(nèi)仍是一個(gè)空白。

隨著高性能的軟件無線電接收機(jī)、越來越廣泛和高速的互聯(lián)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，這種全新的監(jiān)管模式將逐漸成為一種可能。傳統(tǒng)無線電監(jiān)測模式和設(shè)想的云無線電監(jiān)測模式對比如表1所示。

1 監(jiān)測模式架構(gòu)設(shè)想

基于上述設(shè)想可以看出：使用高性能的軟件無線電接收機(jī)可以得到目標(biāo)現(xiàn)場信號(hào)的完整采樣，通過超高速互聯(lián)網(wǎng)可以將將信號(hào)的原始采樣數(shù)據(jù)送往強(qiáng)大的存儲(chǔ)和計(jì)算能力的云服務(wù)，這樣以來原始采樣數(shù)據(jù)就能夠完全存儲(chǔ)，并利用軟件無線電的處理思想進(jìn)行后期分析。無線電監(jiān)控將會(huì)實(shí)現(xiàn)從“分散的結(jié)果樣本”到“原始的數(shù)字底片”+“強(qiáng)大的后期分析”的質(zhì)的跨越。

在信號(hào)處理上，傳統(tǒng)的無線電監(jiān)測是讀取監(jiān)測儀器的處理結(jié)果而不是得到信號(hào)的原始信息，新模式獲取的是信號(hào)的原始采樣結(jié)果。這好比數(shù)碼相機(jī)是輸出一張已經(jīng)在相機(jī)內(nèi)部處理和壓縮過的JPG圖片，還是一張RAW圖像之間的區(qū)別。很顯然，獲取到最原始的信息則會(huì)更有利于后期的處理，并且能夠得到更準(zhǔn)確的結(jié)果。

全系統(tǒng)由網(wǎng)絡(luò)無線電監(jiān)測傳感、高速互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)、云存儲(chǔ)、云計(jì)算構(gòu)成，其中主要的分析處理由云計(jì)算中心完成，包括不明信號(hào)發(fā)現(xiàn)、監(jiān)測定位、測量信號(hào)的頻率、場強(qiáng)、帶寬、調(diào)制方式、發(fā)射源位置、頻譜圖等信號(hào)特征數(shù)據(jù)分析。根系結(jié)束后可將結(jié)果即時(shí)傳送到相關(guān)機(jī)構(gòu)或者人員，以便進(jìn)行進(jìn)一步處理，如圖2所示。

1.1 基于軟件無線電的監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)

傳感器

軟件無線的電定義為：一個(gè)無線電系統(tǒng)中，天線以后就數(shù)字化，對信號(hào)的所有的、必要的處理都由存放在高速數(shù)字信號(hào)處理器中的軟件來完成。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，利用軟件來定義可以實(shí)現(xiàn)無線電臺(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。軟件無線電的主要特征是將天線接收到的信號(hào)盡早地完成模擬到數(shù)字的轉(zhuǎn)換，之后主要依靠軟件來實(shí)現(xiàn)信號(hào)的處理和應(yīng)用[4-7]。軟件無線電接收機(jī)具有很高的靈活性、大動(dòng)態(tài)范圍、高靈敏度、快速掃描（如：1 GHz/S）、高精度等性能，不僅可以作為通用接收機(jī)、更可以作為高速搜索接收機(jī)和測量接收機(jī)等，如圖3所示。

在該方案設(shè)計(jì)中，單運(yùn)用軟件無線電的這些固有特性還是不夠的，重要的是需要將模數(shù)轉(zhuǎn)換(A/D)后的數(shù)據(jù)直接送往云計(jì)算平臺(tái)，以實(shí)現(xiàn)采集到的原始信息數(shù)據(jù)“原封不動(dòng)”地被中心獲取到，而不是已經(jīng)被現(xiàn)場監(jiān)測設(shè)備“處理過”的結(jié)果。

在傳統(tǒng)的軟件無線電接收機(jī)的A/D級(jí)后增加了網(wǎng)絡(luò)通信模塊，直接將A/D后的結(jié)果數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)通信模塊發(fā)送到承載網(wǎng)絡(luò)上。另外，網(wǎng)絡(luò)無線電監(jiān)測傳感需要能接受控制中心的按需監(jiān)測需求，諸如智能波束天線的指向、監(jiān)測頻段帶寬、數(shù)據(jù)傳送上級(jí)站等全系統(tǒng)控制參數(shù)，如圖4中所示。

一個(gè)能輸出原始信號(hào)采樣信息、監(jiān)測參數(shù)受控的軟件無線電接收機(jī)，可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的監(jiān)測設(shè)備，這就是我們需要的無線電監(jiān)測的網(wǎng)絡(luò)傳感器。我們可以將它放置在我們想要放置的地方，同時(shí)接受中心的控制進(jìn)行檢測，并為監(jiān)測中心“如實(shí)”地送回了監(jiān)測目標(biāo)現(xiàn)場原始信號(hào)的完整采樣信息，從而被稱為監(jiān)測體系中的“千里眼”。

1.2 承載監(jiān)管系統(tǒng)的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)傳輸

鏈路

要將實(shí)時(shí)高速的監(jiān)測原始結(jié)果數(shù)據(jù)送到云端，需要有高速可靠的網(wǎng)絡(luò)承載整個(gè)監(jiān)測體系中各個(gè)模塊的互連任務(wù)。

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)經(jīng)過四十多年的發(fā)展，系統(tǒng)和系統(tǒng)之間、區(qū)域間的互聯(lián)從起初的很困難到廣域、城域網(wǎng)的廣泛，接入方式和接口形式從起初的五花八門到現(xiàn)在以以太網(wǎng)為主，速度從幾K提升到10 Mbit/s、100 Mbit/s、1000 Mbit/s、10 Gbit/s、并將步入40/100 Gbit/s[8]，無線局域網(wǎng)絡(luò)技術(shù)也有了高速的發(fā)展，速度在802.11 n上已經(jīng)能達(dá)到300 Mbit/s并且開始展望600 Mbit/s，可以預(yù)期在不久的將來無線局域網(wǎng)將會(huì)有更高的接入速度，如圖5中所示。

目前主流的千兆以太網(wǎng)和802.11n 300 Mbit/s無線局域網(wǎng)的實(shí)際有效傳輸?shù)膸挒?00 Mbit/s以及80 Mbit/s左右。使用無線網(wǎng)絡(luò)足夠本地局域范圍內(nèi)的幾路軟件無線電監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)傳感器無線連接，而到了有線千兆網(wǎng)絡(luò)后足以承載多達(dá)數(shù)十路匯聚后的傳輸任務(wù)。

1.3 監(jiān)管體系云計(jì)算平臺(tái)

云計(jì)算，是一種基于互聯(lián)網(wǎng)的計(jì)算方式，通過這種方式，共享的軟硬件資源和信息可以按需提供給計(jì)算機(jī)和其他設(shè)備。云計(jì)算的核心思想是將大量用網(wǎng)絡(luò)連接的計(jì)算資源統(tǒng)一管理和調(diào)度，構(gòu)成一個(gè)計(jì)算資源池向用戶按需服務(wù)[9-10]。

本方案設(shè)計(jì)中云計(jì)算承擔(dān)著全監(jiān)測網(wǎng)監(jiān)測管控、高速數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、監(jiān)測分析等主要功能，在整個(gè)監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)中大量的軟件無線電監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)傳感器會(huì)生成大量的監(jiān)測原始信號(hào)采樣信息送往云計(jì)算中心，由一個(gè)控制中心加若干個(gè)云計(jì)算節(jié)點(diǎn)來完成整大負(fù)荷計(jì)算及分析任務(wù)。

其中，海量監(jiān)測原始數(shù)據(jù)保存可能會(huì)成為系統(tǒng)最大的瓶頸。隨著中央處理器(CPU)及周邊芯片組和高速大容量存儲(chǔ)器件的發(fā)展，新一代的內(nèi)存數(shù)據(jù)庫容量可以達(dá)到TB級(jí)、吞吐速度可以達(dá)到每秒GB級(jí)，高于傳統(tǒng)磁盤陣列幾個(gè)數(shù)量級(jí)。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)可以采用內(nèi)存數(shù)據(jù)庫來完成高速的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)收集，并根據(jù)需要直接在內(nèi)存數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行高速分析，最后將有效的信息數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存到實(shí)體磁盤存儲(chǔ)陣列，如圖6所示。

1.4 監(jiān)管控制系統(tǒng)及監(jiān)測分析軟件群

由一個(gè)或多個(gè)云計(jì)算節(jié)點(diǎn)擔(dān)負(fù)監(jiān)測網(wǎng)的監(jiān)測分析任務(wù)，可以采用由市級(jí)計(jì)算中心擔(dān)負(fù)，或省、市兩級(jí)計(jì)算中心擔(dān)負(fù)，甚至國家、省、市3級(jí)計(jì)算中心聯(lián)合擔(dān)負(fù)的組合方式。

全網(wǎng)監(jiān)測工作受控并協(xié)調(diào)于監(jiān)測控制中心的系統(tǒng)控制軟件，各個(gè)分節(jié)點(diǎn)可以分開承擔(dān)不同區(qū)域的無線電監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)傳感器的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、計(jì)算工作，也可以擔(dān)負(fù)前期實(shí)時(shí)分析或后續(xù)分析等不同階段的分析任務(wù)等。

監(jiān)測分析軟件群需具備可加載、組件化、可組裝等特性，以實(shí)現(xiàn)對被監(jiān)測無線電信號(hào)的全方位、多角度分析。組件需包含：用于數(shù)據(jù)接收和存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)采集軟件；基于頻譜掃描、頻譜分析、頻率活動(dòng)特性分析等各種基帶信號(hào)分析軟件；用于基礎(chǔ)信號(hào)處理的降噪處理軟件、數(shù)字變頻軟件等；用于信號(hào)解調(diào)的調(diào)制模式識(shí)別軟件、各種模式解調(diào)插件等；用于結(jié)果信號(hào)的降噪處理軟件、信號(hào)變換軟件等；同時(shí)需要有用于結(jié)果記錄及分析統(tǒng)計(jì)的后續(xù)結(jié)果數(shù)據(jù)處理軟件等；基于分析結(jié)果應(yīng)用的結(jié)果通信、分發(fā)、指令指揮等軟件[11-12]。

全套的軟件架構(gòu)和通信、監(jiān)測傳感器構(gòu)成了完整的監(jiān)測系統(tǒng)。

2監(jiān)測應(yīng)用模式格局

在實(shí)現(xiàn)基于軟件無線電網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測傳感器、高速互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)和云計(jì)算平臺(tái)的無線電監(jiān)管體系網(wǎng)絡(luò)后，無線電監(jiān)測工作將會(huì)一改依賴于傳統(tǒng)的監(jiān)測設(shè)備多點(diǎn)布設(shè)困難、設(shè)備投入大、受“結(jié)論”限制等困惑。我們可以將一個(gè)或多個(gè)軟件無線電網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測傳感器放置在有利于進(jìn)行監(jiān)測的地點(diǎn)，進(jìn)而可以通過網(wǎng)絡(luò)將監(jiān)測到的原始信號(hào)數(shù)據(jù)送回監(jiān)測中心，并依托中心強(qiáng)大的存儲(chǔ)和計(jì)算平臺(tái)對原始信號(hào)完整采樣信息進(jìn)行綜合分析并實(shí)現(xiàn)監(jiān)測。

2.1 局部保障應(yīng)用模式

傳統(tǒng)的局部小范圍保障，如考場監(jiān)測、小型活動(dòng)保障等，基本采用無線電移動(dòng)監(jiān)測車作為臨時(shí)中心、多個(gè)監(jiān)測人員使用便攜監(jiān)測設(shè)備配合的方式來完成，這種模式的缺點(diǎn)是顯而易見的，如：移動(dòng)監(jiān)測車因?yàn)楝F(xiàn)場安排原因可能無法進(jìn)入現(xiàn)場的最佳位置；監(jiān)測工作主要依靠人員的臨場判斷完成，如考試一類的活動(dòng)往往于多場地之間同時(shí)開展，監(jiān)測車、檢測設(shè)備以及監(jiān)測人員等卻難以滿足保障需求等等。

在本設(shè)計(jì)方案中，可采用多個(gè)無人值守網(wǎng)絡(luò)無線電監(jiān)測傳感器合理布置在現(xiàn)場合適的位置，如房頂?shù)哪硯讉€(gè)有利監(jiān)測的角落等，移動(dòng)監(jiān)測車可以停留在，擔(dān)負(fù)網(wǎng)絡(luò)無線電監(jiān)測傳感器的通信橋接和現(xiàn)場信號(hào)的初級(jí)處理。甚至可以無需移動(dòng)監(jiān)測車，而將多個(gè)網(wǎng)絡(luò)無線電監(jiān)測傳感器的通信直接匯聚到現(xiàn)場的某個(gè)互聯(lián)接入點(diǎn)上，實(shí)現(xiàn)和監(jiān)測中心的聯(lián)網(wǎng)工作。現(xiàn)場處置人員可以由相關(guān)部門執(zhí)法人員去完成。一方面監(jiān)測工作質(zhì)量可以得到有效保障，另一方面可以節(jié)省大量的人力和物力，使資源消耗降到最低。

圖7、圖8分別為局部臨時(shí)保障區(qū)域系統(tǒng)工作原理示意圖和現(xiàn)場布置圖，其中假設(shè)現(xiàn)場不允許或不方便使用有線連接，這時(shí)則可以使用高速無線網(wǎng)橋來橋接各個(gè)網(wǎng)絡(luò)無線電監(jiān)測傳感器和移動(dòng)監(jiān)測車之間的信號(hào)通信。

2.2 區(qū)域監(jiān)測應(yīng)用模式

在區(qū)域中的合適位置設(shè)置多個(gè)相對固定的網(wǎng)絡(luò)無線電監(jiān)測傳感器，可以對整個(gè)監(jiān)測區(qū)域進(jìn)行日常不間斷監(jiān)測，也會(huì)使某些臨時(shí)任務(wù)變得更為簡單、有效。包括：日常無線電波監(jiān)聽、測量、測向和定位、電臺(tái)識(shí)別、干擾識(shí)別、電磁環(huán)境監(jiān)測等；驗(yàn)證正常的無線電臺(tái)站的技術(shù)參數(shù)和操作特性，確定是否遵守執(zhí)照核定的項(xiàng)目；監(jiān)測有關(guān)頻譜的占用情況，進(jìn)行有關(guān)頻率、發(fā)射功率、天線增益、調(diào)制類型、占用帶寬、信道載荷和占用度、場強(qiáng)等的測量，進(jìn)行有關(guān)的信號(hào)與系統(tǒng)分析等。在以計(jì)算機(jī)系統(tǒng)集中處理、軟件為主的模式下這一切功能需求的實(shí)現(xiàn)將會(huì)得到有效支撐。如圖9所示，在地級(jí)市臺(tái)州市范圍內(nèi)的幾個(gè)制高點(diǎn)部署無線電監(jiān)測傳感器，在市無線電管理中心即可實(shí)現(xiàn)全市范圍內(nèi)無線電監(jiān)測。

2.3 應(yīng)用展望

監(jiān)測區(qū)域的大小和網(wǎng)絡(luò)無線電監(jiān)測傳感器的性能指標(biāo)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的I/O指標(biāo)和計(jì)算中心的處理能力成比例關(guān)系，當(dāng)需要將這種模式布置到更大的范圍時(shí)，可以預(yù)見的是需要有大量的網(wǎng)絡(luò)無線電監(jiān)測傳感器、覆蓋更為廣泛的互聯(lián)接入服務(wù)、更為龐大的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)能力、更為強(qiáng)大的計(jì)算能力以及更高效的無線電監(jiān)控算法和龐大的軟件系統(tǒng)。

3結(jié)束語

隨著無線電應(yīng)用的日益廣泛、電磁環(huán)境的日趨復(fù)雜，無線電監(jiān)管的工作難度也在持續(xù)不斷地增加，基于目標(biāo)現(xiàn)場的信號(hào)完整采樣、并將原始采樣數(shù)據(jù)完全存儲(chǔ)、以軟件無線電的處理思想進(jìn)行后期分析，都將會(huì)給無線電監(jiān)管工作帶來質(zhì)的改變。這種全新的監(jiān)管模式隨著高性能的軟件無線電接收機(jī)、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。

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收稿日期：2012-03-28

篇3

軟件無線電作為近年來通信技術(shù)發(fā)展的一項(xiàng)最新的研究成果和重要的發(fā)展領(lǐng)域，是現(xiàn)代化軟件操作的無線電通信，因此信號(hào)的復(fù)雜程度越來越高。本文針對無線電信號(hào)的模擬技術(shù)，借助軟件無線電的思想，利用直接數(shù)字頻率合成（DDs）為中心，構(gòu)建一個(gè)能夠通用的軟件平臺(tái)，通過利用各種軟件將各種復(fù)雜的信號(hào)模擬出來。這種方式能夠模擬出信號(hào)，且實(shí)現(xiàn)的路徑比較簡單。文章最后利用脈沖壓縮雷達(dá)設(shè)計(jì)出硬件平臺(tái)，測量的結(jié)果顯示該方式設(shè)計(jì)合理有效，具有較高的技術(shù)價(jià)值。

【關(guān)鍵詞】軟件無線電信號(hào) 直接數(shù)字頻率合成 模擬技術(shù) 應(yīng)用

近年來隨著微電子等技術(shù)的發(fā)展，無線通信技術(shù)發(fā)生了一個(gè)短暫的變化過程，實(shí)現(xiàn)了從單工到移動(dòng)通信之間的轉(zhuǎn)變。通信體制和標(biāo)準(zhǔn)較高，再加上通信行業(yè)的競爭比較激烈，造成了資源的利用緊張。隨著無線通信技術(shù)的發(fā)展，新的系統(tǒng)和標(biāo)準(zhǔn)層次也相應(yīng)的產(chǎn)生。本文通過高性能的直接數(shù)字合成芯片模擬出軟件無線電信號(hào)。

1 硬件平臺(tái)的關(guān)鍵器件

本次研究用到的關(guān)鍵器件有AD9858和XC2V500 6FG256C。AD9858包含10為數(shù)模轉(zhuǎn)換器，能夠寄存32位可編程頻率，具有自動(dòng)頻率掃描的功能。AD9858工作模式主要分為3種，能夠?qū)崿F(xiàn)頻率掃描、單音頻和全睡眠模式。三種不同的工作模式下，AD9858能夠產(chǎn)生不同的信號(hào)。在單音頻模式下，AD9858能夠產(chǎn)生單頻輸出信號(hào)，并且對內(nèi)含的4個(gè)頻率字寄存器進(jìn)行寄存。在頻率掃描的模式下，能夠自動(dòng)的掃描完成工作，并且不受其他寄存器時(shí)速的限制。因此無論AD9858在何種模式下工作，都能夠改變信號(hào)的頻率和相位，能夠?qū)崿F(xiàn)混合調(diào)制。

FPGA作為VirtexII系列的一種，內(nèi)含有一塊XC2V500 6FG256C，內(nèi)部的時(shí)鐘速率為420MHz，該系列內(nèi)分布有嵌入式乘法和分布式存儲(chǔ)器，能夠依據(jù)平臺(tái)的特性對信號(hào)進(jìn)行特殊處理，能夠在模擬數(shù)據(jù)的過程中未DDs提供實(shí)時(shí)的控制保障。

2 硬件平臺(tái)設(shè)計(jì)

2.1 整體結(jié)構(gòu)

普通調(diào)制信號(hào)的時(shí)域表達(dá)式為：

S（t）=α（t）cos（Ωt+θ（t）） （1）

其中角載頻為Ω。針對一個(gè)復(fù)雜的信號(hào)，高頻載波信號(hào)主要以正弦波為主，頻率和幅度發(fā)生了相應(yīng)的跳轉(zhuǎn)，其中α（t）和θ（t）作為一個(gè)調(diào)制函數(shù)，具有可變的波形、頻率和幅度等。

通過數(shù)字直接合成S（t）的復(fù)雜信號(hào)，采樣率為1GHz，數(shù)據(jù)寬度為16位，傳輸帶寬度需要16×1000M=16000MBPS，數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)深度為16×1000M=16GB/S，因此采用復(fù)雜信號(hào)方案，具有較高的成本。圖1為基本的原理結(jié)構(gòu)圖。本文主要模擬的高載波和低頻的調(diào)制信號(hào)，高頻載波信號(hào)具有較高的性能，主要是通過FPGA來實(shí)現(xiàn)，調(diào)制信號(hào)被模擬出來后通過AD9858來調(diào)制，幅度脈沖調(diào)制函數(shù)信號(hào)通過數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器自動(dòng)調(diào)制，這樣能夠降低軟件的要求，減少計(jì)算量。

2.2 高頻載波的發(fā)生

在設(shè)計(jì)時(shí)AD9858采用1GHZ，讀寫數(shù)據(jù)采用并口方式，設(shè)置vhuAD9858的外部選擇信號(hào)，輸出的頻率達(dá)到350MHz，通過混頻的方式進(jìn)行變頻。頻率的控制能夠進(jìn)行中央處理單元的實(shí)現(xiàn)，能夠?qū)㈩l率字寄存在寄存器中，得到頻率控制字：

FTW=（Fo×2N）/SYSCLK （2）

其中SYSCLK為參考時(shí)鐘。

高頻載波不僅能夠利用單純地連續(xù)波輸出，還能夠?qū)崿F(xiàn)頻率的轉(zhuǎn)變，實(shí)現(xiàn)頻率的掃描，模擬出復(fù)雜的信號(hào)。通過改變AD9858頻率相位字能夠?qū)崿F(xiàn)頻率捷變和頻率相位的調(diào)制，AD9858采用并口的方式傳輸數(shù)據(jù)，需要改變AD9858的每一個(gè)相位，實(shí)現(xiàn)最短的傳輸時(shí)間，傳送的次數(shù)至少達(dá)到72ns。在改變頻率時(shí)能夠經(jīng)過1個(gè)參考周期，時(shí)間為83ns，這樣從頻率的觸發(fā)到輸出需要的時(shí)間也就是芯片轉(zhuǎn)變時(shí)間的總和，數(shù)值為155ns。本文的設(shè)計(jì)需要將時(shí)間控制在100ns以內(nèi)。利用AD9858的直接掃描功能，將掃描的頻率相位控制為1，并且使用累加的功能進(jìn)行頻率的再次掃描。

2.3 復(fù)雜信號(hào)模擬發(fā)生

載波頻率的相位調(diào)制需要將信號(hào)直接輸入到AD9858中，AD9858控制FPGA把調(diào)制的信號(hào)直接進(jìn)行及時(shí)的運(yùn)算，將數(shù)據(jù)發(fā)送給AD9858進(jìn)行信號(hào)輸出，如果調(diào)制載波的幅度脈沖，需要通過DAC將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)化成模擬信號(hào)，然后輸入到AGC電路中，實(shí)現(xiàn)對幅度脈沖的調(diào)制。

3 應(yīng)用脈沖壓縮雷達(dá)信號(hào)模擬實(shí)例研究

3.1 脈沖壓縮雷達(dá)

在現(xiàn)代雷達(dá)中脈沖壓縮體制具有大時(shí)寬帶寬積，能夠在探測中提高自身的能力，提高測量距離的分辨力，并且不受其他信號(hào)的干擾。目前常應(yīng)用的有FSK（頻率編碼信號(hào)）、NLFM（非線性調(diào)頻信號(hào)）以及線性調(diào)頻信號(hào)（LFM）等本文主要應(yīng)用的脈沖壓縮雷達(dá)為線性調(diào)頻信號(hào)，該類型的信號(hào)具有良好的處理能力，過程簡單，具有多普勒特性。

3.2 線性調(diào)頻脈沖信號(hào)模擬

圖2為線性調(diào)頻信號(hào)，主要對連續(xù)波在時(shí)域內(nèi)進(jìn)行調(diào)頻和調(diào)幅，本次設(shè)計(jì)主要是針對AD9858的線性掃描功能，能夠直接生成線性的載波信號(hào)，使用FPGA直接生成復(fù)包脈沖信號(hào)。

脈沖序列在FPGA中能夠控制每個(gè)脈沖的周期和脈沖的寬度、個(gè)數(shù)，并且根據(jù)序列的要求，將每個(gè)序列的頻率字、脈沖的寬度、個(gè)數(shù)等存入到RAM中，進(jìn)行模擬時(shí)能夠?qū)⑦@些內(nèi)容轉(zhuǎn)移到寄存器中，如計(jì)數(shù)寄存器、脈沖寬度寄存器等。一個(gè)周期為累加器溢出一次，控制好RAM地址，讀取脈沖的參數(shù)值，實(shí)現(xiàn)具有控制功能的脈沖輸出。AD9858線性調(diào)頻的控制在FPGA中完成，實(shí)現(xiàn)脈沖信號(hào)的輸送。AD9858線性調(diào)頻的參數(shù)經(jīng)過中央處理單元存入到FPGA寄存器中，并且在寄存器中按照一定的順序輸出脈沖信號(hào)，完整整個(gè)的線性調(diào)頻脈沖信號(hào)的模擬。

在電路設(shè)計(jì)和調(diào)試完成后，對多個(gè)復(fù)雜的信號(hào)進(jìn)行模擬，采用頻譜分析儀，脈沖壓縮雷達(dá)的起始頻率為310MHz，頻偏為10MHz，頻率增加幅度為-10MHz，脈沖的周期為20us，脈寬為10us。測試的結(jié)果顯示輸出的最高頻率為350MHz，掃描的時(shí)間為50ns，中心頻率為300MHz，頻率的寬度為100MHz。

4 結(jié)論

基于DDs的設(shè)計(jì)方案能夠以數(shù)字的形式對復(fù)雜信號(hào)進(jìn)行模擬，具有較高的性價(jià)比，操作簡單，提高了電路的性能，滿足了硬件的要求，具有良好的應(yīng)用效果。隨著無線通信技術(shù)的發(fā)展，需要開發(fā)更多的信號(hào)模擬技術(shù)，不斷的克服缺點(diǎn)和弊端，提高技術(shù)的實(shí)用價(jià)值。

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篇4

【關(guān)鍵詞】軟件無線電；智能天線；波束形成

0.引言

隨著信息化社會(huì)的發(fā)展，移動(dòng)通信信號(hào)頻譜密度越來越高，如何消除多址干擾（MAI）、共信道干擾（CCI）以及多徑衰落的影響成為提高無線通信系統(tǒng)性能時(shí)要考慮的主要因素?；谲浖o線電的智能天線具有自動(dòng)地適應(yīng)環(huán)境變化，增強(qiáng)系統(tǒng)有用信息的檢測能力，優(yōu)化天線方向圖，并能有效地跟蹤有用信號(hào)，抑制和消除干擾及噪聲，從而保持系統(tǒng)性能在某種準(zhǔn)則下處于最佳狀態(tài)。使用軟件設(shè)計(jì)完成自適應(yīng)算法更新，可以在不改變硬件配置前提下增加系統(tǒng)的靈活性[1]。

1.軟件無線電的基本概念

軟件無線電是以現(xiàn)代通信理論為基礎(chǔ)，以數(shù)字信號(hào)處理為核心，以微電子技術(shù)為支撐，以具有開放性、標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的通用硬件為平臺(tái)[2]，通過配置不同應(yīng)用軟件來適應(yīng)不同用戶、不同應(yīng)用環(huán)境的不同需求，實(shí)現(xiàn)各種無線電功能的無線通信系統(tǒng)。

軟件無線電主要由天線、射頻前端、寬帶A/D-D/A轉(zhuǎn)換器、通用和專用數(shù)字信號(hào)處理器以及各種軟件組成。軟件無線電的天線一般要覆蓋比較寬的頻段，要求每個(gè)頻段的特性均勻，以滿足各種業(yè)務(wù)需求。射頻(RF)前端在發(fā)射時(shí)主要完成上變頻、濾波、功率放大等任務(wù)，接收時(shí)實(shí)現(xiàn)濾波、放大、下變頻等功能。模擬信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化后的處理任務(wù)全由數(shù)字信號(hào)處理(DSP)軟件承擔(dān)。為了減輕通用DSP的處理壓力，通常將A/D轉(zhuǎn)換器傳來的數(shù)字信號(hào)，經(jīng)過專用數(shù)字信號(hào)處理器件處理，降低數(shù)據(jù)流速率，并將信號(hào)變至基帶后，送給通用DSP進(jìn)行處理。

軟件無線電具有很強(qiáng)的靈活性，可以通過增加軟件模塊，方便地增加新功能。在軟件無線電中，諸如信道帶寬、調(diào)制及編碼等都可以進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，以適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)和環(huán)境、網(wǎng)絡(luò)通信負(fù)荷及用戶需求的變化。軟件無線電具有較強(qiáng)的開放性，由于采用標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化結(jié)構(gòu)，其硬件可以隨器件和技術(shù)的發(fā)展而更新或擴(kuò)展，軟件也可以隨需要不斷升級(jí)。由于軟件無線電所具有的靈活性、開放性等特點(diǎn)，使其不僅在無線通信領(lǐng)域得了應(yīng)用，而且在電子戰(zhàn)、雷達(dá)、信息化家電等領(lǐng)域得到推廣。

2．智能天線的結(jié)構(gòu)和基本原理

圖1 智能天線的結(jié)構(gòu)

智能天線利用現(xiàn)代數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)，選擇合適的自適應(yīng)算法，動(dòng)態(tài)形成空間定向波束，使天線主波束對準(zhǔn)用戶信號(hào)到達(dá)方向，旁瓣或零陷對準(zhǔn)干擾信號(hào)到達(dá)方向，從而達(dá)到充分利用移動(dòng)用戶信號(hào)來抵消或最大程度的抑制干擾信號(hào)的目的，其典型結(jié)構(gòu)如圖1所示，主要由天線陣列、射頻前端、A/D轉(zhuǎn)換器、自適應(yīng)信號(hào)處理器和接口電路等組成。當(dāng)系統(tǒng)處于接收狀態(tài)時(shí)，由各個(gè)天線單元接收到的信號(hào)，首先經(jīng)過射頻前端進(jìn)行濾波、放大、下變頻等處理后，再進(jìn)行A/D變換，送入自適應(yīng)信號(hào)處理器與一組復(fù)加權(quán)系數(shù)進(jìn)行加權(quán)處理（實(shí)現(xiàn)接收信號(hào)與權(quán)矢量之間的內(nèi)積運(yùn)算），從而產(chǎn)生波束輸出。

智能天線不同于常規(guī)的扇區(qū)天線和天線分集方法，它可以為每個(gè)用戶提供一個(gè)很窄的定向波束，使信號(hào)在有限的方向區(qū)域發(fā)送和接收，充分利用了信號(hào)發(fā)射功率，降低了信號(hào)全向發(fā)射帶來的電磁污染與相互干擾。

3．自適應(yīng)波束形成算法簡介

智能天線所處理的信號(hào)是在時(shí)域、頻域上完全重疊，只在空域上分離(來自不同方向)的多路信號(hào)，智能天線所起的作用實(shí)質(zhì)上就是—個(gè)空域?yàn)V波器。自適應(yīng)波束形成算法是將天線與數(shù)字處理技術(shù)相結(jié)合，利用空間特性來改進(jìn)接收系統(tǒng)輸出信噪比，通過軟件編程在自適應(yīng)信號(hào)處理器上實(shí)現(xiàn)的。它不用對硬件做任何操作，只需要通過修改軟件，就可以方便新系統(tǒng)，以適應(yīng)不同環(huán)境和不同場合的要求。采用自適應(yīng)波束形成技術(shù)的智能天線可通過自適應(yīng)算法調(diào)整權(quán)值，任意改變方向圖，在有用信號(hào)方向形成主波束，而在其它用戶方向增益較低或零陷，減少了其它用戶所引起的多址干擾，同時(shí)還可以降低接收信號(hào)的衰落程序，提高系統(tǒng)性能。

從是否需要參考信號(hào)（導(dǎo)頻序列或?qū)ьl信道）的角度，自適應(yīng)算法一般分為非盲算法、盲算法兩類。非盲算法是指需借助參考信號(hào)的算法，此時(shí)收端知道發(fā)送的是什么，進(jìn)行算法處理時(shí)要么先確定信道響應(yīng)再按一定準(zhǔn)則（如迫零準(zhǔn)則[4]）確定各加權(quán)值，要么直接按一定的準(zhǔn)則確定或逐漸調(diào)整權(quán)值，以使智能天線輸出與已知輸入最大相關(guān)，常用的相關(guān)準(zhǔn)則有MMSE(最小均方誤差)、LMS(最小均方)和LS(最小二乘)等。盲算法則無需發(fā)端傳送已知的導(dǎo)頻信號(hào)，判決反饋算法是一類較特殊的算法，收端自己估計(jì)發(fā)送的信號(hào)并以此為參考信號(hào)進(jìn)行上述處理，但需注意的是應(yīng)確保判決信號(hào)與實(shí)際傳送的信號(hào)間有較小差錯(cuò)。 非盲算法相對盲算法而言，通常誤差較小，收斂速度也較快，但需浪費(fèi)一定的系統(tǒng)資源。

4.結(jié)束語

采用軟件無線電實(shí)現(xiàn)智能天線,因?yàn)椴恍枰獙τ布M態(tài)進(jìn)行任何改變，所以系統(tǒng)具有易維護(hù)、易應(yīng)用的操作環(huán)境，可以提高系統(tǒng)的運(yùn)用彈性和擴(kuò)充能力。將智能天線用于移動(dòng)通信系統(tǒng)，可增大信道容量，提高系統(tǒng)可靠性，擴(kuò)大基站覆蓋范圍、降低鄰道干擾等。但是智能天線引入使得對元器件性能要求更高，增加系統(tǒng)的復(fù)雜性以及波束賦形的性能導(dǎo)致移動(dòng)速度受限等。

【參考文獻(xiàn)】

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［2］張辰光.軟件無線電在智能天線中的應(yīng)用[J].現(xiàn)代電子技術(shù),2007，30(1)：50-51,60.

篇5

軟件無線電是近幾年來提出的一種實(shí)現(xiàn)無線通信的新概念和體制。它的核心是將寬帶ND和D／A變換器盡可能靠近天線，而電臺(tái)功能盡可能地采用軟件進(jìn)行定義。軟件無線電把硬件作為無線通信的基本平臺(tái)，對于無線通信功能盡可能用軟件來實(shí)現(xiàn)。這樣，無線通信系統(tǒng)具有很好的通用性、靈活性，使系統(tǒng)互聯(lián)和升級(jí)變得非常方便，這很可能使軟件無線電成為繼模擬通信到數(shù)字通信和固定通信到移動(dòng)通信之后的無線通信領(lǐng)域的第三次突破。

以現(xiàn)代通信理論為基礎(chǔ)，以數(shù)字信號(hào)處理為核心，以微電子技術(shù)為支撐的軟件無線電技術(shù)自從提出以來，便引起了包括軍事通信、個(gè)人移動(dòng)通信、微電子以及計(jì)算機(jī)等電子領(lǐng)域的特別關(guān)注和廣泛興趣。尤其是在最近幾年突飛猛進(jìn)的發(fā)展成長，逐漸壯大，更加使得人們普遍認(rèn)為軟件無線電技術(shù)將促進(jìn)無線通信，甚至整個(gè)無線電領(lǐng)域產(chǎn)生重大變革，并由此推動(dòng)電子信息技術(shù)的快速發(fā)展，最終在全世界范圍內(nèi)形成巨大的軟件無線電產(chǎn)業(yè)市場，帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益，推動(dòng)社會(huì)和技術(shù)進(jìn)步。

軟件無線電突破了傳統(tǒng)的無線電臺(tái)以功能單一、可擴(kuò)展性差的硬件為核心的設(shè)計(jì)局限性，強(qiáng)調(diào)以開放性的最簡硬件為通用平臺(tái)，盡可能地用可升級(jí)、可重配置的應(yīng)用軟件來實(shí)現(xiàn)各種無線電功能的設(shè)計(jì)新思路。

通信的需求是軟件無線電進(jìn)步與發(fā)展的巨大驅(qū)動(dòng)力。它是解決目前無線通信系統(tǒng)多標(biāo)準(zhǔn)、多模式兼容工作以及相互操作性和多系統(tǒng)共享頻率資源等問題的最好途徑。

軟件無線電技術(shù)的特點(diǎn)

1、具有完全可編程的特性，包括可編程的天線波段、信道接入方式、信道調(diào)制解調(diào)、數(shù)據(jù)速率大小等，通過軟件提供指令，實(shí)現(xiàn)控制和操作、管理和維護(hù)功能；

2、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)通用，功能實(shí)現(xiàn)靈活，改進(jìn)和更新也很方便快捷。高速A／D／A實(shí)為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)接口，其作用是將RF／IF部分和通用的數(shù)字／軟件部分連接起來。只要它們的帶寬和處理能力滿足系統(tǒng)要求，都具有很好的通用性；

3、使得不同系統(tǒng)之間相互操作成為可能；

4、復(fù)用的優(yōu)勢，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的一致性使得設(shè)計(jì)的模塊化思想能很好地實(shí)現(xiàn)，并且這些模塊具有良好的通用性，能在不同的系統(tǒng)及其升級(jí)時(shí)很容易地復(fù)用；

5、在軟件無線電中，軟件的生存期決定了通信系統(tǒng)的生存期。一般地，軟件開發(fā)的周期相對于硬件要短，開發(fā)費(fèi)用要低；

6、由于系統(tǒng)的主要功能都由軟件實(shí)現(xiàn)，因此可方便地采用各種新的信號(hào)處理手段提高抗干擾性能。其他諸如系統(tǒng)頻帶監(jiān)控、在線改變信號(hào)調(diào)制方式等功能的實(shí)現(xiàn)也成為可能。

軟件無線電在衛(wèi)星通信中的應(yīng)用

通信衛(wèi)星主要由天線分系統(tǒng)、通信分系統(tǒng)、電源分系統(tǒng)、控制分系統(tǒng)等部分組成。其中，通信分系統(tǒng)主要由射頻部分和轉(zhuǎn)發(fā)器等組成。射頻部分包括指令檢測、遙控設(shè)備和頻率調(diào)制、解調(diào)設(shè)備，主要用來實(shí)現(xiàn)對射頻的發(fā)射、接收、調(diào)制和解調(diào)。目前，它的調(diào)制模式、多址方式、編碼格式等一般均是固定不變的。如果采用軟件無線電技術(shù)，那么就可以通過軟件隨時(shí)改變調(diào)制模式、多址方式、編碼格式等，從而大大提高其靈活性以及抗干擾的能力。同理，在處理轉(zhuǎn)發(fā)器中也完全可以應(yīng)用軟件無線電技術(shù)，來完成寬帶的A／D及D／A轉(zhuǎn)換、調(diào)制解調(diào)以及編碼。

低軌微型衛(wèi)星通信系統(tǒng)可以提供全球性實(shí)時(shí)話音／數(shù)據(jù)通信和非實(shí)時(shí)的S&F業(yè)務(wù)。由于它已經(jīng)成為衛(wèi)星通信系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分和實(shí)現(xiàn)全球個(gè)人通信的重要手段，所以這里選舉它為典型代表來說明軟件無線電技術(shù)在衛(wèi)星通信系統(tǒng)中的應(yīng)用。將軟件無線電臺(tái)結(jié)構(gòu)的概念應(yīng)用到低軌微型衛(wèi)星通信系統(tǒng)中，將會(huì)很好地解決如不同系統(tǒng)的兼容性，互聯(lián)互通及綜合應(yīng)用等問題，促使微型衛(wèi)星通信系統(tǒng)的發(fā)展，為用戶提供更為靈活和方便的通信服務(wù)。

1、用軟件無線電技術(shù)解決微型衛(wèi)星通信系統(tǒng)的兼容性問題

近年來，各種各樣的移動(dòng)衛(wèi)星通信系統(tǒng)紛紛涌現(xiàn)出來，其中，中低軌系統(tǒng)大都采用小型衛(wèi)星。這些系統(tǒng)分別提供全球性和區(qū)域性的以話音為主的移動(dòng)衛(wèi)星通信業(yè)務(wù)。由于它們在通信體制、網(wǎng)絡(luò)組成、系統(tǒng)管理等方面互不相同，各系統(tǒng)內(nèi)的用戶終端不能直接訪問其它系統(tǒng)。目前只有通過信關(guān)和網(wǎng)關(guān)來實(shí)現(xiàn)不同衛(wèi)星系統(tǒng)之間的互連互通，但這并不是一種特別有效的解決方法，隨著新系統(tǒng)的不斷涌現(xiàn)，會(huì)使終端兼容性等問題日益嚴(yán)重。利用小型衛(wèi)星提供業(yè)務(wù)的系統(tǒng)也存在著終端兼容的要求，這一情況是由兩方面的因素造成的：

(1)為了充分利用各小型衛(wèi)星通信系統(tǒng)業(yè)務(wù)的能力，以使其運(yùn)營費(fèi)用進(jìn)一步降低，需要衛(wèi)星能夠?yàn)椴煌南到y(tǒng)用戶提供服務(wù)，同時(shí)用戶也能方便地接入各系統(tǒng)。

(2)為了降低信息的傳輸時(shí)延，S&F業(yè)務(wù)微型衛(wèi)星需要借助與其它系統(tǒng)，如地面網(wǎng)絡(luò)、同步衛(wèi)星通信系統(tǒng)等來加速其信息的傳遞。同時(shí)衛(wèi)星通信系統(tǒng)作為對地面通信網(wǎng)重要的支持和不可缺少的補(bǔ)充，其和地面通信網(wǎng)的綜合應(yīng)用問題也提出來了，目前所采用的雙模式手機(jī)只能達(dá)到兩種不同系統(tǒng)的綜合應(yīng)用要求。

由于軟件無線電臺(tái)的功能完全由軟件定義，可以程控，所以只要在處理能力、采樣速度等方面允許的條件下，就能夠利用軟件無線電臺(tái)對輸入信號(hào)的調(diào)制模式、多址方式、編碼格式進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別和解調(diào)，實(shí)現(xiàn)信息的正確接收；同時(shí)軟件無線電臺(tái)還可根據(jù)需要選用適當(dāng)?shù)奶囟ǖ耐ㄐ朋w制與特定系統(tǒng)進(jìn)行通信。軟件無線電技術(shù)利用可編程數(shù)字下變頻在基帶完成信道選取，通過基帶處理的軟件模塊不同來兼容不同的系統(tǒng)。因此，只有軟件無線電技術(shù)才能在嚴(yán)格意義上圓滿的解決系統(tǒng)兼容和綜合利用問題。

2、采用軟件無線電技術(shù)將有利于微型衛(wèi)星通信技術(shù)的更新

衛(wèi)星通信系統(tǒng)與地面系統(tǒng)的另一個(gè)重要差別是：衛(wèi)星一旦進(jìn)入運(yùn)行軌道，對衛(wèi)星的硬件部分無法進(jìn)行改動(dòng)，因此由星載硬件設(shè)備決定的技術(shù)體制就無法更新。同時(shí)微型衛(wèi)星通信的在軌壽命可達(dá)3-5年，甚至更長(因?yàn)樵S多微型衛(wèi)星采用被動(dòng)姿態(tài)控制方式)。這將嚴(yán)重制約著新技術(shù)在衛(wèi)星通信領(lǐng)域內(nèi)的及時(shí)運(yùn)用。

利用軟件無線電技術(shù)的基本思想，賦予微型通信衛(wèi)星星上處理以新的內(nèi)涵。將微型通信衛(wèi)星全部或大部分的通信功能由軟件定義，并在設(shè)計(jì)時(shí)考慮到一定的處理冗余度。那么當(dāng)需要對微型衛(wèi)星星載通信子系統(tǒng)的某些環(huán)節(jié)，如調(diào)制／解調(diào)技術(shù)、多普勒頻移校正、成形濾波等進(jìn)行改進(jìn)，只需要對其中的部分軟件進(jìn)行在軌重新加載，便可以完成原來所無法實(shí)現(xiàn)的衛(wèi)星在軌技術(shù)更新，從而達(dá)到延長衛(wèi)星技術(shù)壽命的目的。國外在這方面進(jìn)行了有益的嘗試，如Vosat-3&5、Posat-1都進(jìn)行了具有軟件無線電雛形的在軌衛(wèi)星通信體制更新試驗(yàn)，證明在軌衛(wèi)星通信體制的更新是完全可能的。按照軟件無線電的思想將會(huì)出現(xiàn)完全依賴于軟件定義的新型微型通信衛(wèi)星，其

星體具有相同或相似的硬件結(jié)構(gòu)，而根據(jù)軟件的不同將擔(dān)負(fù)不同的使命。

3、現(xiàn)階段實(shí)施方案的設(shè)想

雖然軟件無線電技術(shù)在微型衛(wèi)星通信中有著良好的應(yīng)用前景，但是由于受處理器件能力、處理技術(shù)等方面因素的限制，在現(xiàn)階段尚不能完全按照標(biāo)準(zhǔn)軟件無線電臺(tái)結(jié)構(gòu)建立一套微型衛(wèi)星通信系統(tǒng)。然而，從另一方面看，既然軟件無線電技術(shù)的優(yōu)越性已經(jīng)被業(yè)內(nèi)人士普遍認(rèn)可，現(xiàn)今只是在具體實(shí)施上遇到些困難，相信將來必定會(huì)隨著技術(shù)的進(jìn)步而逐步得到解決。

在目前的技術(shù)條件下，可以將中頻以下的功能由軟件來實(shí)現(xiàn)，而保留現(xiàn)有的射頻部分或采用可更換的射頻模塊的方法來構(gòu)造具有部分軟件無線電特色的微型衛(wèi)星通信系統(tǒng)。這一設(shè)計(jì)思想已在美國的Speak easy II(易通話II)無線電臺(tái)中得到了實(shí)踐，Speak easy II可以在程序的控制下與現(xiàn)在使用的15種無線電臺(tái)互通。根據(jù)這一思想，構(gòu)成的試驗(yàn)性低軌微型通信衛(wèi)星子系統(tǒng)的框圖如圖1所示。用戶終端的結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示。

軟件無線電在衛(wèi)星測控中的應(yīng)用

衛(wèi)星測控系統(tǒng)一般由跟蹤分系統(tǒng)、遙測分系統(tǒng)和遙控分系統(tǒng)組成。目前，我國衛(wèi)星測控設(shè)備都是由傳統(tǒng)的硬件組成，功能固定，而且各類衛(wèi)星測控系統(tǒng)的工作頻率、調(diào)制體制、編碼體制和測距體制各不相同，各種衛(wèi)星之間測控信道也不能相互通用，這樣無疑加重了研制負(fù)擔(dān)，造成資金浪費(fèi)。針對這一問題，國內(nèi)外正在利用高速A／D、DSP、高速并行總線、計(jì)算機(jī)技術(shù)以及軟件技術(shù)，對測控信道和處理終端進(jìn)行全數(shù)字化和軟件化研究開發(fā)，并且已經(jīng)取得顯著成績?，F(xiàn)今，該領(lǐng)域依然繼續(xù)朝著綜合化、數(shù)字化、軟件化的方向努力拓展邁進(jìn)，而未來最為理想的解決辦法就是采用軟件無線電技術(shù)。

在衛(wèi)星測控中，由于星上測控設(shè)備受到重量、體積、功耗和射頻頻率使用等多方面條件因素指標(biāo)的限制，因此通常采用多個(gè)副載波調(diào)制一個(gè)載波的系統(tǒng)，這些副載波可以是單一的正弦波，也可以是已調(diào)副載波。如果射頻頻率選在S波段，一般便稱之為S波段測控系統(tǒng)。與我國中、低軌道衛(wèi)星原來使用的超短波體制相比，S波段統(tǒng)一測控系統(tǒng)有著明顯的優(yōu)點(diǎn)，它將是國內(nèi)中、低軌道衛(wèi)星測控系統(tǒng)采用的主要方式。于是下面以S波段為例對星載測控信道加以分析。

1、測控系統(tǒng)引入軟件無線電技術(shù)的優(yōu)勢

測控系統(tǒng)設(shè)計(jì)首先要進(jìn)行信道設(shè)計(jì)，根據(jù)使用要求選擇系統(tǒng)的工作頻率、調(diào)制體制和基帶信號(hào)，并進(jìn)行信道功率分配以及副載波頻率干擾計(jì)算等，以便確定可靠完成信息傳輸?shù)淖罴逊绞?。由于各種衰減和噪聲不同程度的影響是客觀存在的，不同的衛(wèi)星中，調(diào)制方式以及調(diào)制參數(shù)常會(huì)有不同的選擇，引入軟件無線電技術(shù)，會(huì)產(chǎn)生下列優(yōu)點(diǎn)：

(1)在設(shè)計(jì)的同一硬件平臺(tái)上，配置不同的軟件，即可實(shí)現(xiàn)不同的具體信道設(shè)備。這樣不僅能夠加快研制進(jìn)度，而且還可以節(jié)約大量資金，避免不必要的浪費(fèi)。

(2)對于衛(wèi)星在軌運(yùn)行期間，使得通過先進(jìn)的遙控手段實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)配置更新成為可能。

2、測控信道軟件化應(yīng)按階段分步驟實(shí)施

盡管利用軟件無線電技術(shù)有上述優(yōu)點(diǎn)，但是，由于軟件無線電技術(shù)是一個(gè)新興的課題，許多體系結(jié)構(gòu)仍舊處于不穩(wěn)定的變動(dòng)之中并且受到DSP、ND等器件性能的制約，所以當(dāng)前要立刻全面實(shí)現(xiàn)理想的軟件無線電設(shè)計(jì)還有困難。比較現(xiàn)實(shí)的測控信道軟件化應(yīng)該按階段分步驟實(shí)施：

(1)首先，對傳統(tǒng)體制的模擬微波統(tǒng)一測控信道進(jìn)行數(shù)字化、軟件化。傳統(tǒng)體制的微波統(tǒng)一測控信道，傳輸信號(hào)為遙控、遙測和測距信號(hào)，一般帶寬較窄，接收機(jī)在中頻可以采用帶通采樣。

(2)其次，在測控信道軟件化過程中引入新型的測控體制，如擴(kuò)頻碼分多址與微波統(tǒng)一測控等，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)測控信道與測控終端綜合化、軟件化設(shè)計(jì)。

(3)最后，隨著DSP、FPGA等數(shù)字電路的飛速發(fā)展，寬帶的數(shù)據(jù)和跟蹤測控信號(hào)按照擴(kuò)頻碼分多址方式要想實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一載波測控信道的軟件無線電設(shè)計(jì)也將成為可能。

3、現(xiàn)階段實(shí)施方案的設(shè)想

下面針對現(xiàn)階段的具體情況，簡單介紹一種對傳統(tǒng)體制的模擬微波測控信道數(shù)字化、軟件化的方案設(shè)想。采用軟件無線電思想的測控信道原理設(shè)計(jì)框圖如圖3所示。圖中，天線、上／下變頻器、帶通濾波器等射頻部件可設(shè)計(jì)幾種通用的標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品，由于測控信號(hào)一般為窄帶信號(hào)，在中頻可用帶通采樣，這樣能夠把中頻中的帶通信號(hào)變換為較低中頻的基帶信號(hào)，而不必使用可編程的數(shù)字下變頻器，但A／D轉(zhuǎn)換器的模擬輸入帶寬應(yīng)高于被采樣的中頻信號(hào)的最高頻率。為了使產(chǎn)品具有良好的適應(yīng)性，ND的采樣頻率最好是能夠根據(jù)情況變化的不同進(jìn)行隨時(shí)重新配置。另外，對于寬帶測控信號(hào)則要采用下變頻器。

展望

未來的無線通信系統(tǒng)將是多制式、多模式的通信系統(tǒng)，可以提供包括多媒體在內(nèi)的多種服務(wù)類型。軟件無線電以其強(qiáng)大的可配置能力和可編程能力將成為未來通信系統(tǒng)的首選。軟件無線電的技術(shù)發(fā)展將大致可分為硬件、軟件兩個(gè)方面。

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關(guān)鍵詞：無線通信 軟件無線電 ARM 模塊化 通用軟件平臺(tái)

中圖分類號(hào)：TN92 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）04（a）-0199-02

軟件無線電[1]是近年來由相關(guān)通信機(jī)構(gòu)提出的一種新的實(shí)現(xiàn)無線通信傳輸?shù)捏w系結(jié)構(gòu)。它的提出目的在于解決現(xiàn)在無線通信領(lǐng)域所存在的一些問題，如：多種通信體系架構(gòu)并存[2]，各種行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)競爭激烈[3]，頻率資源匱乏等等。特別是隨著無線個(gè)人通信系統(tǒng)的不斷發(fā)展，使得新的系統(tǒng)需求層出不窮，無線電產(chǎn)品生存周期也隨之縮短，原有的以硬件模塊為主的無線通信體系無法快速響應(yīng)這種需求[4]，軟件無線電的概念也便應(yīng)運(yùn)而生。軟件無線電的基本概念是將硬件系統(tǒng)作為無線通信的基本平臺(tái)，而通過軟件實(shí)現(xiàn)盡可能多的無線及個(gè)人通信功能。由此，無線通信新系統(tǒng)、新產(chǎn)品的研發(fā)隨之逐步轉(zhuǎn)到軟件系統(tǒng)上，從而使得無線通信產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)值日益明顯的體現(xiàn)在軟件上。這是繼模轉(zhuǎn)數(shù)、固定到移動(dòng)之后，無線電通信領(lǐng)域的再一次重大突破，并將在新世紀(jì)形成巨大的產(chǎn)業(yè)價(jià)值。

系統(tǒng)采用4CPFSK調(diào)制解調(diào)方式[5]，以ARM9和DSP處理器為核心方案。選用聯(lián)拓公司的LT1801A作為核心芯片，該芯片內(nèi)部集成了ARM946E+ZSP400，同時(shí)集成了大量的接口設(shè)備和豐富的外部設(shè)備。本設(shè)計(jì)的目的是搭建一個(gè)具有多種通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)兼?zhèn)淝揖邆洳煌l段的硬件平臺(tái)，該平臺(tái)可利用軟件架構(gòu)完成各種通信功能需求，最大限度的使其成為新一代無線通信系統(tǒng)的大平臺(tái)。平臺(tái)中功能的實(shí)現(xiàn)首先是依靠軟件控制和軟件再定義，然后采用不同的軟件模式實(shí)現(xiàn)不同的需求。所寫軟件可以遠(yuǎn)程再次升級(jí)更新，所設(shè)計(jì)的硬件均采用模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)便于擴(kuò)展升級(jí)。

1 4CPFSK調(diào)制解調(diào)

設(shè)計(jì)中所采用的4CPFSK是一種非線性恒包絡(luò)調(diào)制，具有記憶特性。4CPFSK與GMSK調(diào)制方式相比較，同時(shí)也具有頻譜效率高、臨道間相互干擾小的特點(diǎn)；4CPFSK與非恒包絡(luò)調(diào)制方式（如QPSK）相比較[6]，4CPFSK調(diào)制系統(tǒng)中選用工作在C類狀態(tài)的功率放大器，可降低系統(tǒng)功耗。因此4CPFSK廣泛應(yīng)用于軟件無線電系統(tǒng)中。FM調(diào)制器的作用就是將經(jīng)過成形濾波后的采樣點(diǎn)進(jìn)行累加得到發(fā)送所需的相位值，同時(shí)這也保證了相位的連續(xù)性。

為了獲得窄帶輸出的信號(hào)頻譜以及較好的鄰道功率特性，同時(shí)也具備較好的抗干擾性能，設(shè)計(jì)中預(yù)調(diào)濾波器采用平方根升余弦濾波器進(jìn)行低通濾波。

2 軟件無線電實(shí)驗(yàn)平臺(tái)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

軟件無線電實(shí)驗(yàn)平臺(tái)結(jié)構(gòu)如圖1所示，主要分為3部分：軟件無線電專用基帶芯片LT1801A、MMI軟件平臺(tái)、4FSK調(diào)制解調(diào)器以及射頻前端。

基于軟件無線電對于多媒體多任務(wù)處理的需求，該實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的MCU處理器選用以ARM946E為核心的LT1801A芯片；同時(shí)，系統(tǒng)必須采用軟件平臺(tái)來實(shí)現(xiàn)具體應(yīng)用中不同的語音、信道編解碼方式以及信令系統(tǒng)。

3 應(yīng)用軟件操作系統(tǒng)移植

3.1 應(yīng)用軟件平臺(tái)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)

應(yīng)用軟件平臺(tái)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)如圖2所示。

一個(gè)完整的應(yīng)用軟件平臺(tái)系統(tǒng)主要分為兩大部分：底層驅(qū)動(dòng)和應(yīng)用程序（App）。兩者之間通過統(tǒng)一的開發(fā)接口API來連接的。

3.2 啟動(dòng)引導(dǎo)程序

啟動(dòng)加載程序是嵌入式系統(tǒng)開機(jī)后運(yùn)行的首個(gè)程序，其作用相當(dāng)于個(gè)人電腦中的BIOS。它完成基本的硬件系統(tǒng)初始化，將軟件系統(tǒng)搬移到RAM中，并將控制權(quán)轉(zhuǎn)交給啟動(dòng)后的操作系統(tǒng)。

系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，等待SP初始化完成后，發(fā)送消息通知MMI。MMI完成各個(gè)子模塊的初始化后，運(yùn)行開機(jī)畫面。等待操作信號(hào)。SP發(fā)出SP_MMI_INIT_REQ消息，觸發(fā)開機(jī)流程。

3.3 OSE軟件模塊功能描述

OSE模塊位于操作系統(tǒng)模塊與應(yīng)用軟件模塊之間，其主要目的是隔離下層使用的不同的操作系統(tǒng)，完成對操作系統(tǒng)的各種功能的封裝，可提供對外的統(tǒng)一接口，并提供統(tǒng)一的任務(wù)注冊和模塊啟動(dòng)管理，便于上層應(yīng)用軟件的移植和減少對底層操作系統(tǒng)的依賴。

3.4 驅(qū)動(dòng)程序?qū)崿F(xiàn)的基本方式

在應(yīng)用軟件平臺(tái)系統(tǒng)中，設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序是指一個(gè)動(dòng)態(tài)的可直接調(diào)用的鏈接庫，它所提供的數(shù)據(jù)是底層硬件與操作系統(tǒng)之間，以及相關(guān)運(yùn)行在目標(biāo)設(shè)備上的應(yīng)用程序之間的一個(gè)直觀的抽象層。系統(tǒng)中所包含的各種驅(qū)動(dòng)程序?qū)o償?shù)墓_相應(yīng)名稱的函數(shù)，以及提供各種初始化硬件和與之通信的協(xié)議。系統(tǒng)程序運(yùn)行中使用者可通過調(diào)用LoadLibrary和LoadDriver函數(shù)實(shí)現(xiàn)各種所需驅(qū)動(dòng)程序的加載。

4 調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)控制程序

系統(tǒng)中嵌入式處理器和調(diào)制解調(diào)模塊之間的通信方式是基于雙串行接口來實(shí)現(xiàn)；數(shù)據(jù)傳輸則由通用SPI接口實(shí)現(xiàn)；控制的相關(guān)指令傳輸交由GPIO來實(shí)現(xiàn)；中斷控制器（ICTL）用于控制所有ARM處理器中斷源的模塊。可以產(chǎn)生常規(guī)中斷請求（IRQ）和快速中斷請求（FIQ），同時(shí)送給ARM處理器和CPR模塊；時(shí)鐘功耗復(fù)位控制模塊主要負(fù)責(zé)產(chǎn)生系統(tǒng)時(shí)鐘和所有模塊的時(shí)鐘，控制系統(tǒng)復(fù)位，控制系統(tǒng)進(jìn)入不同工作模式[7]。

4.1 FLASH的訪問

根據(jù)系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)，F(xiàn)LASH驅(qū)動(dòng)軟件模塊的硬件運(yùn)行平臺(tái)為LT1801A中的ARM946E處理器，軟件開發(fā)平臺(tái)可以采用任何通用的ARM集成開發(fā)環(huán)境。FLASH驅(qū)動(dòng)軟件模塊主要實(shí)現(xiàn)了對FLASH進(jìn)行讀、寫、擦除等操作，并為用戶提供了兩個(gè)Block，可單獨(dú)對每個(gè)Block進(jìn)行操作，用戶根據(jù)返回值來判斷操作是否成功。用戶對FLASH進(jìn)行讀或?qū)懖僮鲿r(shí)，可分別調(diào)用函數(shù)ADRVFlashAPPRead或ADRVFlashAPPWrite函數(shù)，輸入的Block索引和地址偏移量確定了操作Block的絕對地址，輸入的長度確定了一次操作的字的長度。當(dāng)讀或?qū)懲瓿芍蠓祷夭僮鹘Y(jié)果。對FLASHBlock域進(jìn)行擦除時(shí)，直接輸入索引號(hào)即可實(shí)現(xiàn)此操作。

4.2 外部存儲(chǔ)器控制器（MEMCTRL）

外部存儲(chǔ)器控制器（MEMCTRL）將外部存儲(chǔ)器映射到芯片內(nèi)部的地址空間，當(dāng)ARM總線對此地址操作時(shí)，MEMCTRL將總線上的操作轉(zhuǎn)化為對芯片外部存儲(chǔ)器操作。MEMCTRL內(nèi)部的寄存器控制對外部存儲(chǔ)器的讀寫參數(shù)和時(shí)序。MEMCTRL內(nèi)部寄存器和外部存儲(chǔ)器對應(yīng)不同的地址區(qū)域。MEMCTRL的MEMORY可以被ARM，DMAC0直接訪問和ZSP，DMAC1跨橋訪問。MEMCTRL包含MEMPIPE模塊，可調(diào)節(jié)讀寫存儲(chǔ)器的時(shí)序。芯片的存儲(chǔ)器IO管腳上電復(fù)位為低阻。MEMCTRL可以控制兩種類型的存儲(chǔ)器：SDRAM（SDR-SDRAM）和靜態(tài)存儲(chǔ)器SM（StaticMemory）―SRAM，F(xiàn)LASH和ROM。

4.3 嵌入式軟件發(fā)射接收鏈路

操作數(shù)據(jù)經(jīng)APP處理后由服務(wù)提供協(xié)議層（SP協(xié)議）分信令和操作維護(hù)兩類消息送至呼叫控制層，呼叫控制層主要負(fù)責(zé)呼叫控制，支持主機(jī)實(shí)現(xiàn)高于第二層的功能和業(yè)務(wù)[8]，為用戶提供對講機(jī)支持服務(wù)，數(shù)據(jù)鏈路層則主要處理多用戶傳輸數(shù)據(jù)的共享，語音信息及用戶控制信息經(jīng)數(shù)據(jù)鏈路層交織編碼后經(jīng)射頻模塊發(fā)送出去。發(fā)送接收部分的空中接口協(xié)議模型中協(xié)議棧分成三個(gè)協(xié)議層和二個(gè)協(xié)議平面。三個(gè)協(xié)議層分別為物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和呼叫控制層。二個(gè)協(xié)議平面分別為用戶平面和控制平面。

5 結(jié)語

本文實(shí)現(xiàn)了一種軟件無線電平臺(tái)的設(shè)計(jì)，以ARM9嵌入式處理器和ZSP400處理器為核心。實(shí)現(xiàn)了基于4CPFSK調(diào)制解調(diào)方式的400～470 MHz射頻通信功能。通過分析與測試，LT1801A發(fā)揮了RAM+DSP結(jié)合的優(yōu)勢，能夠完整的實(shí)現(xiàn)軟件無線電的應(yīng)用，減小系統(tǒng)成本和降低系統(tǒng)功率。通過PC端的寫頻軟件可實(shí)現(xiàn)不同頻段，多通道的軟件無線電系統(tǒng)。經(jīng)測試本實(shí)驗(yàn)平臺(tái)可以滿足國家相關(guān)規(guī)定和要求，適用于多種語音和信道編解碼方式以及不同的信令系統(tǒng)。

參考文獻(xiàn)

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篇7

關(guān)鍵詞：USRP；信道測量；無線通信；路徑損耗

無線通信系統(tǒng)的性能主要受到無線信道的制約，鑒于無線信道對于無線通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要性，任何無線通信系統(tǒng)在被研究、采納和應(yīng)用之前，首先應(yīng)該對無線信道的各種特征參數(shù)做出詳細(xì)的分析，建立合理的信道模型。無線信道測量是了解信道特征的最直接途徑。通過信道測量我們可以“捕捉”無線信道的各種特征行為，從這些行為中抽象出表征它們的關(guān)鍵參數(shù)，由此建立的信道模型具有較高的可靠性，可以為通信系統(tǒng)的仿真和評估提供依據(jù)。本文設(shè)計(jì)了基于軟件無線電（USRP）的無線信道測量系統(tǒng)，主要是包含信號(hào)發(fā)射源系統(tǒng)、基于USRP的信號(hào)接收系統(tǒng)、測量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理。

1 信號(hào)發(fā)射源系統(tǒng)

1.1 信號(hào)源系統(tǒng)的硬件

本文研究中實(shí)驗(yàn)測量的信號(hào)源硬件主要包括：7.4V高性能鋰電池、STM32F103 YL-8最小系統(tǒng)板、YL-100T信號(hào)模塊、433M天線。

1.2 STM32F103 YL-8最小系統(tǒng)板

STM32系列基于專為要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式應(yīng)用專門設(shè)計(jì)的ARM Cortex-M內(nèi)核。F103系類板嵌入了ARM32位Cortex-M3 CPU，最高工作頻率72MHz，1.25DMIPS/MHz。采用了從32K到512K字節(jié)的閃存程序存儲(chǔ)器。系統(tǒng)模塊帶有8個(gè)定時(shí)器。YL-8是一塊功能較為齊全的單片機(jī)開發(fā)板，這里利用定時(shí)器中斷產(chǎn)生周期性脈沖信號(hào)。

1.3 YL-100T信號(hào)模塊和天線

YL-100T是無線采集，無線數(shù)傳和無線收發(fā)模塊。YL-100T是一款高穩(wěn)定性，低功耗，高性價(jià)比的采用GFSK調(diào)制方式的無線透明數(shù)據(jù)收發(fā)模塊。它不改變?nèi)魏螖?shù)據(jù)和協(xié)議，完成無線傳輸數(shù)據(jù)功能。該模塊相對一般模塊具有尺寸小，靈敏度高，傳輸距離遠(yuǎn)，通訊數(shù)率高，內(nèi)部自動(dòng)完成通訊協(xié)議轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)收發(fā)控制等特點(diǎn)。

2 基于USRP的信號(hào)接收系統(tǒng)

USRP硬件平臺(tái)基本結(jié)構(gòu)主要是由兩個(gè)部分組成，包括母版和射頻前端，核心器件就是母版。USRP-N210母版包含兩路 100 MS/s 14-bit 的模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）和兩路 400 MS/s 16-bit 的數(shù)模轉(zhuǎn)換（DAC），還有一塊賽靈思Sparten-3A系列FPGA芯片和一個(gè)ETHERNET（1Gb/s）接口。其中FPGA主要是做一些非常重要的但是計(jì)算量又非常大的輸入信號(hào)的預(yù)處理工作。

USRP 母板通過ETHERNET（1Gb/s）接口與普通PC機(jī)相連接，PC機(jī)部分主要是完成基帶處理功能。在發(fā)送端USRP中FPGA對信號(hào)進(jìn)行內(nèi)插，上變頻到中頻頻段，并最終通過DAC進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換，然后由子板形成射頻信號(hào)并通過天線發(fā)送；在接收端，通過模數(shù)轉(zhuǎn)換將信號(hào)轉(zhuǎn)換FPGA能夠處理的信號(hào)，同時(shí)在FPGA中完成數(shù)字下變頻和信號(hào)的抽取，使通過ETHERNET接口的數(shù)據(jù)率大大降低，以便普通的PC 機(jī)處理。

每個(gè)主板可以安裝最多四個(gè)子板：兩個(gè)接收，兩個(gè)發(fā)射。Ettus Research為這些子板配備了多個(gè)系列，覆蓋從直流到5.9GHz整個(gè)頻率范圍。本文研究中使用的子板類型是SBX，支持復(fù)采樣的子板（頻率覆蓋范圍為400MHz 至4.4GHz）。

USRP硬件平臺(tái)需要依靠GNU Radio信號(hào)處理方案在主機(jī)CPU上完成所有時(shí)域、頻域波形相關(guān)的處理。GNU Radio是一個(gè)開源的軟件定義無線電平臺(tái)。它提供許多通用軟件無線電需要的庫，其中包括各種調(diào)制方式（例如：GMSK， QAM， PSK， OFDM 等）、信號(hào)處理模塊（最優(yōu)濾波器、FFT、均衡器、定時(shí)恢復(fù)）、糾錯(cuò)碼（R-S 碼、維特比碼、Turbo 碼）和系統(tǒng)調(diào)度等。

本測量系統(tǒng)中采用的是基于Ubuntu 12.04的Linux系統(tǒng)下的GNU Radio軟件模塊。它提供一整套信號(hào)處理模塊庫，并架起了將用C++程序語言編寫的信號(hào)處理模塊連在一起的橋梁。GNU Radio是一個(gè)很靈活的系統(tǒng)，允許用戶使用C++或者Python 開發(fā)應(yīng)用程序。因此，開發(fā)者能夠簡單快速的構(gòu)建一個(gè)實(shí)時(shí)、高容量的無線通信系統(tǒng)，而所有高速通用操作都在FPGA上完成，比如數(shù)字上下變頻、抽樣和內(nèi)插等。

3 實(shí)驗(yàn)測量以及數(shù)據(jù)處理

本文的實(shí)驗(yàn)測量主要是利用USRP硬件平臺(tái)來測試接收到的無線信號(hào)源的功率大小與距離的關(guān)系以構(gòu)建無線信道的損耗模型。GNU Radio軟件平臺(tái)里面現(xiàn)有的uhd_fft的Python模塊可以直接測量并顯示接收到的信號(hào)經(jīng)過fft變換后的頻譜圖，只需要將fft計(jì)算的C++模塊得到的相關(guān)頻譜數(shù)據(jù)保存下來，然后在Matlab里面處理，就可以計(jì)算信號(hào)在有效帶寬范圍內(nèi)的功率值。根據(jù)信號(hào)處理的理論，fft運(yùn)算的結(jié)果是一個(gè)包含實(shí)部和虛部的復(fù)數(shù)，如，各個(gè)分量的功率計(jì)算為：；信號(hào)源的總功率即為各分量功率和。

4 結(jié)語

本文設(shè)計(jì)的實(shí)時(shí)信道測量系統(tǒng)具有價(jià)格低廉、可擴(kuò)展性好、連續(xù)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)速率高和存儲(chǔ)容量大的特點(diǎn)，適用與科研工作者與在校學(xué)生對無線信道的探測與研究，不但價(jià)格低廉，而且靈活性強(qiáng)。它的主要缺點(diǎn)是測量帶寬有限，暫時(shí)只能測量信號(hào)的接收功率無法測試更多的信道參數(shù)的。

參考文獻(xiàn)：

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篇8

關(guān)鍵字： 軟件無線電； 羅盤激勵(lì)器； FPGA+DSP； DDS； IP Core

中圖分類號(hào)： TN965.3?34 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1004?373X（2014）03?0038?04

Design of compass actuator system based on software radio

DONG Li?meng， LI Yong

（School of Electronic and Information， Northwestern Polytechnical University， Xi’an 710072， China）

Abstract： To maintain and debug a certain type of radio compass system， a design method of compass actuator is proposed， which is based on the thought of software radio. The structure and characteristics of the compass signals are analyzed， and the hardware and software design of the compass actuator are focused on. The FPGA and DSP are used in hardware system， which could achieve high speed computing and processing. The software uses Direct Digital Synthesis （DDS） technology， and realizes the analog output of compass signals by applying various IP Core of FPGA. Through the test， it is proved that the compass actuator based on the program is stable and the output accuracy is high， the various standards reach the requirment.

Keywords： software defined radio； compass actuator； FPGA+DSP； DDS； IP Core

0 引 言

羅盤激勵(lì)器是用于測試和修復(fù)機(jī)載無線電羅盤系統(tǒng)的設(shè)備。通過模擬組合天線輸出的導(dǎo)航信號(hào)，并將其輸送給羅盤接收機(jī)，從而實(shí)現(xiàn)對無線電羅盤導(dǎo)航靈敏度以及系統(tǒng)工作穩(wěn)定性的改善功能[1]。隨著無線電羅盤在飛機(jī)導(dǎo)航中的大量應(yīng)用，為保證羅盤的正常工作，羅盤激勵(lì)器在無線電羅盤系統(tǒng)的生產(chǎn)與維護(hù)中發(fā)揮著極其重要的作用。

直接數(shù)字合成技術(shù)（Direct Digital Synthesis，DDS），在羅盤激勵(lì)器的設(shè)計(jì)中有很高的應(yīng)用價(jià)值。目前主要采用通過單片機(jī)控制DDS芯片，再送給控制、濾波電路來模擬羅盤信號(hào)的方法，但是該方法對DDS硬件的依賴性較大，且單片機(jī)工作速率低，抗干擾能力較差，使系統(tǒng)的靈活性及工作穩(wěn)定性有所不足。為了改善這一問題，采用軟件無線電的理論，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一種基于FPGA+DSP的硬件方案，重點(diǎn)通過軟件設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了對羅盤信號(hào)的模擬功能。

1 軟件無線電思想及無線電羅盤結(jié)構(gòu)

軟件無線電（Software Defined Radio，SDR）是一種無線電廣播通信技術(shù)，其基本思想是以一個(gè)固定的硬件平臺(tái)作為基礎(chǔ)，通過軟件來實(shí)現(xiàn)無線電臺(tái)的各項(xiàng)功能，也就是說，將A/D和D/A盡量的靠近天線，利用軟件來替代硬件實(shí)現(xiàn)通信的各種功能，使系統(tǒng)具有模塊化、靈活性以及可重構(gòu)性的特點(diǎn)[2]。軟件無線電思想的提出，使設(shè)備的通信功能對硬件的依賴性發(fā)生改變，實(shí)現(xiàn)了從模擬通信到數(shù)字通信后的第三次革命。

無線電羅盤是一種機(jī)載的導(dǎo)航設(shè)備。它通過組合天線接收地面導(dǎo)航臺(tái)發(fā)射的中波信號(hào)，并從中解析出飛機(jī)縱軸相對于導(dǎo)航臺(tái)的方位角信息，從而實(shí)現(xiàn)對飛機(jī)的正確導(dǎo)航。目前大多數(shù)無線電羅盤系統(tǒng)主要由接收機(jī)、控制臺(tái)、方位指示器以及組合天線構(gòu)成，其中接收機(jī)用于產(chǎn)生調(diào)幅羅盤信號(hào)，控制盒用于轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的工作狀態(tài)，方位指示器用于指示飛機(jī)、電臺(tái)的方位等[3]。組合天線是由兩個(gè)環(huán)形天線和一個(gè)垂直天線構(gòu)成，其中的兩個(gè)環(huán)形天線分別叫作橫向天線和縱向天線。環(huán)形天線是一種方向性的天線，其方向性是在水平面以環(huán)形天線為中心的“8”字圖形，在垂直面沒有方向性。而垂直天線則是一種無方向性天線。將環(huán)形天線和垂直天線組合后其方向性圖是一種“心”形圖形，具有單值定向的特性[4]，利用這一特性可以實(shí)現(xiàn)對飛機(jī)方位的精確導(dǎo)航。

2 組合天線信號(hào)的模型

根據(jù)組合天線的結(jié)構(gòu)，羅盤接收機(jī)輸入的羅盤信號(hào)是一個(gè)高頻調(diào)幅信號(hào)，該信號(hào)的參考模型如下式所示：

[A{1+mcos（Ωt-θ）+Va}cosωct] （1）

式中：[ωc]為載波角頻率；[m]為調(diào)幅系數(shù)；[A]為調(diào)幅信號(hào)載波的振幅；[Ω]為低頻信號(hào)的頻率；[Va]為摩爾斯碼音頻調(diào)制信號(hào)，是由導(dǎo)航臺(tái)發(fā)出的辨識(shí)信號(hào)；[θ]是飛機(jī)相對方位角信息?，F(xiàn)將式（1）展開：

[Acosωct+Amcos（Ωt-θ）cosωct+AVacosωct] （2）

其中，[AVacosωct]為無方向性垂直天線的輸出信號(hào)，即音頻調(diào)制信號(hào)，而具有方向性的環(huán)形天線輸出的信號(hào)為：

[Amcos（Ωt-θ）cosωct] （3）

將式（3）展開得：

[Am（cosθcosωctcosΩt+sinθcosωctsinΩt）] （4）

則[cosθcosωct]為橫向環(huán)形線圈的輸出信號(hào)，[sinθcosωct]為縱向環(huán)形線圈的輸出信號(hào)[5?6]；[sinΩt]和[cosΩt]為輸入的兩路低頻正交信號(hào)，飛機(jī)的方位角信息就包含在低頻信號(hào)的相位中。

3 DDS原理及使用

DDS是從相位概念出發(fā)直接合成所需波形的一種頻率合成技術(shù)，最早由Joseph Tierney等三人于1971年提出，其原理框圖如圖1所示。

圖1 DDS基本原理框圖

DDS的工作原理為：在參考時(shí)鐘的控制下，相位累加器對頻率控制字在每個(gè)時(shí)鐘作用下進(jìn)行線性累加，得到的相位碼對波形存儲(chǔ)器進(jìn)行尋址，使之輸出相應(yīng)的幅度碼，再通過D/A轉(zhuǎn)換器以及低通濾波器得到所需頻率的平滑、連續(xù)的正、余弦波形。與傳統(tǒng)的頻率合成器件相比，DDS是全數(shù)字化實(shí)現(xiàn)，具有高分辨率、高轉(zhuǎn)換速率、較大輸出相對帶寬等特點(diǎn)，而且便于集成。隨著數(shù)字集成電路和微電子技術(shù)的發(fā)展，DDS廣泛使用在電子領(lǐng)域，成為一種必不可少的技術(shù)[7?8]。

DDS可以通過專用的DDS芯片來實(shí)現(xiàn)，如美國 AD公司生產(chǎn)的AD985X系列芯片，可以產(chǎn)生高分辨率、高穩(wěn)定度的信號(hào)波形。另外，利用FPGA也可以實(shí)現(xiàn)DDS的功能，一種是通過編寫DDS程序代碼來實(shí)現(xiàn)，另一種是通過調(diào)用已經(jīng)封裝好的DDS IP Core核來實(shí)現(xiàn)。目前大多數(shù)采用調(diào)用IP Core的方法來實(shí)現(xiàn)DDS功能，因?yàn)樗鼰o需編寫代碼，只需要對其接口進(jìn)行配置后就能使用[9]。Xilinx公司為FPGA提供了預(yù)先設(shè)計(jì)好，并經(jīng)過嚴(yán)格測試和優(yōu)化過的IP Core，用戶通過對Core的接口參數(shù)進(jìn)行配置后就可以直接調(diào)用這些模塊，這樣節(jié)省了開發(fā)時(shí)間以及FPGA的邏輯資源，提高了設(shè)計(jì)效率。

4 羅盤激勵(lì)器的設(shè)計(jì)

4.1 硬件設(shè)計(jì)

基于軟件無線電的羅盤激勵(lì)器硬件部分主要由電源電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、時(shí)鐘電路、RS 232接口電路、FPGA和DSP電路、D/A轉(zhuǎn)換電路以及濾波放大電路構(gòu)成，其原理框圖如圖2所示。

圖2 硬件原理框圖

FPGA芯片采用Xilinx公司的Virtex?5系列XC5VLX50，它采用了60 nm級(jí)工藝，最高工作時(shí)鐘能達(dá)到550 MHz，并內(nèi)置多個(gè)25×18位的乘法器[10]，具有很高的運(yùn)算能力。在設(shè)計(jì)中為FPGA外接PROM芯片XCF04S，它具有4 Mb存儲(chǔ)空間，負(fù)責(zé)為FPGA進(jìn)行動(dòng)態(tài)加載。DSP芯片采用TI公司的C55X系列定點(diǎn)TMS320VC5509，最高工作頻率可達(dá)到144 MHz，并為其外接FLASH芯片。DSP的地址總線、數(shù)據(jù)總線和DSP復(fù)位、DSP讀寫、DSP時(shí)鐘等引腳都與FPGA的I/O口相連[11]，利用FPGA實(shí)現(xiàn)對DSP的控制，其他未使用的FPGA引腳均以懸空處理。

A/D部分采用ADI公司的AD9218芯片，具有兩路輸入以及10位的輸出，負(fù)責(zé)對輸入的兩路正交低頻信號(hào)進(jìn)行模/數(shù)轉(zhuǎn)換。D/A部分采用ADI公司單通道電流輸出型10位芯片AD9760，更新頻率為120 MSPS，負(fù)責(zé)對FPGA合成的數(shù)字化羅盤激勵(lì)信號(hào)進(jìn)行數(shù)/模轉(zhuǎn)換。RS 232接口電路負(fù)責(zé)上位機(jī)與FPGA之間的通信，濾波放大電路負(fù)責(zé)對羅盤信號(hào)進(jìn)行低通濾波及放大處理，時(shí)鐘電路為FPGA提供外部時(shí)鐘40 MHz。

4.2 軟件設(shè)計(jì)

4.2.1 FPGA軟件設(shè)計(jì)

FPGA是軟件設(shè)計(jì)的核心部分，系統(tǒng)的大多數(shù)任務(wù)都是由FPGA來完成，主要實(shí)現(xiàn)與上位機(jī)和DSP的數(shù)據(jù)通信，對電路的控制以及合成羅盤信號(hào)的功能。該部分軟件設(shè)計(jì)采用Verilog HDL語言，具有模塊化的特點(diǎn)，其結(jié)構(gòu)框圖如圖3所示。

圖3 FPGA軟件結(jié)構(gòu)框圖

A/D模塊負(fù)責(zé)對A/D芯片的控制以及對兩路正交低頻數(shù)字化信號(hào)的鎖存。RS 232模塊負(fù)責(zé)接收上位機(jī)的串行指令，再通過數(shù)據(jù)總線將該指令傳給DSP芯片。Morse生成器用于產(chǎn)生具有周期性的音頻基帶信號(hào)，再與音頻載波進(jìn)行乘法運(yùn)算形成調(diào)制信號(hào)。分頻器用于給系統(tǒng)其他模塊提供特定的時(shí)鐘頻率，信號(hào)合成模塊用于將低頻信號(hào)、音頻調(diào)制信號(hào)以及載波信號(hào)利用乘、加法運(yùn)算合成羅盤激勵(lì)信號(hào)。D/A模塊負(fù)責(zé)對D/A芯片的控制，并且將信號(hào)合成模塊輸出的數(shù)字化羅盤信號(hào)經(jīng)處理后發(fā)給D/A芯片。

設(shè)計(jì)中使用了多種IP Core，包括時(shí)鐘管理DCM、雙口RAM、DDS、查找表以及多個(gè)乘法器。其中DCM負(fù)責(zé)將輸入的外部時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行鎖相和倍頻，為A/D芯片和D/A芯片提供工作時(shí)鐘。雙口RAM采用先寫后讀的模式，將DSP回傳給FPGA的羅盤信號(hào)指令參數(shù)進(jìn)行讀操作，再寫給信號(hào)合成模塊。DDS、查找表以及乘法器主要用于合成羅盤信號(hào)，其中 DDS IP Core一共有兩個(gè)，一個(gè)用于合成具有單值頻率的音頻載波，另一個(gè)用于合成具有變化頻率的調(diào)幅載波，其頻率控制字在上位機(jī)的控制下變化。

在配置DDS的IP Core參數(shù)時(shí)，頻率控制字的配置是最為關(guān)鍵的地方。根據(jù)Xilinx公司的說明要求[12]，如果已知時(shí)鐘為[fclk，]輸出信號(hào)頻率為[fout，]輸出信號(hào)頻率分辨率為[Δf]，則輸入端口的頻率控制字位數(shù)[Bθ（n）]為：

[Bθ（n）=log2fclkΔf] （5）

則DDS控制字的值[Δθ]為：

[Δθ=fout?2Bθ（n）fclk] （6）

說明在輸入時(shí)鐘和頻率分辨率不變的情況下，若改變DDS輸出信號(hào)的頻率，只需改變頻率控制字就能得到不同頻率的輸出信號(hào)。

另外，含有飛機(jī)方位角信息的低頻信號(hào)是模擬羅盤信號(hào)的關(guān)鍵，根據(jù)數(shù)學(xué)表達(dá)式：

[cos（Ωt-θ）=cosΩtcosθ+sinΩtsinθ] （7）

該信號(hào)合成的過程為：當(dāng)雙口RAM讀完DSP發(fā)送的指令后，將調(diào)幅載波頻率所對應(yīng)的控制字發(fā)送給DDS模塊產(chǎn)生[cosωct]，將方位角度的控制字發(fā)送給查找表模塊并產(chǎn)生[cosθ]和[sinθ，]再利用乘、加運(yùn)算合成具有方位信息的低頻信號(hào)。

4.2.2 DSP軟件設(shè)計(jì)

DSP軟件作為輔助部分，主要用于接收來自FPGA的指令，并對其進(jìn)行解析再轉(zhuǎn)化為控制字以及其他參數(shù)，回送給FPGA執(zhí)行，從而實(shí)現(xiàn)了FPGA與DSP之間的數(shù)據(jù)交換。其程序的基本流圖如圖4所示。

圖4 DSP軟件流程圖

DSP在上電后首先要進(jìn)行鎖相環(huán)、EMIF以及中斷等各種寄存器的初始化，然后進(jìn)入主循環(huán)。當(dāng)FPGA向DSP發(fā)送指令時(shí)，DSP通過中斷服務(wù)程序按字節(jié)接收指令，并按照數(shù)據(jù)協(xié)議的規(guī)定，利用校驗(yàn)?zāi)K判斷指令的正確性，如果指令錯(cuò)誤，則將該指令丟掉，回到初始化狀態(tài)，如果指令正確，則對其進(jìn)行解析，并將對應(yīng)的頻率和角度的控制字以及射頻、模式和調(diào)幅指數(shù)的信息發(fā)送給FPGA。當(dāng)指令發(fā)送完畢后程序再回到初始狀態(tài)。

5 測試結(jié)果及系統(tǒng)性能指標(biāo)

在經(jīng)過硬件調(diào)試以及軟件編寫后，通過JTAG仿真器將軟件下載到硬件板上，并且將系統(tǒng)232接口與計(jì)算機(jī)連接對其進(jìn)行控制。利用Agilent MSO6012A型示波器對輸出信號(hào)進(jìn)行了測試，在此給出音頻信號(hào)以及羅盤信號(hào)的波形結(jié)果，如圖5，圖6所示。

圖5 音頻調(diào)制信號(hào)波形

圖6 羅盤激勵(lì)信號(hào)波形

系統(tǒng)為輸出設(shè)計(jì)了兩種模式，一個(gè)為音頻輸出模式，即只有垂直天線的輸出信號(hào)，一個(gè)為羅盤輸出模式，即組合天線的輸出信號(hào)。圖5是摩爾斯音頻調(diào)制信號(hào)波形，摩爾斯碼基帶頻率為10 Hz，DDS產(chǎn)生的音頻載波頻率為1 020 Hz，輸出峰?峰幅值為515 mV。圖6為羅盤信號(hào)波形，其中低頻信號(hào)頻率為90 Hz，峰?峰值為1.5 V，并且方位角度為0°，調(diào)制頻率為190 kHz，輸出結(jié)果符合了羅盤天線信號(hào)的模型要求。

通過對系統(tǒng)的性能以及功能進(jìn)行了測試，結(jié)果達(dá)到各項(xiàng)指標(biāo)的設(shè)計(jì)要求，其主要技術(shù)指標(biāo)如下：

（1） 頻率范圍：190～2 094 kHz，步進(jìn)1 kHz。

（2） 角度范圍：0～359°，步進(jìn)1°。

（3） RF輸出阻抗：50 Ω。

（4） 輸入信號(hào)頻率：70～100 Hz，幅度：[Vpp=]1～15 V。

（5） 穩(wěn)定工作時(shí)間：≥12 h。

（6） 輸出信號(hào)功率：-30 dBm±-3 dB。

（7） 方位角輸出精度：≤±0.5°。

6 結(jié) 語

本文對組合天線的信號(hào)模型以及DDS原理進(jìn)行了簡述，并重點(diǎn)介紹了羅盤激勵(lì)器系統(tǒng)硬件和軟件的設(shè)計(jì)方案。系統(tǒng)具有程控接口，通過上位機(jī)的控制，實(shí)現(xiàn)了對全頻段、全方位角度的羅盤信號(hào)的連續(xù)模擬，并達(dá)到了各項(xiàng)指標(biāo)的要求。由于不同廠家生產(chǎn)的組合天線型號(hào)、種類居多，其規(guī)定的羅盤信號(hào)模型也有所區(qū)別，所以該方案在指標(biāo)允許的情況下，只需重新設(shè)計(jì)系統(tǒng)軟件，從而完成對輸出羅盤信號(hào)的改變，這樣大大節(jié)約了硬件成本以及研發(fā)時(shí)間，體現(xiàn)了軟件無線電靈活、可重構(gòu)的特點(diǎn)，在工程中具有一定的應(yīng)用價(jià)值。

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【關(guān)鍵詞】 軍用軟件 軟件無線電 通信技術(shù)

軟件無線電的概念是1992年被提出來的，它具備了完全的數(shù)字化、模塊化和全程可編程性，升級(jí)系統(tǒng)更加的便捷和可擴(kuò)充，所以這一概念也同樣帶動(dòng)了信息領(lǐng)域的第三次技術(shù)變革。軟件無線電實(shí)現(xiàn)了軍用電臺(tái)還有各個(gè)網(wǎng)系之間的互聯(lián)互通和互相操作，實(shí)現(xiàn)了通信系統(tǒng)的升級(jí)換代，變得更加經(jīng)濟(jì)合理。所以目前更加具備靈活性、開放性和通用型的軍用軟件無線電通信技術(shù)是我們國家部隊(duì)通信技術(shù)研究者要不斷研究的課題。

一、件無線電的概念

軟件無線電就是利用硬件建設(shè)為無限通新的平臺(tái)，然后實(shí)現(xiàn)無線通信和個(gè)人通信功能的軟件實(shí)現(xiàn)。軟件無線電是近些年來才提出的一種概念，可實(shí)現(xiàn)無線通信的新體系結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)具備了很強(qiáng)的靈活性和開放型。目前軟件無線電具備了很多無線通信體制達(dá)不到的優(yōu)點(diǎn)，所以會(huì)有很廣泛的應(yīng)用市場。讓無線電通信技術(shù)在軍事方面能夠?qū)崿F(xiàn)各個(gè)軍用電臺(tái)的互聯(lián)互通，同時(shí)能夠接入各種各樣的軍用移動(dòng)通信網(wǎng)。軟件無線電通信技術(shù)同樣在生活中實(shí)現(xiàn)了移動(dòng)電話通用手機(jī)、多頻段多種模式的移動(dòng)電話通用基站、無線局域網(wǎng)以及通用網(wǎng)關(guān)軟件無線電的領(lǐng)域使用。無線通信產(chǎn)品的價(jià)值都體現(xiàn)在了軟件上，通過軟件來實(shí)現(xiàn)通信新系統(tǒng)核心產(chǎn)品的開發(fā)，代表了無線電領(lǐng)域從固定發(fā)展到了移動(dòng)，從模擬發(fā)展到了數(shù)字的第三次信息技術(shù)革命。

二、國內(nèi)軟件無線電的技術(shù)發(fā)展和軍事應(yīng)用現(xiàn)狀

我們國家目前針對軟件無線電技術(shù)的研究還處于初步發(fā)展階段，在某高新科技計(jì)劃中專門針對高新通信技術(shù)制定了“軟件無線電技術(shù)”的專業(yè)研究項(xiàng)目組，充分表示了國家針對這一項(xiàng)目的重視。在我們的現(xiàn)實(shí)生活中，軟件無線電技術(shù)已經(jīng)成功面向800MHz商用蜂窩移動(dòng)通信、衛(wèi)星通信、GPS全球定位系統(tǒng)等領(lǐng)域的應(yīng)用。

由于目前我軍的軟件無線電技術(shù)還不算成熟，所以軍事通信領(lǐng)域的應(yīng)用同樣比較空白，所以相關(guān)的一些科研院所也在極力的探索現(xiàn)階段的軍事通信方面的應(yīng)用研究，利用目前的軟件無線電技術(shù)來實(shí)現(xiàn)多個(gè)電通，多功能的車載電臺(tái)能夠?qū)崿F(xiàn)各類軍用無線系統(tǒng)的空中轉(zhuǎn)信的目標(biāo)?！败娪脽o線電網(wǎng)關(guān)”具備了目前國際上的先進(jìn)技術(shù)水平，能夠成功實(shí)現(xiàn)不同頻段、不同體制的電臺(tái)之間的互聯(lián)互通現(xiàn)象，這也讓我國軍隊(duì)協(xié)同通信課題的研究取得了突破性的進(jìn)展。

三、軍用無線電通信技術(shù)發(fā)展方向

由于軍用通信系統(tǒng)相比起民用系統(tǒng)來說要求比較高，所以在技術(shù)要求也比較復(fù)雜，由于裝備使用比較昂貴，很多的地域通信網(wǎng)絡(luò)中只有英國、法國、美國等少數(shù)國家作為標(biāo)準(zhǔn)裝備在使用。我國軍用移動(dòng)通信裝備目前還處于發(fā)展階段，部隊(duì)也進(jìn)一步展開開發(fā)和研究工作，針對已經(jīng)具備該系統(tǒng)的地域通信網(wǎng)絡(luò)不斷改善工作性能，而不具備通信系統(tǒng)的地域通信網(wǎng)加大建設(shè)力度，隨著技術(shù)不斷開發(fā)，我軍的移動(dòng)通信系統(tǒng)將會(huì)在抗干擾性、抗側(cè)向性、抗截獲性上有很大的突破，在系統(tǒng)的容量、傳輸?shù)目煽剐陨弦矔?huì)有顯著提高。移動(dòng)通信后期不再僅限于陸地使用，還要往空中發(fā)展，例如說直升機(jī)、系留氣球等作為空中中心臺(tái)，利用衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器作為中心來空間通信，到那時(shí)我國的軍用軟件無線電通信將會(huì)在后期的軍事領(lǐng)域發(fā)揮出巨大的作用。

四、軍用軟件無線電通信發(fā)展注意事項(xiàng)

目前軍用項(xiàng)目和民用項(xiàng)目雖然基礎(chǔ)技術(shù)相同，但是具體發(fā)展需求是不一樣的，非軍工企業(yè)就算是具備了先進(jìn)的技術(shù)也不具備進(jìn)入國防市場的條件，所以一項(xiàng)技術(shù)能不能被軍事所使用，不能僅僅考慮它的經(jīng)濟(jì)效益，還需要更高穩(wěn)定性、可靠性和先進(jìn)性。軍品生產(chǎn)國家規(guī)定了特殊的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，需要結(jié)合大量的經(jīng)驗(yàn)積累和高超的工藝條件，實(shí)現(xiàn)軍用標(biāo)準(zhǔn)和國家標(biāo)準(zhǔn)的雙軌制度檢驗(yàn)。由于民用技術(shù)的指標(biāo)和軍用產(chǎn)品指標(biāo)有差異，所以非軍工企業(yè)要想進(jìn)入軍工行業(yè)必須要對企業(yè)的生產(chǎn)設(shè)備和人員工作結(jié)構(gòu)進(jìn)行相應(yīng)的改進(jìn)，如果其中一旦出現(xiàn)產(chǎn)品不符合要求其中需要承擔(dān)的損失將會(huì)非常高昂，所以高端的技術(shù)指標(biāo)和企業(yè)品質(zhì)，是我國軍用軟件無線電通信技術(shù)發(fā)展的一項(xiàng)最重要也最基礎(chǔ)的要求。

結(jié)語：我軍軟件無線電技術(shù)將會(huì)朝著更多模式、更數(shù)字化、靈活性高、抗干擾性強(qiáng)的方向發(fā)展，各類科技研究中心和技術(shù)人員還需要不斷地努力，不斷提升我軍用軟件無線電通信技術(shù)的開發(fā)和使用，為我國的軍事力量增長做出貢獻(xiàn)。

參 考 文 獻(xiàn)

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關(guān)鍵詞：軟件無線電 集群通信系統(tǒng) 網(wǎng)絡(luò)技術(shù) 現(xiàn)狀

中圖分類號(hào)：TN915 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2015）02（b）-0018-01

軟件無線電技術(shù)在我國出現(xiàn)于20世紀(jì)90年代，它是我國移動(dòng)通信業(yè)發(fā)展的重要里程碑，因?yàn)閲@這種技術(shù)為核心的通信體系不但為人們的日常生活提供了便利，也應(yīng)用于較為專業(yè)的通信領(lǐng)域相關(guān)行業(yè)，是比較大眾化的一種通信技術(shù)。

1 軟件無線電

1.1 定義

軟件無線電的核心是寬帶A/D和D/A能夠最大限度的接近射頻端，它是一種利用數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)來取代集成電路，從而實(shí)現(xiàn)無線通信多功能的通信技術(shù)。從理論上講，它是利用寬帶濾波、低噪聲放大器等原理將射頻信號(hào)數(shù)字化，重構(gòu)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行數(shù)字遠(yuǎn)程通信的技術(shù)。

1.2 概述

軟件無線電起源于美國軍事，作為美國國防部的一種叫做易通話（speakeasy）的戰(zhàn)術(shù)系統(tǒng)而出現(xiàn)。1992年，美國為了索馬里戰(zhàn)爭的長線作戰(zhàn)需要，通過美國國內(nèi)的MILTRE公司，在美國的國家遠(yuǎn)程系統(tǒng)會(huì)議上提出了以軍事技術(shù)為適用基礎(chǔ)的軟件無線電概念，它主要服務(wù)于美軍三軍的多頻段多功能無線通信，并提供多個(gè)軍用電臺(tái)，是美軍作戰(zhàn)必不可少的通訊手段。軟件無線電技術(shù)的出現(xiàn)，取代了傳統(tǒng)的通信電臺(tái)，節(jié)約了通信方面的開支，同時(shí)也增強(qiáng)了通信技術(shù)的互通性與保密性。它的核心思想就是：利用軟件的功能多變性和延展性來實(shí)現(xiàn)多功能的智能化無線電通信設(shè)備，它能夠使通用的硬件平臺(tái)更加標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化并增加其開放性。它的出現(xiàn)讓A/D和D/A轉(zhuǎn)換器無限可能的接近了天線設(shè)備，進(jìn)一步的增強(qiáng)了通信系統(tǒng)的靈敏度和辨識(shí)度。某種意義上講，軟件無線電技術(shù)的出現(xiàn)重新定義了世界范圍內(nèi)的通信系統(tǒng)。

1.3 特點(diǎn)

軟件無線電具有多重特點(diǎn)，這些特點(diǎn)很好的契合了當(dāng)今信息社會(huì)發(fā)展的節(jié)奏和方向。

（1）靈活性。

由于軟件無線電技術(shù)的技術(shù)基礎(chǔ)是軟件模塊，所以通信系統(tǒng)中的軟件無線電技術(shù)可以靠改變和增加軟件模塊來為通信系統(tǒng)增添新的功能。這些模塊的兼容性和功能性都極強(qiáng)，可以做到與任何國內(nèi)外電臺(tái)進(jìn)行通信，也可以作為射頻中繼出現(xiàn)。并且，模塊的增減完全取決于使用者的需求，這樣做的目的讓通信系統(tǒng)的運(yùn)營開支具備了相當(dāng)高的可控制性。

（2）開放性。

軟件無線電技術(shù)使所使用的模塊和設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)都具有開放性。它能夠按照通信設(shè)備硬件的改變而改變，這為新時(shí)代通信領(lǐng)域中硬件的擴(kuò)展提供了可能性。

1.4 軟件無線電的關(guān)鍵技術(shù)

其實(shí)，軟件無線電的發(fā)展方向就是個(gè)人計(jì)算機(jī)平臺(tái)，因?yàn)槟壳暗能浖o線電技術(shù)已經(jīng)具備了標(biāo)準(zhǔn)化、軟驅(qū)動(dòng)、模塊化等技術(shù)指標(biāo)，這些指標(biāo)都極類似于目前的計(jì)算機(jī)。再者，它的軟件硬件平臺(tái)結(jié)構(gòu)、可實(shí)施的軟件數(shù)字信號(hào)處理功能和多頻段的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)化過程都類似于目前的計(jì)算機(jī)技術(shù)，同時(shí)，它還具有很強(qiáng)的兼容性。但是就目前的軟件無線電技術(shù)來說，還有許多提升空間，要解決的問題還很多。例如寬帶多頻段天線的前置放大器和功率放大器。因?yàn)槔硐牖碌能浖o線電系統(tǒng)應(yīng)該能做到全部無線通信頻段的覆蓋，但是由于一些通信設(shè)備中內(nèi)部電阻阻抗的不兼容性，使得不同頻段的電臺(tái)天線不能通用。在這方面，美國在近年來已經(jīng)研制出適用于不同頻段電臺(tái)的倍頻程寬帶天線，例如Aadms-Russell公司的AN-400型超寬帶葉片狀天線，它可以覆蓋從30～400MHz的全頻段，這種天線不但覆蓋面大，而且倍頻程寬帶功放功能也能很好的優(yōu)化電路CAD結(jié)構(gòu)。

2 集群通信系統(tǒng)

集群通信系統(tǒng)是近年來通信技術(shù)領(lǐng)域中的一個(gè)新名詞，它也是移動(dòng)通信系統(tǒng)的一個(gè)重要分支。在通信過程中，主叫和被叫所建立的通信鏈路方便快捷，具有很高的信道利用率，所以它主要應(yīng)用于專業(yè)的通信領(lǐng)域里，集群通信系統(tǒng)的出現(xiàn)，代表了傳統(tǒng)模擬信號(hào)無線電對講系統(tǒng)已經(jīng)被數(shù)字信號(hào)所代表的集群系統(tǒng)所取代。

2.1 集群通信的基本特征

集群通信技術(shù)一般采用共用頻率和設(shè)備，它能夠?qū)⒏鱾€(gè)部門的專有頻率進(jìn)行集中管理，并分配給各部門使用，合理有效的分配了資源。而由于共用頻率，也使得各個(gè)部門所建設(shè)的控制中心和基地信號(hào)發(fā)射接收臺(tái)設(shè)備也能夠集中管理和共享使用。集群通信系統(tǒng)可以覆蓋大面積區(qū)域，并且能將各個(gè)部門的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，做到通信服務(wù)的最優(yōu)化。而除了一些正常的通信業(yè)務(wù)，集群通信系統(tǒng)也提供氣象、地理等信息的預(yù)報(bào)和實(shí)時(shí)。

2.2 基于軟件無線電技術(shù)的數(shù)字集群系統(tǒng)應(yīng)用

按照我國集群通信的常用頻率800MHz為例，我國在頻段中已經(jīng)建設(shè)了超過600個(gè)信道，為公安、海關(guān)、法院、司法、軍隊(duì)和武警等各個(gè)部門所使用。在這些行業(yè)領(lǐng)域，由軟件無線電技術(shù)作為技術(shù)支撐的數(shù)字集群系統(tǒng)做到了其特有的調(diào)度功能和團(tuán)組呼叫特性，為我國的安全事業(yè)提供了可靠的保障。而隨著現(xiàn)今社會(huì)的快速發(fā)展和軟件無線電技術(shù)的不斷進(jìn)步，已經(jīng)有越來越多的行業(yè)領(lǐng)域?qū)⒕哂羞@種技術(shù)的集群通信系統(tǒng)納入到了自己的行業(yè)應(yīng)用技術(shù)內(nèi)。

2.3 實(shí)際應(yīng)用所需的前提條件

（1）智能天線技術(shù)應(yīng)用。這種技術(shù)應(yīng)用可以提高系統(tǒng)的頻譜利用率，增強(qiáng)保密性并降低基站發(fā)射元件的使用成本。

（2）TDD雙工方式。它是將上下行共享于同一信道的一種技術(shù)操作，它能按照實(shí)際情況將信道資源合理分配給不同部門。

（3）軟件無線電技術(shù)。這是核心技術(shù)，它能夠優(yōu)化整個(gè)集群通信系統(tǒng)，提高通信的速度反應(yīng)，增加系統(tǒng)安全性。

3 基于軟件無線電的集群通信系統(tǒng)應(yīng)用基站

按照集群移動(dòng)通信系統(tǒng)的工作頻段、占用帶寬、信用間隔等應(yīng)用指標(biāo)，并基于軟件無線電技術(shù)，建立了一套集群通信系統(tǒng)應(yīng)用基站的接收分系統(tǒng)。它的構(gòu)造原理是將模擬信號(hào)變?yōu)樽冾l信號(hào)，把高頻段信號(hào)變?yōu)橹蓄l，并采用A/D采樣數(shù)字化進(jìn)行設(shè)計(jì)。數(shù)字信號(hào)的采樣頻率必須滿足：fs≥（r+1）B0。其中B0為中頻帶寬，r為濾波器矩形系數(shù)。當(dāng)r=2或3時(shí)，就可以計(jì)算出不同帶寬條件下所需的不同采樣頻率fs。當(dāng)中頻帶寬B0較大時(shí)，它的采樣速率會(huì)達(dá)到45MHz左右，這種高速的A/D既能夠滿足大動(dòng)態(tài)范圍的通信要求，也能夠?qū)崿F(xiàn)通過12位A/D轉(zhuǎn)換器對采樣頻率的轉(zhuǎn)化。目前我國最高的通信采樣率已經(jīng)達(dá)到65MHz，預(yù)計(jì)在近幾年內(nèi)將實(shí)現(xiàn)14位A/D的200MHz采樣率。

4 結(jié)語

我國目前軟件無線電技術(shù)的發(fā)展也會(huì)受制約于移動(dòng)通信基站中頻段和制式的變化，這涉及到硬件平臺(tái)的大面積更換與資金的大量消耗，所以如何快速普及基于軟件無線電技術(shù)的數(shù)字集群系統(tǒng)對我國通信事業(yè)來說任重道遠(yuǎn)。

參考文獻(xiàn)

[1] 孫蓓雄.基于軟件無線電技術(shù)的數(shù)字集群系統(tǒng)研究[D].南京：南京理工大學(xué)，2006.