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當今，通訊系統正由模擬體制向數字體制轉變，這為無線電通訊的發展創造了有利條件，但傳統的通過硬件設備改造升級來完成無線通信新技術改革的方法帶來了很多問題，限制了無線電技術的進一步發展，為了解決這一困境，軟件無線電應運而生，具有著傳統的硬件無線電通信設備所無法比擬的優勢。
一、軟件無線電的優勢
1.具有降低開發成本和周期的作用
傳統的無線通信系統在對技術和產品進行開發時，針對的只是單一的標準，從標準相對穩定到設計和開發專用芯片，再到產品設計和實現需要一年以上的時間，開發周期長，開發成本高，同時這種情況也導致標準制定過程中，許多新的技術都無法得到合理的應用，限制了新技術的發展和應用，也使商用產品和當時技術水平之間存在著較大的差異。而軟件無線電的應用，能為技術和產品的研究和開發提供一個新概念和通用無線通信平臺，在很大程度上縮短了開發周期，降低了開發成本，使產品能夠和技術水平同步發展。
2.具有優秀的可拓展性
軟件無線電技術具有非常優秀的可拓展性，主要體現在它能極其輕松地完成系統功能的拓展與升級，但是由于網絡無線電技術是以模塊化、通用化、標準化的硬件支持平臺為基礎的，所以它在硬件方面能夠拓展的空間并不大，其優秀的拓展性主要集中在軟件方面。
另外，軟件無線電技術也為系統的升級和拓展提供了便利，只需要對相應的軟件進行升級或者拓展就可以了，而且與改進和優化硬件相比，升級和拓展軟件要簡單得多;最重要的是，借助軟件工具可以根據實際需求來實現各種通訊業務的拓展。
3.具有極強的靈活性
軟件無線電技術具有可重配置性，從而在很大程度上增強了其靈活性。目前，從基帶信號到射頻信號已經實現了完全的數字化，這就使得軟件無線電技術可以通過更換軟件模塊來適應多種工作頻段和多種工作方式。
同時，良好的多頻段天線和可控制的多頻段和多功率的射頻轉換能力，使得軟件無線電對復雜的環境需求具有良好的適應性，可由軟件編程來改變 RF 頻段和帶寬、傳輸速率、信道接入方式、業務種類及加密方式、接口類型。
二、軟件無線電技術在軍事通信中的應用
無線通信之所以在現代通信中占據著重要的位置，與其設備簡單、便于攜帶、易于操作等特點是分不開的，也是這些獨有的優勢使其被廣泛應用于各個領域，以軍事領域為代表，它是各軍種、各部隊中必不可少的重要通信手段，
軟件無線電這個術語最初是被美軍提出的，當時正處于海灣戰爭時期，多國部隊各軍種進行聯合作戰時，在互通互聯的操作上遇到了難題，不僅通信互通性差，反映速度慢，而且寬帶太窄、速率也太低，使得聯合作戰的關鍵技術受到了嚴重的影響，由此美軍開始制定具體的計劃來研究基于數字信號處理器、軟件可編程、模塊化、多模式并具有波形重新配置能力的通用軟件無線電臺――易通話，此電臺幾乎具備了美軍所有使用過的電臺包括話音通訊電臺、數據通信電臺的所有功能，實現了不同種類無線電臺之間的通信。
軟件無線電臺從其誕生至今，已經成為能使不同國家或者說同一國家的不同軍種之間相互通信而沒有障礙的新技術。自20世紀70年代開始，可編程軟件無線電臺正式被列入研制項目中，目前已經取得了突破性的發展，有不少的數字式軟件可編程無線電臺已經被投入使用并且收效甚好。
另外，傳統的數字電臺以硬件為主，軟件無線電臺在許多關鍵技術上對其進行了改進，例如：對模數轉化器進行了改進，使其轉換率和動態工作范圍得到了大幅度的提升;對嵌入式處理器進行了改進，提高了其處理的速度和能力，使數字信號處理器能夠完成調制解調器的功能;對以編程技術為目標的技術進行了開發，使軟件的功能性獨立于基礎硬件之外。總之，隨著科技的迅速發展與進步，無線電臺將有望使軍用電臺獲得新的定義。
三、軟件無線電技術在移動通信中的應用
軟件無線電概念從提出至今，已經從最初的軍事領域開始向民用領域擴展，但是在民用通信方面卻存在著許多的問題，例如：新老通訊體制并存，增加了不同體制系統在互聯方面的復雜程度與困難程度;各種通訊設備大量涌現，使無線電頻譜擁堵情況越來越嚴重;傳統的以硬件為基礎的無線通信系統已經難以滿足新時展的需要。只有采用軟件無線電技術才能對這些問題進行有效解決，下面就從三方面來介紹軟件無線電技術在移動通信中的應用。
1.用于蜂窩移動通信系統
在蜂窩移動通信系統中，軟件無線電的發射與其他系統相比較，有所不同。
它在發射前，要先對可用的傳輸信道進行劃分，探測傳播路徑，對適合信道進行調制，將電子控制下的發射波束指向正確的方向，選擇合適的功率，做完這些才能進行發射。至于接收也同樣如此，它能對當前信道和相鄰信道的能量分布進行劃分，也能對輸入傳輸信號的模式進行識別，通過自我適應抵消干擾，對所需信號多徑的動態特征進行估計，對多徑的所需信號進行相干合并和自適應均衡，對信道調制進行柵格譯碼，然后通過FEC譯碼糾正剩余錯誤，最大限度的降低誤比特率
2.用于設計多頻多模的移動終端
對于不同的標準需要用不同的軟件來適應，需要通過軟件設置的調整來改變信道接入方式或者調制方式。
軟件無線電技術可以設計出靈活的通信終端，使不同制式的移動網絡能用同一部終端，不僅為用戶提供了極大的便利，也在一定一定程度上降低了運營商的成本，促進了移動通信技術的持續發展。
3.用于第三代移動通信系統
軟件無線電技術在第三代移動通信系統中的應用主要包括三方面：
（1）為第三代移動通信手機與基站提供了一個開放的、模塊化的系統結構;
（2）產生了各種信號處理軟件，包括：各類無線信令規則與處理軟件、信道糾錯編碼軟件、信號流變換軟件、信源編碼軟件、調制解調算法軟件等;
（3）實現了智能天線結構，包括DOA在內的空間特征矢量的獲得、每射頻通道權重的計算和天線波束賦形。
四、結語
總之，軟件無線電技術有著傳統數字無線電所無法比擬的優勢，在將來的發展和應用上一定會越來越廣泛，特別是在第四代移動通信的普及和推廣道路上，軟件無線電技術一定會貢獻越來越多的力量。
參考文獻
[1]陶玉柱，胡建旺，崔佩璋.軟件無線電技術綜述[J].通信技術，2011，01：37-39.
關鍵字：軟件無線電；虛擬無線電；PC機仿真
1 軟件無線電系統研究背景與現狀
無線電通信在社會生活、經濟發展和國防建設中發揮著極其重要的作用。近二十年來，隨著微電子技術、計算機技術、VLSI技術和軟件技術的飛速發展，無線電通信也經歷了卻日益增強；使用頻段由低到高，調制方式由AM ， FM到數字調制：多址方式由FDMA到TDMA，CDMA；傳遞信息由電報、語音發展到數據和多媒體。無線電通信技術，尤其是移動通信技術的迅猛發展。早在70年代末英國的Romsey公司為了研究解決頻譜擁擠問題的方法，制造了第一個軍用“軟件無線電”系統[2]。它工作在很低的頻率，在中頻對信號采樣后送入8085處理器，用軟件進行后續處理。受當時技術水平的限制，該系統結構復雜，造價昂貴，但它驗證了直接對低載頻信號進行采樣的可行性。
軟件無線電是對傳統無線電通信體系結構的一次重大革新。它使通信系統擺脫了硬件結構的束縛，在系統結構相對通用和穩定的情況下，可以拓展多種服務。因此，軟件無線電己成為解決不同體制之間互操作問題和開展多種業務的手段，具有巨大的商業和軍事價值。目前以美國和西歐為主導的各國都在積極地致力于軟件無線電技術的研究和系統的開發。
2 軟件無線電模型
理想中的軟件無線電平臺要由幾部分構成：RF模塊與天線子系統AlD/A模塊、由DSP芯片織成的高速處理模塊。
軟件無線電的基本思想是：直接對RF信號進行采樣，通過加載軟件模塊來實現所需的功能，包括以前由專用硬件完成的信道檢測、調制解調，以及編碼解碼等等。
3 DRM 系統的軟件模擬
DRM 使用 COFDM 技術，是 OFDM 調制與信道編碼的組合。所有的編碼音頻和相關數據，都均勻分配到多個相鄰載波上，而所有載波都在分配的傳輸頻道中。當前 30MHz 以下無線電廣播頻道帶寬為 9/10kHz。DRM 系統可用于：1標準帶寬，以滿足當前規劃的情況；2半帶寬（4.5/5kHz），允許與模擬調幅信號聯播；3雙倍帶寬（18/20kHz），在頻率規劃允許時可提供更大的傳輸容量。
系統的輸入基本上可分為音頻/數據信號和信息數據信號兩大類，各有其不同的用途，所以在信號處理上略有不同，應該根據信號和節目材料的類型，選擇適合的編碼參數，才能達到數字 DRM 系統的信號質量。主業務信道最終要加到信道編碼器中，其形成過程簡述如下只能傳送一套節目的單一性。
DRM 系統采用 COFDM 方案，其發射機是將語音和數據信息通過信源編碼變為數字信號，然后通過信道編碼有選擇地加入冗余保護，再通過 OFDM 調制、上變頻后發送到 DRM 廣播的 MW/SW 頻段。
DRM 接收機將接收信號下變頻為中頻信號，再進行同步、信道估計、信道解碼、信源解碼后得到原來的語音和數據信息。
4 DRM 系統的關鍵技術
信源編碼主要解決數據存儲、交換和傳輸的有效性問題，即通過對信源數據率的壓縮，力求用最少的數碼傳遞最大的信息量。
DRM 系統中應用了 SBR（頻帶恢復）技術，它是一種在低比特率下獲得完全音頻帶寬的音頻編碼增強方法，可與 AAC 和 CELP 聯合應用，構成目前能力最強的壓縮方法。使用 SBR 的目的是重建音頻信號中被編碼器丟失的高音段。為了更好地實現這個目的，需要在音頻比特流中傳送某些邊信息。SBR 可以將普通低比特率編解碼系統帶寬提高到等于或大于模擬 FM 音頻帶寬（15kHz）。在語音編碼時，SBR 還可以提升窄帶語音編解碼系統性能，給播音員提供 12kHz 的音頻帶寬，用于多語言廣播等。由于多數語音編解碼系統都是窄帶的，SBR 的重要作用不僅在于提高音質，而且可用于提升語音的清晰度和語音的可懂度。
OFDM 技術對頻率偏移非常敏感，這種頻率偏移是由于信道的多普勒頻移和振蕩器的不穩定，破壞了接收端各子載波間的正交性。頻率偏移會造成 ICI，而采樣時刻不準確的后果是 ISI，嚴重時接收機將完全不能識別調制在原信號中的信息。OFDM 系統對時域偏差的敏感性要比單載波系統好一些，但是，頻域上頻率的很小偏移卻會產生很大的誤碼率，因此，如何精確估計頻偏非常重要可以人為在發送端加一些輔助序列，使得接收端能夠基于最大似然法正確估計時域偏移和頻域偏移。
5 DRM 系統的虛擬無線電仿真
1992年5月，美國Mitre公司提出了軟件無線電的概念，即由硬件作為無線電通信的基本平臺，而把盡可能多的無線及個人通信的功能用軟件來實現。軟件無線電系統具有結構通用化、功能靈活、系統改進和升級方便，以及可對不同無線電系統進行互操作的優點，其優勢主要體現在以下幾點：
1.系統結構可實現通用，功能實現靈活，系統的改進和升級很方便；
2. 提供不同系統互操作的可能性；
3. 系統采用模塊化設計思想，模塊具有很強的通用性，能在不同系統間復用；
4. 一般而言軟件開發周期較短，能快速跟蹤市場變化，成本也會降低。
總之，本章在前面研究的基礎上，根據 DRM 標準，開發出了 DRM 系統虛擬無線電中頻仿真軟件，將DRM的COFDM基帶信號調制到中頻上，為DAMB發射機和接收機的實體設計，提供了一個很好的仿真與測試平臺。
軟件無線電是對傳統無線電通信體系結構的一次重大革新。它擺脫了硬件體系結構的束縛，是解決不同通信體制之間互操作問題和開展多種業務的最佳途徑，具有巨大的商業和軍事價值。開發虛擬無線電系統可以快速建立軟件無線電原型系統，促進對軟件無線電體系結構的深入研究，因而具有理論和實踐上的雙重意義。
參考文獻
[1]樊昌信等，通信原理，第4版，國防工業出版社，2001年3月
[2]李棟，DRM 接收機技術，廣播和電視技術，2003 年第 9 期
[3]鄭蜀光，DRM 技術介紹，廣播和電視技術，2003 年第 5 期
[4]羅琳、吳樂南，基于虛擬無線電平臺的AM廣播接收系統，電子技術應用，1999年10期
1 概述
無線電應用日益廣泛、電磁環境日趨復雜，無線電監管的工作難度在持續不斷地增加，如果能得到目標現場的信號完整采樣，并將原始采樣數據完全存儲，以軟件無線電的處理思想進行后期分析，將會給無線電監管工作帶來質的改變。
這種全新的監管模式隨著高性能的軟件無線電接收機、遍及超高傳輸速度的網絡、能提供強大的存儲和計算能力的云服務的誕生將逐漸成為一種可能。
1.1 無線電監管
無線電管理的核心目標是在全國或全世界的無線電通信和其他無線電業務領域內以最合理、最公平、最有效和最經濟的方式地使用、利用或保護有限的無線電頻譜/衛星軌道資源，使得各種無線電通信網和各無線電臺站能夠經濟、有效地在各種無線電環境下不受干擾地正常工作，為國家的經濟建設、國防建設服務，保障人民的生命和財產安全，提高人們的物質和精神的生活水平，推動國家社會與經濟的發展和科學技術的進步。
無線電監測包括日常的電波監聽、測量、測向和定位、電臺識別和干擾查找，其主要任務是通過識別發射信號的相關技術參數和操作特性，查找和驗證未授權的無線電發射機或無線電臺站，確保符合或遵守國家無線電管理有關規定；調查、記錄有關干擾源、背景噪聲等電磁環境情況，判明并解決干擾問題，保護合法無線電臺站用戶的權益，查處非法無線電臺站的干擾等。小到一場考試、中到一場大型活動（如：北京奧運、上海世博）保障、大到國家安全保衛。
當代無線通信的復雜性和設備的廣泛性對監管工作的有效性提出了極高的要求，因此各國都建有自己的監管機構和技術體系，如：美國設有一個監控中心、全國設有13個監測站；我國設國家、省、地市三級管理和監測建制機構，并設有短波、衛星、超短波三張監測網，部分監測網設有多個遙控監測站。
除衛星監測之外，主要設別有掃頻儀、寬頻接收機、定向天線等，主要對無線電發射的基本參數，如頻率、電平、示向度、仰角、測向質量等系統地進行測量、傳輸。鑒于歷史延承及技術發展水平的限制，目前通常最后只記錄結果數據，而不是監測到的某個信號的原始數據，如果一個信號從此消失，而監測系統無法解碼時，存在無法回溯等不利情況的發生。
1.2 軟件無線電技術
軟件無線電論壇（SDR Forum）（非盈利的推動軟件無線電技術發展的國際組織）給出的軟件無線電的定義：“一個無線電系統中，天線以后就數字化，對信號的所有的必要的處理都由存放在高速數字信號處理器中的軟件來完成”。就是采用數字信號處理技術，在可編程控制的通用硬件平臺上，利用軟件來定義實現無線電臺的各部分功能：包括前端接收、中頻處理以及信號的基帶處理等等。即整個無線電臺從高頻、中頻、基帶直到控制協議部分全部由軟件編程來實現。
SDR被認為僅具有中頻可編程數字接入能力。發展歷史無線電的技術演化過程是：由模擬電路發展到數字電路；由分立器件發展到集成器件；由小規模集成到超大規模集成器件；由固定集成器件到可編程器件；由單模式、單波段、單功能發展到多模式、多波段、多功能；由各自獨立的專用硬件的實現發展到利用通用的硬件平臺和個性的編程軟件的實現。
軟件無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的數字化，之后主要依靠軟件來實現信號的處和應用。
澳大利亞萬瑞（WinRadio）公司就有系列的采用SDR結構體系無線電接收機產品，其中WR-G39DDC模塊覆蓋HF/VHF/UHF/SHF 20KHz～ 3.5GHz寬頻軟件接收機，帶有兩個可同時工作的獨立的DDC信道，每個信道的瞬時帶寬達4MHz，可用于錄音或其它數字化處理，接收機還提供16 MHz寬的實時頻譜分析儀。具有很高的靈活性、大動態范圍、高靈敏度、快速掃描、高精度等性能，不僅可以作為監測接收機，也可以作為快速搜索（1GHz/s超快搜索速度）接收機和測量接收機?？刹捎肬SB接口可方便地連接到任何IBM兼容PC機，一臺可以控制多個接收機組成多信道系統。
1.3 高速互聯網時代
現代計算機網絡的基本理念框架體系基本源于美國軍隊在1968年開始組建的阿帕網（ARPNET），就在這個互聯網原型誕生后的70年代，一系列沿用至今、在今后得到巨大發展的技術一一誕生，如：TCP/IP協議、以太網，同期微電子及計算機技術也在高速發展，它們相互激蕩和促進。在經過約四十年的發展，系統和系統之間、區域和區域之間的互聯從很困難到現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到現在互聯方便的以太網為主，速度從幾K提升到10M、100M、1000M、10G、并將步入40/100G。無線局域網技術也有了高速的發展，速度在802.11n上已經能達到300Mbps并開始展望600Mbps，將來也會有更高的接入速度。
軟件無線電與軟件控制無線電的區別在于軟件無線電是開放并且標準化的，因此研究更加容易也更加靈活，設備具有的功能不再主要依賴系統的構架和硬件，轉而開始依賴軟件環境，通過改變軟件來改變功能，使得系統、功能的升級或是不同系統間的兼容變得更加簡單，升級換代所需要的時間大大縮短。而數字無線電主要依賴于硬件和系統結構的發展，使得環境更加封閉，不利于推廣交流，一旦出現問題，需要花費相當多的人力、物力以及時間。
1.2軟件無線電技術硬件平臺解析
軟件無線電是一個標準化、開放式的平臺，以硬件作為基礎，將編寫好的指令預先錄入，用以操縱硬件進而實現盡可能多的無線通信功能，可以通過改變軟件的方式改變軟件無線電所具有的功能，并可因此減少硬件模塊的數量和復雜程度，所具備的靈活性、集中性、維護性無可比擬。一個典型的軟件無線電需要以下的硬件系統：射頻、中頻、基帶、信源、信令，軟件部分則為數字信號處理器（DSP），DSP通過錄入程序，可以對帶寬、頻率、調制模式、信源解碼等進行控制，因此DSP處理性能的強弱直接影響通信功能的數量和質量。通過錄入程序，DSP控制各個系統，實現無線電軟件具體化。
1.2.1天線
天線是保證信號的基礎，理論上天線最好應該能覆蓋全部的通信頻段，但在實際應用中，并不能做到覆蓋如此多的頻段，更多的時候需要能保證完美適配軟件所需的、線性性能較好的頻段，使用組合式多頻段天線，通過測試自動尋找干擾較小，流量寬松的頻段，因此就有多頻段天線和寬帶天線，其二者都可以為軟件無線電技術提供信號的保障，而區別主要在于多頻段可在分離的不同頻段上工作，而寬帶則意味著是連續的寬頻。而調頻、信號接收、算法優化仍然是天線在無線電技術中的關鍵。
1.2.2A/D、D/A轉換器件
由于在輸入和輸出之間既有模擬信號型號又有數字型號，而DSP作為數字信號處理器更加適合處理數字信息，因此在射頻天線與DSP之間需要模數變換器（A/D）及數模變換器（D/A）形成具有A/D-DSP-D/A基本模型的硬件平臺。目前大多數低功耗的的A/D還不能做到同時滿足速率和采樣率，因此在適當的環境下會使用多條ADC。同時為了加快處理速度，使用多頻段的寬帶天線和智能天線，并將A/D、D/A變換盡可能地靠近射頻天線端口，將原來的基帶移至中頻，如果滿足條件甚至可以移至射頻，由于把A/D轉換盡可能的向天線段靠近，因此對模擬與數字之間來換的還原度要求很高。如何減少信號損失是關鍵的技術。
1.2.3數字信號處理器（DSP）
DSP是整個軟件化的硬件核心，相當于PC上的CPU。由于軟件化，在A/D變換后的所有處理都用DSP所編入的軟件編程來實現，其中包括濾波、變頻、數據處理、解調、解碼、等工作，這對DSP的計算能力提出了一定的要求，尤其是一些大流量且要求高速的工作環境，比如DDC（包括數字下變頻、二次采樣和濾波），一個低性能的DSP幾乎無法完成任務。而對于高速信號的處理，這部分需要完成的工作有調制解調、處理比特流、編譯、基帶處理。由于容易出現瓶頸，故在需要高性能時可以通過多路DSP并行解決。
1.2.4中頻處理
中頻處理技術用于基帶與中頻之間信號的變換，中頻處理能力需求主要在于頻率變化的程度和濾波的復雜程度，而在未來，可能可以做到基帶與射頻進行直接的信號溝通。
1.3實時操作系統及軟件算法優化
算法是編程的靈魂，光有性能而沒有一個良好的算法予以支持只會白白浪費處理器的性能，而軟件能給整個系統一個完整的平臺。軟件的優勢是靈活、定制化容易，因此應針對不同的通信模式，開發出專門的軟件環境，保證DSP處在一個優良的處理環境，最大限度的發揮DSP的性能，并在實踐過程中不斷改善算法，完善系統，適應新的技術，新的功能模塊，提供更高效的服務而這也是軟件無線電的核心競爭力之一。
2軟件無線電技術的應用
無線電具有功耗低，體積小的優勢，因此能在便攜設備上運行，同時還可運用在復雜場所，降低硬件量，減少維護工作量，因此使用范圍非常廣泛，從軍事到民用，從醫療到教育都有適合它們發揮的場所。
2.1軟件無線電技術在軍事上的作用
2.1.1電子戰
軟件無線電所具有的新概念，新思想在軍事中有著廣泛的應用，首當其沖的就是電子戰。電子戰頻段寬，信號種類多，而且主要以被動為主要工作模式。以往的電子戰都是以幾種信號為目標進行戰略設計，而如果敵方的信號的特征或者傳輸方式發生改變，那么就需要重新設計，部署。效率不足，不僅需要更多的經濟預算還很有可能延誤戰機，而軟件無線電可以通過改變軟件來改變工作模式，提升效率降低成本，軟件無線電的下一步認知無線電則可以對此進行智能化搜索和對應，可以看見未來的電子戰都在往這個方向發展。
2.1.2雷達
雷達對于軍事的作用和價值無需多言，而不同單位、不同作戰設備工作方向不同，使用的雷達也不同，而不同的雷達對于信號、載波、頻寬、解碼等都有不同的要求，如果能使用軟件無線電，則可以大大降低后勤部門的補給壓力，同時一旦被解密，也可以通過更換軟件的方式保護數據和通信的正常交流。
2.1.3軟件無線電技術在衛星通信上的應用
衛星通信的覆蓋范圍廣，技術更加先進。但由于多采用復雜、種類繁多的硬件，使得其維護的成本高，而且效率低，已經不能很好適應當今飛速的高速科技發展的步伐，而軟件無線電技術則可以小型模塊化，把一個大而復雜的整體拆分成多個小型化、模塊化的系統，降低維護成本，發現和解決問題也可以更加快速。而在加入了軟件無線電技術以后，可以做到在不改變原有功能的基礎上減少系統運行的成本，而且升級方式簡單，也更加靈活。
2.2軟件無線電技術在民用技術領域的作用
2.2.1移動通訊
移動通信是通信領域的一塊大蛋糕，網絡從最早的GSM，再到CDMA2000、TD-SCDMA和WCDMA，如今已經發展到了4G，即FDD-LTE和TDD-LTE，這么多代的升級已經發現了一系列的問題：2G、3G、4G的基站設備，不同制式的網絡受限于硬件壁壘導致網絡互不兼容，通信標準不一致，靈活度差，客戶使用感受度差。而在未來的LTE-A則有可能進行統一和兼容，因為軟件無線電技術的加入，使系統更加的實用和靈活，增強與2G，3G移動通信的兼容程度，通信行業競爭異常激烈，而提升用戶體驗并降低成本方為上策，軟件無線電技術簡直可以稱得上是量身定做的解決方案。
2.2.2小區的維護管理以及智能化升級
小區內配套設施完善，集成度高，而且人口密度大，財產價值高，所以對于小區的經營管理非常重要。而如果使用采用軟件無線電技術的設備對小區進行監控管理，首先可以節約大量的人力物力，其次未來小區升級智能化（人臉識別門控、自動報警、信息上傳等）也相當容易，無須對核心部件更換，僅需要更換軟件，同時采用無線模式，無需再次打孔穿線，方便施工?？芍^完美的小區生活管理助手。
3軟件無線電技術的發展趨勢
3.1國際通用使用標準
軟件無線電技術本身是標準化和開放化的，相對于過于的模式兼容性強可擴展性好，十分適合作為國際通用的使用標準。很多合作伙伴都可以對此技術進行合作開發，得到屬于自己的系統，針對性強，定制程度高，資源利用效果好。
3.2增強自適應頻譜管理
大多數的國家和敵區，頻譜資源都已經永久分配，但是由于不能主動調頻，因此很多的頻譜實際利用率并不高，而軟件無線電和認知無線電通過ASM可以優化空中接口，進行探測、分析，自動改變頻譜、發射功率，跳轉到較為空閑的頻段，充分利用有限的資源，在當前不能擴大總頻段的頻段使用范圍之時，這項技術大大的提高了資源利用率，對于移動終端無線上網的意義非常重大。
3.3擴大通信產業的影響力
每一次的重大理論技術進步都會讓相關基礎產業帶來質的飛躍，軟件無線電技術同樣如此。軟件無線電技術的潛在利益會體現在不同價值鏈的不同層次場合上。軟件無線電技術讓產業的進步標準由硬件轉變成軟件，發展更加迅速，而軟件的產出速度與硬件不在一個層次，因此可以變相提高企業的整體進步步伐，從原來的5年一換到現在的智能化升級，無時無刻都在搜集數據，分析，應對，升級。對于其他的產業同樣如此。
3.4物聯網的基石
物聯網的口號是每一個物體都有自己的標志。通過物聯網，可以使用手機操作、監控、管理家中的各個家電，而這一切都需要以無線網絡為基礎，而軟件無線電就是基礎，軟件無線電將更多的向物理空間上的延伸，使得物理空間物體有靈魂，更加智能化，更加可聯系化，產品不再是單獨的一個產品，而是一個局域網絡其中一個點。而這已經開始改變目前各個行業的贏利點，未來的企業將會把重心向軟件化轉移和傾斜，擁有自己的軟件核心技術是立足在當前信息化浪潮的資本。
中圖分類號:TN91文獻標識碼:A 文章編號:1007-3973 (2010) 01-053-02
1無線電的發展歷程
無線電的發展過程是:模擬電路發展到數字電路;分立器件發展到集成器件;固定集成器件到可編程器件;小規模集成到超大規模集成器件;單模式、單波段、單功能發展到多模式、多波段、多功能;各自獨立的專用硬件的實現發展到利用通用的硬件平臺和個性的編程軟件的實現。20世紀80年代,隨著移動通信系統的領域的擴大和技術復雜度的不斷提高,為了克服技術復雜度帶來的問題和滿足應用多樣性的需求,特別是軍事通信對寬帶技術的需求,提出在通用硬件基礎上利用不同軟件編程的方法--軟件無線電,把無線電的功能和業務從硬件的束縛中解放出來。
在1992年5月在美國通信系統會議上,Jeseph Mitola(約瑟夫•米托拉)首次提出了“軟件無線電”(Software Defined Radio,SDR)的概念。1995IEEE通信雜志,出版了軟件無線電專集。同年美國軍方提出了軍用的Speakeasy計劃,即“易通話”計劃,這個計劃主要目標是設計美軍新一代無線電戰術電臺,這種電臺具有多種模式、多種速率、多種調制方式,多種接口方式和多種信息安全方式。軟件無線電在過去的幾年中從軍方的研究逐漸被民間商用移動通信領域所重視,特別是多頻段、多用戶、多模式兼容及互聯系統,對于未來移動通信技術特別是在我國3G通信之中的運用將會起到很關鍵的作用。
2SDR的概念、體系和特點
軟件無線電是在一個開放的公共硬件平臺上利用不同的可編程的軟件方法實現所需要的無線電系統。理想的軟件無線電系統是一種全部可軟件編程的無線電,并以無線電平臺具有最大的靈活性為特征。全部可編程包括射頻波段,信道接入方式和信道調制。
理想的軟件無線電主要由天線、射頻前端、寬帶A/D和D/A轉換器、通用或專用數字信號處理器以及各種軟件組成。理想的軟件無線電的組成結構如圖1所示:
圖1 理想的軟件無線電系統
SDR的特點
(1) 可重構性,即系統功能隨著需求而改變的能力。軟件無線電必須在軟件和硬件兩方面都支持系統重構,才具有通過改變所運行的軟件來定義系統功能的能力。
(2) 靈活性。即系統在不改變軟件和硬件結構的條件下,對可重構的適應能力。軟件無線電必須能夠被精確配置成各種不同的虛擬設備,還要支持不斷涌現的新技術和新功能。
(3) 模塊化。即將定義系統的各個任務分解為相互獨立的軟件和硬件模塊,這些模塊通過接口以邏輯的方式連接起來形成所需要的系統功能。
3SDR在3G中的關鍵技術及發展趨勢
3.1A/D轉換技術
軟件無線電的信號接收原理如圖2.天線接收信號經放大,濾波和混頻將射頻(RF)信號變換到中頻(IF),經過一級抗混迭帶通濾波后由A/D轉換器在中頻進行A/D轉換,在由數字下變頻器(DDC)將IF抽樣信號變換為DSP芯片可直接處理的數字基帶信號,DSP完成各種所需的信號處理,并將處理結果送至用戶終端。發射過程與此類似,DSP處理后的信號經插值處理變換到IF,再經過D/A轉換,IF/RF變換后由天線發射出去。
圖2基于軟件無線電的信號接收原理
根據Nyquist采樣定理:采樣速率至少是模擬信號最高頻率的2倍,才能保證原信號被無失真的還原。因此要求大輸入信號的帶寬需要A/D轉換器有很高的采樣頻率.另外,有多路信號間的遠近效應而要求A/D轉換器有很大的動態范圍和取樣精度。目前基于軟件無線電的采樣技術有:過采樣技術、正交采樣技術、帶通采樣技術、并行A/D轉換技術。其中過采樣技術不僅可以降低前級混疊濾波器,也可以有效提高A/D轉換的信噪比。而并行A/D轉換采樣可以有效提高采樣分辨率。
不管采用哪一種采樣技術,采樣頻率越高,可恢復的帶寬潛力越大。因此軟件無線電技術實現的難題和關鍵點就是A/D轉換器的速率和動態范圍。理想的SDR,A/D變換器的動態范圍應該在100-120db或者16-20位。最大輸入信號頻率在1Ghz和5GHz之間。但是以現在的技術發展水平,不可能達到這個要求。目前A/D轉換器的發展趨勢是低功率損耗的單片A/D轉換器,但是其分辨率的進步相對于采樣速率的進步要緩慢的多。但是隨著現代科學技術的進步,將超導和光采樣技術應用于A/D轉換器,已經成為未來的發展趨勢,其中“快速單通量”RSFFQ是最具突破性的一項技術,該技術基于超導基本量子機械特性,說明了離散的量化形式中存在著磁通。在該技術中,單磁通量子脈沖代表二進制值。因為一個完整的單磁通量子代表一個脈沖,所以這種技術的性能受到輸入信號最大轉速率的嚴格限制。因此可以通過對處理速度與分辨率進行折衷的方法來達到最佳技術性能。
3.2高速處理模塊DSP或FPGA
SDR能否有效實現取決于高速處理模塊的數據處理速度和精度。傳統的無線電設計可采用ASIC、DSP和FPGA器件的組合加以實現,而在軟件無線電設計過程之中 ,DSP、FPGA和ASIC之間的功能劃分也在發生變化。ASIC逐漸提供更多的可編程功能,而DSP和FPGA則開始具備ASIC的傳統處理功能,三者之間的界限正變得日益模糊。因此,設計人員在設計軟件無線電時,通常參照以下原則:(1)ASIC只需提供可以接受的可編程性和集成水平,通常即可為指定的功能提供最佳解決方案。(2)FPGA可為高度并行或涉及線性處理的高速信號處理功能提供最佳的可編程解決方案。(3)DSP可為涉及復雜分析或決策分析的功能提供最佳可編程解決方案。例如?北京艾科瑞德科技有限公司于2007年推出的應用解決方案FFT-SDR-V4。它采用了美國德州儀器公司最高運算能力的DSP和Xinlinx高容量的FPGA(2000萬門),解決了軟件無線電發展中的瓶頸技術―信號處理的運算能力問題。
FFT-SDR-V4高性能軟件無線電解決方案集成了4路實時信號采集通道(每個通道105M, 14bit)和2路信號生成通道(每路160M, 16bit);同時配備了2顆Xilinx XC4VLX60 FPGA(800-2000萬門)和TI TMS320C6416(1G)高速DSP芯片共同構成了高速實時信號處理單元;標準cPCI接口,兼容PCI2.2 64位/66MHz;6U標準尺寸;這些結構提供了強大的實時信號吞吐、處理和傳輸能力,是當今軟件無線電的最佳解決方案之一。
4SDR在3G中的應用前景
隨著近年來軟件無線電技術的高速發展和逐漸成熟,全軟件無線電將占據未來移動通訊系統的核心位置,因為它可以使系統開發者完全通過軟件來靈活地配置和升級無線通信系統,從而降低成本和更加快速地應對市場的變化,例如從EDGE 升級到EDGE Evolution。Octasic公司近期公布了它的首款基于軟件無線電平臺的GSM,EDGE 和EDGE Evolution 的基站收發機(BTS)解決方案Vcolla-BTS,該產品應用了該公司突破性的數字信號處理技術。而英飛凌科技股份公司近日與SkyTerra和TerreStar 網絡公司聯合宣布共同開發全球首款基于英飛凌的創新軟件無線電(SDR)技術的多制式移動通信平臺。這種突破性技術能夠讓用戶采用成本相當于陸地蜂窩移動通信終端的大眾市場手機,在北美地區隨時隨地建立通信?；赟DR技術的衛星―陸地手機,可支持多種蜂窩和衛星通信制式,其中包括GSM、 GPRS、EDGE、WCDMA、HSDPA、HSUPA和 GMR1- 2G/3G等。
SDR使得系統具有靈活性和適應性,能夠讓不同的網絡接口和空中接口共存,能夠支持采用不同空中接口的多模式手機和基站。隨著SDR和3G技術的不斷成熟,在不久的將來,新一代移動通信技術可以提供更有效的多種業務,最終實現商業無線網絡、局域網、 藍牙、廣播、電視衛星通信的無縫銜接并相互兼容。
參考文獻:
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中圖分類號：TN911-7 文獻標識碼：B
文章編號：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
軟件無線電是當代無線通信發展的方向，其基本思想是：將A/D和D/A盡可能靠近RF端，在數字化的通用硬件平臺上，用軟件近可能多地實現軟件無線電的各種功能。軟件無線電具有靈活性、標準化、模塊化的特點，為解決目前無線通信系統所存在的難兼容、難升級、開發周期長等難題提供了選擇。
基于帶通采樣定理，軟件無線電能夠實現對整個工作頻帶的信號直接進行數字化，然后用數字信號處理方法完成對信號的接收和解調。為了提高軟件無線電對不同體制信號的適應性，帶通采樣的帶寬應越寬越好。但是，采樣速率的提高使采樣后的數據流速率增大，對后續的信號處理能力提出了苛刻的要求。因此，有必要對采樣信號進行降速率處理，多速率信號處理是這種降速率處理的理論依據。
2 多速率信號處理
多速率信號處理的實質是用數字信號處理方法直接改變抽樣信號的速率，抽取和內插是其基本環節。
2.1 整倍數抽取
整數D倍抽取是指原始抽樣序列x(n)每隔(D－1)個取一個,形成一個新序列xD(n),xD(n)=x(Dn),正整數D為抽取因子。D倍抽取器符號如圖1所示，設序列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)的頻譜經頻移和D倍展寬后的D個頻譜的疊加和。根據Nyquist采樣定理，若序列x(n)的采樣率為fs,則模擬信號的最高頻率(無模糊帶寬)fH≤fs/2，否則x(n)的頻譜發生混疊。當以D倍抽取率對x(n)進行抽取后得到的抽取序列xD(n)之取樣率為fs/D,其無模糊帶寬為fs/(2D),所以當x(n)中含有大于fs/(2D)的份量時,xD(n)的頻譜必然產生混疊,無法從xD(n)中恢復x(n)中頻率小于fs/(2D)的低頻信號分量。如果先用一個數字濾波器(歸一化帶寬B=π/D) 對X(ejw)進行濾波得到V(ejw)，該信號只含有小于π/D頻率分量,再對V(ejw)進行D倍抽取,就可以避免頻譜混疊。一個完整的D倍抽取器結構如圖2所示，抽取前后信號頻譜如圖3所示。經過抽取提高了信號的頻域分辨率。
2.2 整倍數內插
整倍數內插是指在原始抽樣序列的相鄰兩抽樣點之間插入(I－1)個零值,設原始抽樣序列為x(n),則內插后的序列為:
內插器符號如圖4所示。設序列x(n)的頻譜為x(ejw)，求得序列xI(n)的傅里葉變換xI(ejw)=X(ejwI)，表明內插后序列xI(n)的頻譜為原序列x(n)的頻譜經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)。對內插后的信號進行低通濾波,就可以從內插信號頻譜中恢復出原始基帶譜,使內插序列中的(I－1)個零值都變為x(n)的準確值,所以經過內插提高信號時域分辨率。完整的I倍內插器結構如圖5所示。
抽取運用于軟件無線電接收機，降低了接收信號數據速率,便于數字信號處理。內插運用于軟件無線電發射機，提高了輸出信號頻率，便于調制發射。通過先內插后抽取，也可以實現抽樣率的分數倍變換。
3 多速率信號處理的多相濾波結構
多相濾波結構是指將數字濾波器的轉移函數H(z)分解成若干個不同相位的組。圖2和圖5抽取內插器結構中濾波器都是在高取樣率(在D倍抽取之前,I倍內插之后)條件下運行的。采用多相濾波結構可以提高抽取內插
器的計算效率，有利于信號的實時處理。如圖6所示，在FIR濾波器中，H(z)=∑N－1n=0h(n)z－n，N為濾波器的長度，將h(n)分成I個組，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，由內插器的等效轉換，得到內插器的等效濾波結構，如圖7所示。此時，濾波器位于內插器之前，降低了對濾波器的實時性要求，并且每個支路濾波器的階數只有原來的1/I，有利于提高運算精度。抽取器的多相濾波結構與此相似。當抽取倍數D或內插倍數I很大時,可以采用多級實現,每節濾波器設計時應考慮通帶帶寬、過渡帶帶寬等參數。
以上分析都是針對低通信號的,對帶通信號常常采用頻譜搬移,先把位于中心頻率f0處的帶通信號搬移到基帶,然后再利用低通信號的抽取方法進行抽取。反之，通過內插器后接帶通濾波器可以將基帶譜搬移到射頻頻段。
4 結 語
多速率信號處理是軟件無線電實現信號處理數字化的關鍵，多相結構不但簡化了濾波器的設計，而且是軟件無線電信道化接收機和發射機的基礎。
參考文獻
［1］楊小牛,樓才義,徐建良.軟件無線電原理與應用[M].北京:電子工業出版社,2001.
［2］宗孔德.多速率信號處理[M].北京:清華大學出版社,1996.
中圖分類號：TN8-34; TB565.3 文獻標識碼：A文章編號：1004-373X(2011)21-0031-03
Research on Software Radio in Anti-submarine Technology
LI Wen-hai1, WEI Hui2, XU Ai-qiang1
(1.Naval Aeronautical Engineering Institute, Yantai 264001, China;
2. Graduate Management Team, Naval Aeronautical Engineering Institute, Yantai 264001,China)
Abstract：
Aiming at the widely researched and applied software radio (SR), for realizing the digitization of anti-submarine underwater acoustic signal processor, a hypothesis of the application of SR in sonar receiver is proposed combining the buoy′s receiving signal and communication. The relative technologies are introduced simultaneously. The technology can realize the digitization of signal processing, reduce errors, improve efficiency and so on.
Keywords： SR;wireless sonobuoy;signal detection;high-order cumulation;neural network
0 引 言
無線聲納浮標搜潛是航空反潛的重要手段之一，水聲信號處理機裝載在反潛機上，主要對聲納浮標的無線電信號進行接收解調，并對其中音頻信號進行分析，從而實現對海洋中的潛艇目標探測、發現及定位。
隨著高速數/模轉換器、集成混頻器以及數字信號處理器的發展，軟件無線電近幾年來發展迅速，這樣最直接的表現為信號處理完全在DSP中進行\[1-3\]。在DSP中進行傳統收發處理模塊的降噪、濾波、混頻處理等，此時信號處理完全由軟件實現，因此，傳統硬件實現的功能，此處由軟件實現，而且由于軟件的靈活性，使其功能更強大。
針對這樣一個發展趨勢，提出設計制造數字化信號處理機，即將目標信號檢測、目標信號識別等集成到DSP中進行，從而增加靈活性和抗干擾性。同時研究了從聲納浮標探測水下目標到與載機進行通信過程中信號的流向和表達形式，得出載機探測聲納浮標信號和浮標探測目標信號過程的相似性，因而可以將兩種過程的方法相互借鑒使用，以達到最優效果。
1 基本原理
軟件無線電的基本思想是以一個通用、標準、模塊化的硬件平臺為依托，通過軟件編程來實現無線電臺的各種功能，從基于硬件、面向用途的電臺設計方法中解放出來\[4\]。理想軟件無線電的組成結構如圖1所示。
圖1 軟件無線電的結構框圖
1.1 模擬信號調制
由于聲納浮標與信號處理機間的通信多為調頻和調幅的方式，因而在此介紹調頻與調幅的原理\[4\]。
(1) 調頻
調頻(FM)是載波的瞬時頻率隨調制信號成線性變化的一種調制方式，單音調頻信號的數學表達式可以寫成：
И
И
式中：Е鬲c為載波角頻率;vΩ(t)為調制信號;Иkf為調制系數。
(2) 調幅
調幅(AM)就是使載波的振幅隨調制信號的變化規律而變化。用單音信號進行調幅時，其數學表達式可以寫成：
И
И
式中：vΩ(t)為調制信號;ma為調制指數，它的范圍為(0,1)之間，如果ma>1，б訓韃ǖ陌絡會出現嚴重的失真，而不能恢復原來的調制信號波形，也就是產生過量調幅。
1.2 無線聲納浮標探測與通信的特點
無線聲納浮標是反潛中的重要武器，由于其使用簡單和經濟等優點被廣泛應用，針對聲納浮標的探測信號過程和與載機的通信過程做一簡單的研究。
根據水聲相關知識\[6-8\]，潛艇的輻射噪聲主要是線譜與連續譜的疊加，其中線譜是檢測潛艇的主要特征；海洋噪聲可以近似為服從高斯分布的，因而浮標檢測的潛艇信號可以表示為：
И
式中：N1(t)~N(μ1,σ21)。
信號s′(t)經過調頻/調幅處理，發送給載機進行處理。這里的s′(t)即為vΩ(t)。в捎諫納浮標與載機進行通信的空間也存在著噪聲，可近似為高斯噪聲，設為:
由上式可以看出，載機收到的信號將由載波頻率、圍繞在載頻附近的潛艇頻率信號和噪聲組成。對信號進行傅里葉變換可查看頻譜分布。兩個過程信號流程如圖2所示。由公式推導和圖2可以看出，在相關假設條件下，浮標探測目標和載機探測浮標的過程是相似的，因而這兩個過程中的研究方法可以相互借鑒，甚至同時進行，這有待進一步研究。
圖2 反潛過程信號調制流程圖
2 信號處理算法
由于DSP運算處理的速度在迅速提高，所以現在很多相對復雜的信號處理算法都可以在DSP中運行，也即實現信號處理的全數字化，例如進行FFT處理等。
聲納信號處理算法包括信號檢測算法，信號降噪處理算法和目標識別算法等。
2.1 能量檢測算法
能量檢測算法\[8\]是信號檢測算法中最常用的算法。Ъ偕韞鄄斕降n個樣本是x1,x2,…,xn,那么能量檢測算法可表示為:
ИИ
由于載波信號和目標信號不服從高斯分布，因此可以使用高階譜法對信號進行降噪，從而增加在微弱信號條件下目標檢測概率，同時提高目標識別效果。
2.3 神經網絡
人工神經網絡(ANN)方法是模擬人腦的思維活動發展和形成的，具有一定的智能性，具體表現在神經網絡具有良好的容錯性、層次性、可塑性、自適應性、自組織性、聯想記憶和并行處理能力\[9\]。它的這些優點使得其首先應用在模式識別領域。
目前神經網絡的模型已達上百種，最常用的是BP模型。在水下目標分類中常用的神經網絡還有:徑向基函數(RBF)神經網絡，它實質上是BP模型的變種，其隱層節點的作用函數通常為高斯型核函數，對特征層具有一定的局部化能力，故有較好的分類性能。高階神經網絡的輸出與輸入的高階相關函數相對應，從而與高階譜、高階累積量有直接的聯系，由于高階譜對非平穩信號的穩健性和對加性噪聲的抑制能力，這種網絡可望實現平移、旋轉和比例不變的模式識別，對水聲信號的分類具有較好效果。
BP神經網絡的學習算法\[10\]如下：
訓練集包含M個樣本模式對(xk,yk)，對第p個訓練樣本(p=1,2,…,M)，單元j的輸入總和(即激活函數)記為a在實際應用中，考慮到學習過程的收斂性，學習閾值取得越小越好；值越大，每次權重值的改變越劇烈，可能導致學習過程發生震蕩，通常權重修正公式為:
И
式中:Е盼動量因子；a為修正系數。
3 結 論
本文針對新興的軟件無線電技術，探討了其應用在反潛技術中的可能以及相關技術，為日后的工程設計提供一定的指導，具體工程應用還要根據實際做相應調整。由于本文只是給出理論上的推導，所以將在以后的工作中重點研究工程實現算法。隨著高速A/D和高速DSP的發展和更新，軟件無線電技術將逐步發展，并使得信號接收機/發射機設計和處理更加地數字化，從而實現系統的集成化、微型化和信息化。
參考文獻
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作者簡介：
自Joseph Mitola于20世紀90年代初提出了軟件無線電(sDR)的概念以來，它一直是人們關注和研究的焦點。SDR為無線應用的設計者解決了很多問題。大多數這類問題與無線廣播為了實現全球運作必須支持的標準數量有關，并且，同樣重要的是，與支持這些多重標準的成本有關。
本文說明多重標準車用數字無線電接收機概念如何應用于七種數字無線電標準：數字調幅廣播(DRM)；DRM+；數字音頻廣播(DAB)；DAB+；地面數字多媒體廣播(T－DMB)；高清調幅廣播(HD－radio AM)；高清調頻廣播(HD－radioFM)。
在可行并且高效的情況下，接收機使用針對每個數字無線電標準的完全嵌入式軟件來實施數字信號處理技術，如濾波、解調、同步、糾錯等。
sDR作為一個協處理器與汽車DSP系列配合使用，可用于超高品質的AM／FM接收和音頻后處理。專用汽車DsP可提供高集成、強大、經濟的模擬與數字解決方案，尤其適合汽車行業應用。配合汽車DSP系列的協處理器概念如圖1所示。
協處理器概念加上高效數字無線電接收方案，使汽車DSP經過實際驗證的高性能AM／FM接收性能進一步得
到擴展，可提供高性能、靈活、高效的SDR并支持相同數字無線電標準的多個接收機，用于背景掃描、多音頻，數字應用和視頻應用。
數字調幅廣播
數字調幅廣播(DRM)是一種適合30MHz頻率以下的中、短、長波數字無線電系統。它具有近FM的音響品質，以及數字傳輸使用方便的特性，在AM方面的改進也很突出。
DRM系統采用編碼正交頻分復用(cOFDM)技術。所有由數字編碼音頻產生的數據以及相關的信號數據均被分發，以跨越大量緊密排列的載波進行傳輸。所有載波均包含在傳輸信道中。采用時間和頻率交織的方法來減輕多徑干擾所造成的衰減。OFDM和編碼的各種參數均可以更改，使DRM可以在很多不同的傳播環境中順利工作。
DRM的最大比特率是72kbps。
DRM系統利用MPEG-4高效高級音頻壓縮(HE-AAC+v2)，以低數據率提供高音頻質量。此外，碼激勵線性預測編碼(cELP)和諧波矢量激勵編碼(HVXC)語音壓縮算法則以更低的數據率提供僅語音編程，如圖2所示。
DRM+
DRM+表示DRM的后續開發，它是波段Ⅰ和波段Ⅱ(FM波段)中數字無線電傳輸的標準。并且，OFDM可提供高效頻譜利用和無干擾移動接收。憑借其95kHz帶寬，DRM+適合歐洲使用的100kHzFM模式，因此可以在波段Ⅱ的各個頻段中傳輸。
最大有效數據率高達每多路186kbps。采用MPEG-4 HE－AAC+音頻壓縮可以將最多4種不同的音頻流，包括另外的數據服務，甚至是視頻流集成到一個DRM+多路復用器上。該系統的總體視圖與DRM的相同，即DRM+可“平穩”集成到DRM中。
數字音頻廣播
在20世紀80年代晚期設計數字音頻廣播(DAB)系統時，最初有五個目標：提供CD品質的無線電廣播；提供優于FM的車內接收品質；更有效地使用頻譜；允許通過電臺名稱而不是頻率來調諧；最后是允許傳輸數據。
均源于DAB的DAB+和T-DMB已經集成了MPEG-4 HE-AAC+v2音頻壓縮和帶額外交織的Reed－Solomon糾錯編碼技術。
DAB+
DAB和DAB+之間的主要差別在于，DAB數字無線電廣播采用MPEG-2 Audio Layer Ⅱ音頻壓縮技術，而DAB＋采用MPEG－4HE-AAC+V2音頻壓縮技術。
HE-AAC+v2是AAC核心音頻壓縮的擴展集。此擴展集結構允許使用三個依賴于比特率的選項：普通AAC，用
于高比特率；AAC和頻譜帶復制(sBR)，即HE-AAC，用于中比特率；AAC、SBR和偽立體聲(Ps)，即HE-AAC+v2，用于低比特率。
每個音頻超幀都在能夠實現重新配置同步與管理的五個連續邏輯DAB幀中傳送。
源自原始系統Rs(255、245、t=5)的Reed-Solomon RS(120，110，t=5)截短碼應用于每個音頻超幀的110字節部分，以生成一個錯誤保護包。外部(解)交織器可被120列的區塊(解)交織器視為一行。DAB+系統的框圖如圖3所示。
T－DMB
根據ETSI EN 300 401標準，T-DMB也是基于傳統的DAB傳輸系統。這意味著通過向現有DAB系統增加一個T－DMB視頻編碼器，DAB傳輸即可用于T－DMB傳輸。由于在同一個系統上提供T－DMB和DAB，因此T－DMB設備不僅可以接收T-DMB多媒體服務，還可接收DAB音頻服務。
T－DMB針對音頻服務使用比特分片算術編碼(BsAc)或者HE－AAC＋v2音頻編碼，針對視頻服務使用高級視頻編碼(AVc)，針對交互式數據相關服務使用二進制格式場景(BIFS)。
引言
隨著時代的發展，社會的進步，移動無線電信號已經越來越普及，但是隨之而來的信號之間的干擾也越來越強烈。減弱無線電信號干擾，提高無線電通信質量是當前應該研究的重要課題。利用軟件無線電發展的智能天線能夠與周圍環境特點相結合，隨時監控周圍的信號強弱，找到信號最強的天線方向，進行對應調整。并且能夠通過對信號的追蹤，將通訊信號維持在最好的范圍。通過軟件進行算法的自動更新，能夠在不改變智能天線的配置的同時增強無線通訊，提高系統穩定。
1軟件無線電的定義
軟件無線電主要是通過現代通信理念為橋梁，建立以數字信號為基礎的開放性通訊模塊平臺。能夠結合不同軟件來對其硬件配比進行變化，能夠適應不同環境下通訊信號的需求，搭載無線電信號系統。軟件無線電主要通過天線、射頻前端、寬帶轉換裝置和數字信號處理器構成。其天線通暢能夠輻射比較廣闊的范圍，并且對不同頻率下信號端的調整都比較穩定，能夠適合不同工作的需要。射頻前端主要完成信號發射中上變頻、濾波、放大、下變頻等工作。經過以上工作的信號再經由數字信號處理器轉換，實現數據的低流速處理，等到處理器將其轉變為基帶后，再經由數字信號軟件模擬處理。其中經過數字信號處理器處理的主要原因是由于如果只用數字信號軟件進行處理，無疑會加大其工作量，造成較大的負擔。將信號轉化為基帶會大大降低數字信號軟件的壓力。軟件無線電無疑具有較大的機動性，能夠通過增添新的軟件來增加其性能。舉例而言，在軟件無線電工作方面，信道貸款，調制及編碼等工作都是通過軟件的增加來實現的，這些工作能夠實現對網絡信號的轉換，使其適應信號環境，降低通訊壓力。軟件無線電無疑具備較高的開放性，因為其在軟件模塊、標準化技術調整中都可以改變，硬件也可以結合設備和技術發展的需求進行升級，軟件可以按照配置需求進行調整。軟件無線電擁有較強的機動性和開放性，導致其在無線通訊領域中占據了重要地位，并且迅速將其推廣到軍事生產中的電子戰、雷達方面，起到了重要作用。
2智能天線的構造和基本算法
智能天線結合現代數字信號處理技術，用過簡單的數據算法，形成穩定的定向波束，讓天線能夠根據用戶的信號需求進行調整，避開信號不穩定的位置，實現移動信號的最大化，盡量避免同種信號的干擾。智能天線的主要是通過天線陣列、射頻前端、A/D轉換器、自適應信號處理器等裝置構成。如果智能天線的天線能夠接收到智能信號，就可以通過不同天線的智能單位進行分配，由射頻前端進行接收處理，在經過數字信號轉換，通過自適應信號處理器進行處理，形成不同波束來實現矢量輸出。智能天線和傳統的天線收集方式不同，它能夠通過以上方式形成用戶特定的接收波束，將信號穩定在某一確定的接收范圍，使信號在其中定向傳播，相當于把不同信號穩定在不同范圍中，降低同種信號之間的干擾以及電磁污染。提供一個固定的方向來讓用戶接受，這樣做大大提升了信號傳輸的工作效率，有效保障了信號的穩定性，避開了傳統方式中同種波段信號之間的相互干擾。
3自適應波束形成算法介紹
經過智能天線處理的信號一般都是在時段和頻率上完全重合，只在不同空間角度上區分的信號，智能天線能夠起到空間過濾作用。自適應波束算法主要是通過數字處理技術，結合數字信號的特性分析形成的輸出端配比，經過軟件處理體現在不同波段的信號處理器上。其優勢在于不需要對其硬件設備做出任何調整，只是通過對軟件的改寫來實現系統的更新，來實現不同地域下信號的需要。利用自適應波束形成技術，智能天線能夠通過自適應算法來對其進行調整，改變信號范圍，在有效信號的基礎上形成波動范圍，降低不同信號處理波段的主波束，使用戶的增益處理降低，減少不同用戶之間的相互干擾，并且對信號接收裝置的接收程序進行處理，對智能天線裝置的整體性能有所提升。從參考信號的范圍轉變方向來看，自適應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其他非此波段的信號作為參考，了解信號的接收端位置，進行算法處理來確定信號響應范圍。再根據加權值確定一定的規律方針，調整平均規律，達到最大的輸出范圍，使智能天線能夠滿足最大的輸出調整，一般的輸出準則遵循最小二乘法以及最小均方誤差的標準。盲算法則不需要對信號的輸出端進行分析，只是通過對自己終端信息的處理進行參照反饋，預算處理信號的方向。但是準確來講，經過判斷的信號方向和實際輸出信號方向存在一定的差距，這是由于對非此波段信號接收時不能夠準確測定其方向導致?？偟膩砜矗敲に惴ň哂懈叩臏蚀_率，能夠更快地判斷輸出信號方向，對信號波段傳輸、轉換的效率較快，但是相對而言消耗的功率就比較大。
4軟件無線電技術的可行性
我國在數字信號通訊方面已經有了較大的進展，在國內已經生產了國際平均水準接近的產品，和國際先進水平沒有較大出入。相關的技術條件也已經準備完善，隨時可以投入實施。但某種新型技術能夠推廣的條件在于其可行性，而不是技術本身的條件。該項技術得到推廣必須得到市場經濟和用戶的普遍接受。在以往的經驗教訓中，已經有太多因此而失敗的先例，目前這項技術也面臨了同樣的挑戰、其主要可以從三個方面來入手：廣播機構、接受制造廠家以及用戶對該項技術的可接受性。只有在這些方面的實際應用中取得良好效果，才能夠使這項技術大范圍投入使用，拓寬其可行空間。推廣無線電技術的主要條件是將無線軟件調頻作為基礎，控制信號波段的產生。信號波形主要通過數字信號的轉換產生，并且還可以通過不同頻段的切換來實現、接收器同樣可以利用數字信號轉換器來對軟件信號進行接收，通過軟件對不同信號進行調節。完善的軟件無線電臺主要通過全頻段的支持來實現，具備很強的靈活機動性，可以通過對軟件的調整來實現系統功率的調整。但是出于對實際情況的考慮，寬帶前端頻道接收不可能達到理想模式，總是會受到處理模式的限制。因此以現今的技術條件來講不能夠將理想的軟件無線電系統投入應用。為實現大范圍軟件無線電技術應用，可以將軟件無線電系統中添加一些增強無線電系統功能的軟件，能夠在一定范圍中對信號的接收和傳遞進行調節，適用于當今生產的實際需求。雖然降低了軟件無線電系統的靈活機動性，但是給其在生產中投入使用帶來了一些希望。
5結束語
利用軟件無線電對智能天線進行調整，不需要進行繁瑣的硬件調整，只需在系統中安裝提高軟件無線電實用性的軟件。因此該系統具備很高的可維護性以及能夠穩定操作的系統環境，能夠將系統的信號發射整體運用提高，增強擴充性能。通過軟件無線電對智能天線進行調整，能夠增強信號范圍，使系統變得更加平穩，減少同類信號的干擾。但智能天線對設備的要求很高，就在一定程度上增加了元件的可操作性能，使系統分配更加復雜，不能夠改變波束的轉變移動范圍。所以是否利用軟件無線電對智能天線進行調整，還要結合實際情況進行分析。
參考文獻
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關鍵詞：A/D/A轉換器件 軟件無線電 寬帶 DSP
中圖分類號：TN925 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2013）07-0207-02
1 軟件無線電概述及基本結構
軟件無線電技術，顧名思義是用現代化軟件來操縱、控制傳統的“純硬件電路”的無線通信。
軟件無線電的原理就是利用寬帶天線（或多頻段天線）來將靠近射頻前端的A/D、D/A的整個中頻段或是RF段實現A/D變換，之后再利用DSP器或是處理器來完成后續處理工作。無線電整體可編程性的程度很大程度上是由其硬件結構決定的，換句話說，硬件結構是實現RF頻段可編程、信道編碼和調制可編程、信道訪問模式可編程的基礎。不僅如此，由于硬件系統的開放性極高，所以只需稍微調整軟件便能得到相應的功能，這在一定程度上弱化了系統的設計難度。
軟件無線電統的基本結構如圖1所示，它包括了寬帶/多頻段天線、多頻段射頻轉換器、寬帶A/D（模數變換器）和D/A（數模變換器）及數字信號處理部分。由圖1可以看出，數字信號處理部分是軟件無線電實用化過程中的核心和關鍵部分之一。比如：DSP、FPGA、GPP就是比較常見的信號處理部分。在GPP的控制下，DSP以及FPGA能完成各種任務，比如：調制解調、中頻處理、基帶處理等。GPP在調度任務和管理存儲器的過程中使用的是RTOS?，F階段，軟件無線電結構又叫做專用資源結構，簡單來說，就是任意無線信道都擁有配套的處理資源，比如：GPP、AD、FPGA、DA、DSP等。
2 軟件無線電發展的現狀
無線通信在現代通信中占據著極其重要的位置，被廣泛應用于商業、氣象、軍事、民用等領域。
近年來，無線通信領域研發出了一種全新的無線通信體系結構，即軟件無線電。該系統是現代通信理論，微電子、數字信號處理技術共同作用下的產物。
1992年，MILTRE公司的Joseph Mitola首次提出了軟件無線電這一新生事物。其運作原理是：為使軟件能順利完成調制解調、工作頻段、數據格式、加密模式、通信協議等任務，我們必須構建一個通用的硬件平臺，該平臺要具有標準化、開放性、模塊化的特點，不僅如此，還要在天線附近設置A/D和D/A轉換器，這樣才能得到一個高性能的無線通信系統。軟件無線電跟海灣戰爭有關，軍事上成功，是軟件無線電技術迅速在民用上推廣。
我們國家也非常注重軟件無線電技術，曾經就提到過SCDMA技術，這種技術事實上就是一種CDMA技術，在該技術中囊括有智能天線以及軟件無線電等相關的通信技術。
3 軟件無線電相關技術
軟件無線電技術中涉及到了數字信號同模擬信號間的有效轉換、計算速度、運算總量、存儲總量以及處理數據的方式等相關的技術，而且這部分技術對軟件無線電技術的前進速度以及前進方向起決定性作用。其中寬帶/多頻段天線、A/D/A轉換器件、DSP技術以及實時操作系統作為該技術中的關鍵之所在。
3.1 軟件天線及射頻轉換部分的關鍵技術
軟件無線電就是要讓多波段、多制式電臺實現有效的互連，而為了達到這一要求我們就應該引進多天線技術。軟件無線電技術與數字多波束形成（DBF）相結合的完美產物就是智能天線技術。實際上智能天線技術已經成為下一代移動通信系統的關鍵技術。
要實現低噪聲放大、混頻、濾波、自動增益控制（AGC）以及輸出功率放大等功能，那么射頻的前端要求器件有較寬的頻率范圍。一般情況下軟件無線電的天線是不能夠涵蓋所有的無線通信頻段的，造成這一現象的原因就是內部阻抗不相吻合，頻段不一樣的天線是不能夠在一起使用的。所以說，要想讓軟件無線電通信得以有效的實現，就一定要設計出一套能夠接受任何頻段并且具備較好線性性能的天線。
3.2 A/D-D/A與高速、高精度中頻數字處理段關鍵技術
采樣以及位數對寬帶模數轉換的水平起著決定性的作用。采樣活動的速率取決于信號寬帶，而量化位數則必須要和動態范疇以及DSP精度的要求相吻合?？墒悄壳皢纹珹DC不能夠使這兩個要求得到同時滿足，因而我們要將多個ADC并聯在一起來解決這一問題。
軟件無線電所具有的一個最大的特征就是讓A/D變換最大限度的接近天線，而如此A/D轉換器就一定要擁有良好的性能。A/D-D/A變換器要能夠在中頻里面對大帶寬范疇中的多路信號實施采樣。按照Nyqist定理我們能夠看出，大輸入信號帶寬對A/D變換的采樣率有著較高的要求；除此之外因為多路信號之間的遠近效應存在，因而A/D變換器必須具備較大的動態范疇以及較高的取樣精度。假使A/D技術不能夠使這些要求得到有效的滿足，我們通常會采用下列解決措施。如，把整個接收帶寬分成多個子帶，用多個窄帶A/D對各個子帶并行采樣；用對數壓縮等方法控制或抑制輸入信號動態范圍；量化與信號預測相結合，量化預測誤差信號等。
3.3 DSP數字信號處理技術
實際工作中需要引起重視的是處理系統數據、編碼解碼、調制解調等，與此同時還要重點關注數字化處理，例如二次采樣、濾波、上下變頻等。DSP具備以下功能：解碼、調制解調、處理數字基帶與比特流等，僅就擴頻與調頻系統而言，需要充分發揮解調、解擴功能。為盡快實現此項功能，實際工作中要充分利用DSP，構建完善成熟的并行運算系統，不僅僅涉及到數據總線、程序總線，與此同時還要實現多址呼叫，結合現實情況選擇采用多指令多數據結構、單指令多數據結構或者是超指令結構。
一般固定功能的模塊如濾波器和下變頻器，可以利用可編程能力的專用芯片來實現，這樣可以節約成本而且這種芯片的處理數據的速度一般要高于通用DSP芯片。一般情況下數據處理系統的分配方式是：功能相對固定的部分就由FPGA來完成，計算密集型的部分在DSP內部完成。
3.4 實時操作系統
軟件無線電可實現自主升級與更新，最為顯著的特點是開放性，充分利用空中接口能夠實現軟件加載，實際操作簡單，可行性相對較高。通常情況下會選擇以API進行區分，進而將其模塊化，實際工作中要對各方面的影響因素進行考慮，結合現實情況進一步確定可以使用CORBA技術，此時可將面向對象的方式視為重要前提，創造良好的工作環境與服務平臺，確保各類網絡能夠相互配合、相互訪問。此外，CORBA還可實現數據共享。
軟件必須要突顯出獨立性，如此一來才能夠盡快設置出合適的層次結構。實際工作中要充分利用軟件技術，其中需要引起重視的是軟件下載，主要涉及到以下內容，即接口方式、下載方式、下載安全與認證、協議等。
4 結語
軟件無線電主要由兩部分組成：處理數字信號、射頻前端；最為重要的部分是高速DSP芯片、寬帶A/D/A變換器。軟件無線電可按照撥道接入方式、無線波段等對各類參數進行定義，對信道結構進行適當調整，充分利用硬件平臺對數據信號進行處理。
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軟件無線電技術的硬件平臺組成較為復雜，它主要包括模擬前端、寬帶數模變換器、寬帶模數變換器、數字上下變頻器以及高速數字信號處理器這五個部分，其有著模塊化、開放性及可拓展性等優勢。該平臺的數據源可以是文字、聲音和視頻等，通過對數據進行信息道編碼和信息源編碼，而且可以采用多路方式對其進行訪問，然后對其進行調制解調。值得注意的是，不同系統下的不同調制方式，應盡可能采用能夠兼容的方式。
1.2軟件平臺
數字廣播電視系統中的軟件無線電技術采用的是分層軟件體系，其包括DSP指令、函數庫、信號流變換庫、小波與濾波的變換、調制算法庫、編碼算法庫、信道糾錯編碼庫及各種無線電信令規程庫等。
1.3關鍵技術
現代的無線電已經是將計算機、通信等技術融合為一體的新技術。首先，寬帶多頻段是其核心技術，軟件無線電技術的工作寬帶一般是1Mhz到3Ghz，如果其天線采用傳統方法，由于天線長度的影響，會對信號的傳輸產生影響。其次，采用數模和模數技術，將兩者的轉換器靠近天線，并將其移到RF前端，對較高頻段的信號進行數字化，這個過程需要對工作寬帶和模數采樣頻率進行較高的要求。另一方面，環境的復雜性對模數轉換器的速率和寬帶都提出了較高的標準，要求其動態范圍較大，在寬帶達到要求時，也應注意ADC是否具有較高的采樣率。最后，DSP技術和高速數字處理技術也是軟件無線電的核心技術之一，數字信號在經過模數轉換器處理后，DSP軟件將繼續對其進行處理，因此說軟件無線電技術的關鍵是數字處理能力。硬件技術和軟件技術是影響無線電技術的重要因素，目前軟件無線電技術在實際中的應用由于受到硬件技術的限制，特別是在木塊分化方面，因此應加強硬件技術的改進，為軟件技術提供一個廣闊的發展平臺。
2數字廣播電視系統中軟件無線電技術的應用
數字廣播電視的基本原理就是將模擬信號轉變為數字信號，實現其完美過渡。將A/D變換器靠近射頻天線以盡早獲取模擬信號，隨后將其轉化為數字信號是軟件無線電技術的基本思路。無線電技術以數字廣播電視為載體，在產生數字信號后，利用數模轉換器將信號轉化為模擬信號。軟件無線電技術以較強的靈活性，通過升級去完成對一些關鍵技術的突破。
2.1DRM的發展
由于數字化媒體的快速發展及調頻廣播競爭的加強，許多機構已經開始了調頻廣播數字化的技術實驗。由于當前數字信號和模擬信號同時存在，可以借助無線電技術對模擬設備進行研制。隨著無線電技術的發展，為了提升無線電廣播的質量，可以將數字廣播與資源有效結合起來。
2.2DRM中無線電技術的應用
由于廣播的寬帶較窄，信號的動態范圍較大，在實際應用中對其方案的選擇應慎之又慎。可以對一個寬帶變頻模塊進行增加，將其增加到A/D/A天線間，使信號由全頻變為中頻帶，然后對中頻帶信號的預定功能進行實現。
2.3DRM發射機中軟件無線電技術的應用
相比較接收機，發射機的研制顯得更為復雜，發射機一般包含三個獨立的子系統，其中的調制子系統和數字編碼負責對數字信號和相位的處理，而模擬處理子系統則更多的被應用于調相符號或幅相符號的轉換上，功率放大以及信號的發射則依靠發射子系統來實現。
2.4數字電視接收系統
當前廣泛采用的是中頻數字化結構，其原理是通過多頻段的天線將數字信號傳送到RF部分，隨后經過模數轉換器和數模轉換器的轉換，再經過數字上下變頻器，其將信號傳送給DSP進行處理。在以軟件無線電技術為基礎的數字電視接受系統，首先要通過模擬變頻對信號進行處理，使其與模數轉換器的信號相適應，經過模數轉換器的處理后，其輸出為基帶信號，然后數字變頻對寬帶內的信號進行正交變頻，使其成為與信號帶寬相適應的數字信號，這種信號要能夠被HDTV處理。在實際中，為了提高數據的處理速度，常常采用較多的處理器模塊。而在軟件無線電技術中，都是采用軟件對算法進行處理，通過軟件的升級來增加新的功能，而HDTV接收機正是以軟件無線電原理為依據，在此基礎上，其不僅可以產生能夠適應多種編碼速率的數字電視信號，而且其自身的系統升級能力也較強。HDTV實現新制式的播放方法對軟件無線電技術降低成本具有較大的幫助。
2.5軟件無線電技術中的實際應用
在互聯網和3G時代，信道調制方式會極大影響數字廣播電視的發展，因此需要引進新的無線通信技術。當下用戶需要的是多層次配置，而軟件無線電技術中正是一種優質資源，依靠其實現各種業務的最佳配置，改變以往的追求統一性的調制方式，努力建立一個開放性的平臺，通過平臺上軟件的升級來實現業務的各種特征。
