軟件無(wú)線電技術(shù),顧名思義是用現(xiàn)代化軟件來(lái)操縱、控制傳統(tǒng)的“純硬件電路”的無(wú)線通信。1992年5月,在美國(guó)電信系統(tǒng)會(huì)議上,MILTRE公司的Jeo Mitola首先提出了軟件無(wú)線電的概念。軟件無(wú)線電指的是將硬件單元模塊以標(biāo)準(zhǔn)、開(kāi)放的形式連接起來(lái),形成一個(gè)通用的硬件平臺(tái),通過(guò)專用軟件加載來(lái)實(shí)現(xiàn)各種功能的開(kāi)放式無(wú)線通信設(shè)備。
軟件無(wú)線電技術(shù)的重要價(jià)值在于:傳統(tǒng)的硬件無(wú)線電通信設(shè)備只是作為無(wú)線通信的基本平臺(tái),而許多的通信功能則是由軟件來(lái)實(shí)現(xiàn),打破了有史以來(lái)設(shè)備的通信功能的實(shí)現(xiàn)僅僅依賴于硬件發(fā)展的格局。軟件無(wú)線電技術(shù)的出現(xiàn)是通信領(lǐng)域繼固定通信到移動(dòng)通信,模擬通信到數(shù)字通信之后第三次革命。無(wú)線通信系統(tǒng)中的軟件無(wú)線電平臺(tái)構(gòu)成如圖1所示。
圖1:軟件無(wú)線電平臺(tái)示意
軟件無(wú)線電的基本思想就是將寬帶模數(shù)變換器(A/D)及數(shù)模變換器(D/A)盡可能地靠近射頻天線,建立一個(gè)具有“A/D-DSP-D/A”模型的通用的、開(kāi)放的硬件平臺(tái),在這個(gè)硬件平臺(tái)上盡量利用軟件技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)電臺(tái)的各種功能模塊,如下表1所示的5大功能。軟件無(wú)線電技術(shù)是軟件化、計(jì)算密集型的操作形式。
表1:軟件無(wú)線技術(shù)所實(shí)現(xiàn)的功能
軟件無(wú)線電技術(shù)的核心是:集中使用寬帶A/D、D/A轉(zhuǎn)換器并盡可能的靠近天線,無(wú)線電功能盡可能地通過(guò)軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)。其基本思想在于使所有無(wú)線電收發(fā)設(shè)備都基于同一個(gè)硬件平臺(tái),通過(guò)安裝不同的軟件模塊,利用軟件升級(jí)、或版本更迭來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)線電裝備的更新?lián)Q代和新老無(wú)線電設(shè)備之間的兼容。
軟件無(wú)線電技術(shù)的核心技術(shù)包括寬帶天線射頻變換技術(shù)、寬帶A/D和D/A變換技術(shù)、中頻和基帶部分的通用可編程處理器技術(shù)。軟件無(wú)線電技術(shù)的最終目標(biāo)就是所謂的多波段多模式MBMMR(Multiband Multimode Radio),它覆蓋2~2000MHz的頻段,用軟件實(shí)現(xiàn)SSB、FM、AM等多種模式以及擴(kuò)頻、跳頻、高頻自適應(yīng)、高速調(diào)制解調(diào)器、多速率話音編碼等多種工作方式。與傳統(tǒng)的通信技術(shù)相比,軟件無(wú)線電技術(shù)有如表2所示的6個(gè)特點(diǎn)。
表2:軟件無(wú)線電技術(shù)的特點(diǎn)
數(shù)字信號(hào)處理(DSP,Digital signal processing)技術(shù)是軟件無(wú)線電技術(shù)的基礎(chǔ)。目前盡管低功耗DSP、超強(qiáng)功能DSP發(fā)展迅速,但DSP在速度、功耗上的現(xiàn)狀仍然是制約軟件無(wú)線電發(fā)展的關(guān)鍵。DSP的另一研究?jī)?nèi)容就是軟件,軟件是軟件無(wú)線電技術(shù)的核心。在目前DSP不能滿足軟件無(wú)線電設(shè)計(jì)要求的情況下,開(kāi)發(fā)DSP的數(shù)字信號(hào)處理軟件應(yīng)是軟件無(wú)線電技術(shù)的主攻方向。這其中包括各種FFT算法,調(diào)制解調(diào)、信源編碼、信號(hào)編碼等各種通信軟件,也包括方式控制、信號(hào)控制和數(shù)據(jù)交換軟件。
軟件無(wú)線電技術(shù)廣泛應(yīng)用于無(wú)線電通信領(lǐng)域,軟件無(wú)線電技術(shù)首先誕生于軍事上的應(yīng)用,由于其優(yōu)良的特點(diǎn),軟件無(wú)線電技術(shù)很快滲透到民用的無(wú)線移動(dòng)通信領(lǐng)域,特別是在第三代移動(dòng)通信領(lǐng)域的應(yīng)用。由于軟件無(wú)線電技術(shù)可將模擬信號(hào)的數(shù)字化過(guò)程盡可能地接近天線,即將AD轉(zhuǎn)換器盡量靠近RF射頻前端,利用DSP的強(qiáng)大處理能力和軟件的靈活性實(shí)現(xiàn)信道分離、調(diào)制解調(diào)、信道編碼譯碼等工作,在為第二代移動(dòng)通信系統(tǒng)向第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)的平滑過(guò)渡提供一個(gè)良好的無(wú)縫解決方案。軟件無(wú)線電技術(shù)還有在衛(wèi)星通信領(lǐng)域的應(yīng)用,特別是正在冉冉升起的現(xiàn)代小衛(wèi)星的應(yīng)用。
國(guó)際電聯(lián)下設(shè)的無(wú)線8F組專門(mén)從事IMT-2000標(biāo)準(zhǔn)的研究.在無(wú)線8F組中專門(mén)設(shè)立了軟件無(wú)線電研究小組積極開(kāi)展這方面的工作。TD-SCDMA系統(tǒng)和軟件無(wú)線電技術(shù)就得到了很好的融合。
在中國(guó),軟件無(wú)線電技術(shù)受到相當(dāng)重視,在“九五”和“十五”預(yù)研項(xiàng)目和“863”計(jì)劃中都將軟件無(wú)線電技術(shù)列為重點(diǎn)研究項(xiàng)目。“九五”期間立項(xiàng)的“多頻段多功能電臺(tái)技術(shù)”突破了軟件無(wú)線電的部分關(guān)鍵技術(shù),開(kāi)發(fā)出4信道多波形樣機(jī);我國(guó)提出的第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)方案TD-SCDMA,就是利用軟件無(wú)線電技術(shù)完成設(shè)計(jì)。軟件無(wú)線電需要將現(xiàn)代先進(jìn)的通信技術(shù)、微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)結(jié)合在一起,是一個(gè)中長(zhǎng)期的研究項(xiàng)目,需要很強(qiáng)的綜合實(shí)力。
欲進(jìn)一步了解無(wú)線電通信設(shè)備的主要技術(shù)指標(biāo)解釋的請(qǐng)進(jìn)入。