【正文】 能；可以和其它任何電臺(tái)進(jìn)行通信，并可以作為其 它電臺(tái)的射頻中繼；可以通過無線加載來改變軟件模塊或更新軟件。 (2) 開放性：軟件無線電由于采用標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的結(jié)構(gòu)，其硬件可以隨著器件和技術(shù)的發(fā)展而更新和擴(kuò)展，軟件也可以隨需要而不斷升級(jí)。軟件無線電不僅能和更新體制的電臺(tái)通信，還能與舊體制電臺(tái)兼容。 基于軟件無線電 QPSK 調(diào)制解調(diào)實(shí)現(xiàn)的研究 10 軟件無線電的關(guān)鍵技術(shù) (1) 開放式總線結(jié)構(gòu)及實(shí)現(xiàn) 開放性是軟件無線電的一個(gè)重要特點(diǎn)，主要體現(xiàn)在軟件無線電所采用的開放式標(biāo)準(zhǔn)化總線結(jié)構(gòu)上。在軟件無線電的研制開發(fā)過程中，必須逐步形成標(biāo)準(zhǔn)化的硬件平臺(tái)，而標(biāo)準(zhǔn)化的總線則是構(gòu)筑上述平臺(tái)的奠基石?，F(xiàn)有的軟 件無線電研究和實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中一般采用雙總線結(jié)構(gòu)。 (2) 寬帶段射頻前端和功率放大 寬帶射頻前端要求有較寬的頻率范圍。軟件無線電對(duì)這部分的要求包括：天線能覆蓋所有工作頻段；能用程序控制的方法對(duì)功能及參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。主要完成低噪聲放大、濾波、混頻、自動(dòng)增益控制（ AGC）以及輸出功率放大等功能。 (3) A/D 部分 軟件無線電對(duì)這部分要求很高，是軟件無線電關(guān)鍵部分之一。就性能而言，對(duì)其的要求主要包括采樣速率和采樣精度。采樣速率主要由信號(hào)帶寬決定。由于軟件無線電的接收信號(hào)帶寬較寬，而采樣速率一般要求大于信號(hào)帶寬的 倍，因此采樣速率較高；采樣精度在 80dB 的動(dòng)態(tài)范圍要求下不能低于 12 位。在無線通信中，信噪比（ SNR）與無寄生動(dòng)態(tài)范圍（ SFDR）等技術(shù)指標(biāo)也非常重要。 (4) 數(shù)字下變頻部分 數(shù)字下變頻（ DDC）是 A/D 變換后首先要完成的處理工作，是系統(tǒng)中數(shù)字處理運(yùn)算量最大的部分，也是最難完成的部分，包括數(shù)字下變頻、濾波和重采樣。對(duì)一個(gè)軟件無線電系統(tǒng)來說，若要進(jìn)行好的濾波等處理，一般認(rèn)為需要對(duì)每個(gè)采樣點(diǎn)進(jìn)行 100 次操作。若系統(tǒng)帶寬為 10MHz，則采樣率要大于 25MHz，這樣就需要 2500MIPS（百萬條指令每秒）的 運(yùn)算能力，這是現(xiàn)有的單個(gè) DSP 難以勝任的。因此，一般都將 DDC 這部分工作交給專用的可編程芯片完成。這樣既保留軟件無線電的優(yōu)點(diǎn)，又具有基于軟件無線電 QPSK 調(diào)制解調(diào)實(shí)現(xiàn)的研究 11 較高的可靠性。 (5) 高速數(shù)字信號(hào)處理部分 這部分工作由高速信號(hào)處理器（ DSP）完成，這是軟件無線電的一個(gè)核心部件，也是一個(gè)主要瓶頸。主要任務(wù)是完成基帶處理、調(diào)制解調(diào)、比特流處理和編譯碼等工作。當(dāng)單片處理能力不足時(shí)，可采用多片 DSP并行處理提高運(yùn)算能力。 (6) 信令處理部分 軟件無線電用于實(shí)現(xiàn)多?；ヂ?lián)時(shí)，需實(shí)現(xiàn)通用信令處理，而軟件無線電的任務(wù)是將通信協(xié)議及軟件標(biāo)準(zhǔn)化、通 用化和模塊化，所以有必要把現(xiàn)有的各種無線信令按軟件無線電的要求劃分成幾個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的層次，開發(fā)出標(biāo)準(zhǔn)的信令模塊，研究通用信令框架。 軟件無線電的應(yīng)用前景 軟件無線電具有極大的靈活性和適應(yīng)性，特別適合多頻段、多用戶、多模式兼容及互聯(lián)系統(tǒng)，它為解決各種不斷涌現(xiàn)出來的新的通信協(xié)議之間的兼容提供了一條有效途徑， 并且一直 廣泛應(yīng)用于無線電通信領(lǐng)域， 雖然其 首先誕生于軍事上的應(yīng)用， 但 由于 上述 優(yōu)良 特點(diǎn)，軟件無線 電技術(shù)很快滲透到民用的無線移動(dòng)通信領(lǐng)域，特別是在 已 走向商用的第三代移動(dòng)通信領(lǐng)域的應(yīng)用 。 技術(shù)在軍事通信中的應(yīng)用 基于軟件無線電 QPSK 調(diào)制解調(diào)實(shí)現(xiàn)的研究 12 軟件無線電技術(shù)引入軍事通信中具有十分重要意義，軟件無線電的特點(diǎn)和體系結(jié)構(gòu)能保證電臺(tái)的模塊化、通用化和系列化設(shè)計(jì)，有利于減少無線電設(shè)備及其保密機(jī)的品種，能降低電臺(tái)裝備和維護(hù)費(fèi)用。 在軍用通信系統(tǒng)中，不同兵種和不同指揮級(jí)別使用的頻段、波形調(diào)制方式、語音編碼方法及保密算法都不同，軟件無線電特別適合軍用通信系統(tǒng)，它可以集成各種通信頻段，如 HF、 VHF、 UHF、 SHF 等及其調(diào)制方式，軟件無線電的內(nèi)置通用可編程加密模塊也可方便地實(shí)現(xiàn)各種保密算法，實(shí)現(xiàn)各軍兵種協(xié)同通信。在無線發(fā)射電臺(tái)組成的網(wǎng)絡(luò)中 起到 “ 網(wǎng)關(guān) ” 或 “ 網(wǎng)橋 ” 的作用。用可編程實(shí)現(xiàn)的軟件無線電，能靈活配置信號(hào)波形，模擬各種正在服役和正在研制的電臺(tái)的工作方式。這種軟件無線電不僅能與已有各類電臺(tái)互通，而且還能溝通由不同電臺(tái)組成的無線電網(wǎng)絡(luò)，完成頻段調(diào)制、語音編碼和保密算法的變換，起到類似于 “ 網(wǎng)關(guān) ”或 “ 網(wǎng)橋 ” 的作用。 軟件無線電還可以 可提高野戰(zhàn)通信的抗毀能力。軟件無線電可擺脫傳統(tǒng)的基于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)組網(wǎng)的限制，通過采用分組無線電等通信協(xié)議，可組成包括柵格網(wǎng)在內(nèi) 面 向任意拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的無線電網(wǎng)絡(luò)。電臺(tái)組網(wǎng)性能的增強(qiáng)，提高了無線電鏈路 的溝通概率和頻譜資源的利用率， 可使野戰(zhàn)通信的抗毀能力 明顯改善。 軟件無線電技術(shù)在 民用 通信中的應(yīng)用 軟件無線電技術(shù)在民用通信，特別是在第三代移動(dòng)通信中起到了至關(guān)重要的作用。 第三代移動(dòng)通信中存在著多模操作，在 ETSI(歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)學(xué)會(huì) )確定的通用移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn) UMTS 中包含了 WCDMA 和 TDSCDMA 標(biāo)準(zhǔn)。這樣在基于軟件無線電 QPSK 調(diào)制解調(diào)實(shí)現(xiàn)的研究 13 第三代移動(dòng)通信發(fā)展過程中，存在著多模操作，在處理對(duì)稱和非對(duì)稱業(yè)務(wù)中存在著 FDD 和 TDD 兩種模式，第三代移動(dòng)通信必須與 GSM 移動(dòng)通信系統(tǒng)兼容。在這種情況下，如果仍像以前完全用硬件來構(gòu)造移動(dòng)通信系統(tǒng)，就會(huì)給用戶和運(yùn)營商帶來 許多問題。一方面用戶和運(yùn)營商不能靈活地利用各具優(yōu)點(diǎn)的多種通信標(biāo)準(zhǔn)制式，而另一方面，通信技術(shù)迅速的升級(jí)換代也給運(yùn)營商和用戶的投資帶來很大的損失。針對(duì)這種情況，可以在第三代移動(dòng)通信發(fā)展中引入軟件無線電，充分利用軟件無線電技術(shù)帶來的系統(tǒng)靈活性和通 用性，實(shí)現(xiàn)第三代移動(dòng)通信中多種空中接口的并存，以及第三代與 GSM 系統(tǒng)的兼容，并對(duì)將來新的通信標(biāo)準(zhǔn)的引入和升級(jí)帶來非常大的便利，保護(hù)了運(yùn)營商和用戶的利益。 在第三代系統(tǒng)中引入軟件無線電技術(shù)，特別是利用軟件無線電技術(shù)實(shí)現(xiàn) 第三代多模多媒體終端 [14] [15]，對(duì)軟件無線電的相 關(guān)技術(shù)提出了非常高的要求。目前技術(shù)的進(jìn)步已經(jīng)為采用軟件無線電技術(shù)提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，對(duì)于第三代移動(dòng)通信，已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)相當(dāng)程度上的軟件無線電 。 通常用通用 CPU 芯片和通用操作系統(tǒng)軟件方式解決無線通信和分布式信號(hào)處理問題。在移動(dòng)通信系統(tǒng)中利用通用 CPU 和操作系統(tǒng)，來進(jìn)行無線通信的信號(hào)處理，并不能充分利用通用 CPU 和通用操作系統(tǒng)的性能。對(duì)于特定的移動(dòng)通信信號(hào)處理，實(shí)時(shí)性是至關(guān)重要的，而利用現(xiàn)有通用CPU 和通用操作系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)軟件無線電，估計(jì)將是非常困難的。軟件無線電實(shí)現(xiàn)的重要基礎(chǔ)是處理器速度的提高，然而在一定的處理速 度限制下，需要有效地實(shí)時(shí)應(yīng)用處理軟件和實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)支持，才能充分發(fā)揮處理器的性能。將面向數(shù)字信號(hào)處理的 DSP 芯片和通用 CPU 芯片結(jié)合，利用能夠充分滿足處理時(shí)間限制的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，有效利用計(jì)算資源，是在第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)特別是在移動(dòng)終端中實(shí)現(xiàn)軟件無線電的最好方式。 基于軟件無線電 QPSK 調(diào)制解調(diào)實(shí)現(xiàn)的研究 14 在我國自行提出的 TDSCDMA 第三代移動(dòng)通信 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中，自豪地提出了利用軟件無線電技術(shù)完成設(shè)計(jì)的任務(wù)。 軟件無線電技術(shù)是 TDSCDMA的核心技術(shù)之一?？梢栽谄脚_(tái)上實(shí)現(xiàn) 3G 的智能天線結(jié)構(gòu)、獲得 DOA(信號(hào)到達(dá)方向估計(jì) )等空間特征矢量；完成天線陣列的 波形賦形；實(shí)現(xiàn)各種基帶數(shù)字信號(hào)處理：包括各類無線信令規(guī)則與處理、信號(hào)流變換、調(diào)制解調(diào)算法、信道糾錯(cuò)編碼、信源編碼、多用戶檢測等。 國內(nèi)外軟件無線電的發(fā)展動(dòng)態(tài) 由于軟件無線電具有現(xiàn)有無線通信體制所不具備的許多優(yōu)點(diǎn)，它有著廣泛的應(yīng)用前景。 因此在國內(nèi)外都成為了研究的熱點(diǎn)。 基于軍事通信的需求，國外很早就開始了軟件無線電方面的研究。20 世紀(jì) 90 年代初期，美國國防部高級(jí)研究項(xiàng)目署 (DARPA)提出了多模式、多功能無線電網(wǎng)關(guān)研究計(jì)劃，目標(biāo)是解決美軍不同兵種、不同類型電臺(tái)之間相互 通信、相互聯(lián)通的問題，即開發(fā)一種能實(shí)現(xiàn)聯(lián)合作戰(zhàn)的、三軍統(tǒng)一的多波段多模式電臺(tái) (MBMMR， MultiBand MultiMode Radio)。以此為目的的軍用軟件無線電 SPEAKeasy 項(xiàng)目包括兩個(gè)階段 (SPEAKeasyⅠ與 SPEAKeasyⅡ )，要求在一個(gè)產(chǎn)品中包含 200 多種不同軍用電臺(tái)系列，把多個(gè)不同的單頻段電臺(tái)合并成一個(gè) 2MHz 至 2GHz 的、具有靈活的射頻接入能力的、軟件可編程的電臺(tái)。 SPEAKeasyⅠ 在 1994 年完成，當(dāng)年八月進(jìn)行了樣機(jī)演示。它在演示中實(shí)現(xiàn)了如下功能 :可以分別與美軍現(xiàn)役的四 種電臺(tái)進(jìn)行通信 。同時(shí)和其中兩種跳頻電臺(tái)進(jìn)行通話 。作為網(wǎng)橋連接兩種不同的通信網(wǎng)絡(luò) 。演示語音、數(shù)據(jù)和圖像的傳輸。 SPEAKeasyⅡ 項(xiàng)目從1995 年開始，它的重點(diǎn)是解決實(shí)現(xiàn)中的問題，尤其是將 SDR 封裝到大小、基于軟件無線電 QPSK 調(diào)制解調(diào)實(shí)現(xiàn)的研究 15 重量和功耗合理的開放體結(jié)構(gòu)的商用硬件中去。在加州 的國家訓(xùn)練 中心， SPEAKeasyⅡ 電臺(tái)在 TaskForceXXI 演習(xí)中實(shí)現(xiàn)了 AM、 FM、VHFSINCGARS、 UHFHAVEQUICK、 UHFSATCOM、 GPS 等波形兼容。實(shí)驗(yàn)單元僅重 80 磅，基于商用現(xiàn)貨 (COTS)技術(shù)，易于實(shí)現(xiàn)戰(zhàn)場保障 。目前該技術(shù)正被應(yīng)用于 JTRS、地空數(shù)據(jù)調(diào)制解調(diào)器 (GADM)和其他項(xiàng)目。 聯(lián)合作戰(zhàn)信息終端 (JCIT)是一個(gè)由美軍海軍研究實(shí)驗(yàn)室開發(fā)的具有可編程調(diào)制解調(diào)的多波段、多功能終端。它作為能使用的產(chǎn)品投入研制，能夠與很多從短波到 乙的射頻波段軍用電臺(tái)實(shí)現(xiàn)互聯(lián)。兼容的調(diào)制各式包括 AM、 FM、 SSB、 BPSK、 QPSK、 MSK、 CPFSK、 FH、 GPS、 COMA 等，數(shù)據(jù)率范圍從 50b/s 到 5Mb/s。 I/O 接口包括 RS23 RS42MILSTD155 Ether 等等。截至 20xx 年 6 月， 原型 樣機(jī)已經(jīng) 實(shí)現(xiàn)了許多技術(shù)指標(biāo)。 FIRST(Flexible Integrated Radio Systems Technology)是歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì) (ETSI)和歐共體高級(jí)通信技術(shù)與服務(wù)項(xiàng)目 (Advanced Communications Technology and Services， ACTS)為促進(jìn)第三代移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)的研制而提出的多個(gè)項(xiàng)目之一，其目的在于深入研究 IMT20xx 中提出的軟件無線電技術(shù)。它的前身可以追溯到英國 B 班 STOL 大學(xué) 1989年開始的 800/900MHz 多模無線電。 FIRST 項(xiàng) 目 1998 年完成，建成了 4個(gè)樣機(jī) (demonstrator)，每一個(gè)都可配置為基站 (base)或移動(dòng)臺(tái)(mobile)。發(fā)射機(jī)采用了直接變換 (基帶到射頻 )技術(shù)，接收機(jī)則采用了超外差的雙中頻結(jié)構(gòu)。工作頻率范圍 1710MHz2200MHz，調(diào)制模式可以兼容 DCS1800、 UMTS(16QAM and CDMA)、 DECT、 AMPS、 DAMOS、 TACS、CT2。最大信道帶寬 ， A/D 采樣精度為 12bit。 FIRST 電臺(tái)能夠提供多媒體服務(wù)，特別是實(shí)時(shí)視頻服務(wù)，以及 inter 接入服務(wù)。該項(xiàng)目研究 了一些關(guān)鍵技術(shù)問題如空中接口、復(fù)用、高性能自適應(yīng)編碼 (如 turbo碼 )、 DSP 算法倉庫等，還對(duì)比特率與空中接口自適應(yīng)、基于網(wǎng)絡(luò)的軟件下載、多媒體服務(wù)提供等方面進(jìn)行了探討 Spectrum Ware 項(xiàng)目是由麻省理工學(xué)院 (MIT)計(jì)算機(jī)科學(xué)實(shí)驗(yàn)室開發(fā)的基于通用處理器的軟件無線電系統(tǒng)。它以通用計(jì)算機(jī)為處理平臺(tái)，具基于軟件無線電 QPSK 調(diào)制解調(diào)實(shí)現(xiàn)的研究 16 有最大的靈活性。由于在結(jié)構(gòu)上與基于通用計(jì)算機(jī)的“虛擬儀器”相似，又被稱為“虛擬無線電” (Virtual Radio)。 Spectrum Ware 的處理平臺(tái)為采用 Linux 操作系統(tǒng)的 DEC Alpha 工 作站 ，寬帶中頻采樣數(shù)據(jù)通過 PCI插卡進(jìn)入系統(tǒng)，大部分的后續(xù)數(shù)據(jù)處理由四片 INTELMMX200 完成。該項(xiàng)目目前還無法用于移動(dòng)通信，因?yàn)樘幚砟芰€不能滿足實(shí)時(shí)信號(hào)處理要求。 近十年來軟件無線電技術(shù)的研究引起了全球范圍的興趣。 IEEE 通信雜志 1995年 5月出了一期?？蔀檐浖o線電發(fā)展過程的中的里程碑。1996 年 3 月美國政府邀請(qǐng)工業(yè)部門組建了模塊化多功能信息傳輸系統(tǒng)(MMITS)論壇，借以促進(jìn)政府與工業(yè)部門之間的對(duì)話，重點(diǎn)討論民用產(chǎn)品、民用業(yè)務(wù)與軍用無線通信裝備。該論壇 1999 年更名為 SDR 論壇。歐共體(EC， European Community)1997 年在布魯塞爾召開了第一次歐洲軟件無線電學(xué)術(shù)研討會(huì)。第一次亞洲軟件無線電學(xué)術(shù)研討會(huì)則于 1998 年 4 月在日本召開，同年 6 月在希臘召開了第一次軟件無線電國際學(xué)術(shù)研討會(huì)。1999 年 2 月的 IEEE 通信雜志以軟件無線電全球化為主題，刊載了關(guān)于軟件無線電特性的系列文章。同年 4月的 IEEEJSAC 也刊載了軟件無線電的系列文章。 國內(nèi)的發(fā)展動(dòng)態(tài) 我國對(duì)軟件無線電研究起步較晚，但卻 引起了政府部門與各高校、研究機(jī)構(gòu) 相當(dāng) 的重視。 863中國高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃中就有軟件無線電研究項(xiàng)目 ，由清華大學(xué)微波與數(shù)字通