浅析软件无线电的体系结构及应用

许长安 华磊

摘 要：随着计算机技术、高速数字处理技术的迅速发展软件无线电也快速发展起来了，其基本思想是将宽带MD/A变换器尽可能地靠近天线，把电台的各种功能尽可能在一个开放性、模块化的平台上由软件来确定和实现。

关键词：软件无线电；体系结构；应用

软件无线电是JoeMitola于1991年提出的一种无线通信新概念，指的是一种可重新编程或者可重构的无线电系统，也就是说，无线电在其系统硬件不需变更的情况下，可根据不同的需要通过软件加载来完成不同的功能。软件无线电概念的提出立马得到了通信、雷达、电子战、导航、测控、卫星载荷及民用广播电视等整个无线电工程领域的广泛关注，成为无线电工程领域具有广泛适用性的现代方法。

1 软件无线电的体系结构

软件无线电在设计理念和结构体系上和传统的无线电系统有着明显的不同。软件无线电则采用了硬件平台与软件平台结合的全新体系结构，通过硬件平台来对软件进行编程和管理以实现通信功能。

⑴功能模型与功能接口。软件无线根据不同的功能模型可分为多个不同的部分，主要包括信道集、信道编，译码、信息安全、服务与网络支持、信源编译和信源集。信道集包括RF信道、多波段传播、有线互操作性及为了控制服务质量自动采用多信道模式。

软线无线电的接口示于各个功能模型之间，主要包括：RF波形接口，与之相对的是IF接口，信号被滤波及变换为IF波形进行处理。保护比特就是加密比特，明比特就是非加密比特。网络比特要符合网络协议要求，源比特适用于解码器。这些接口组成了软件无线电的接口系统，形成了信源到信道之间的信号的传输和控制。

⑵软件分层结构。在软件无线电的分层结构中，通过层可把无线电的功能实体分为接口层、配置层和处理层三层。这三层结构都建立在流处理的机制上。接口层主要控制各种信息资源的输入与输出，是无线电平台硬件与外部信息资源的接口。配置层主要负责存储硬件平台的二进制存储信息，并接收接口层输入的各种信息包，在信息报内加上配制信息，然后发送给处理层。处理层主要负责对配置层信息的接收，并对其中的数据信息进行分析处理，由处理模块的可重构模块组成。

⑶硬件平台。平台模块化是软件无线电的重要特征之一，它是由多种功能各异的硬件模块和软模块按照一定的结构构成的。软件无线电的多功能硬件模块主要有：1）宽带较大的多频段天线模块；2）射频信号（RF）处理模块；3）模拟信号、数字信号转换模块；4）数字信号处理模块；5）平台控制模块与接口。

在对软件无线电的硬件平台构建时必须遵循开放性、扩展性、即插即用性等原则，并且要具有对信号的并行处理机制。软件无线电的主要硬件平台结构包括：流水式结构、总线式结构、交换式结构等。

2 软件无线电的应用

⑴在现在通信系统中的应用。3G通信是当今通讯系统中最为准确的通讯系统，它的完善性和规范性使之成为现今最常用的通讯系统，有着浓重的商业化。但是3G通信依然存在很大漏洞。全球化信息化的现代通信，存在非常大的局限性，各国并没有消除相互之间的差异性，缺乏通讯系统之间统一的综合标准。因此要使3G通讯完全达到全覆盖全地区使用还需技术的进一步发展。技术的进一步发展可以分为两类：宽带连接，分布网络。它的作用是在多个无线接收频道中可以随意实现信递、接收、定位以及跟踪，为通讯系统的发展、未来信息覆盖提供便利。特点具有高效性、安全性及灵活多变性。

软件无线电的另一大特点就是它强大的适应多变性，可以运用于不同系统软件的需要，可以与任意接收器为基础做出相应适用性变化。不仅方便于今后系统开发，更为其提供了良好平台，减少不必要的麻烦 作为现在信息通讯系统的核心存在，软件无线电技术必将在今后被广泛运用。

⑵用于卫星控制平台。软件无线电技术正日益广泛地应用于现代通信的各个领域。随着A/D/A器件与DsP处理器的迅速发展，使得软件无线电技术广泛地应用于陆上移动通信、卫星移动通信与全球定位系统等。用软件无线电技术实现卫星控制平台包括软件无线电通用平台的DsP技术和DSP实现信号调制和解调。其中软件无线电通用平台的DSP技术又包括TMS320C6701 DSP芯片，DSP技术在软件平台中的应用，调制器与解调器。DSP实现信号调制和解调又包括信号调制，信号解调。

软件无线电通用测控平台是卫星测控平台发展的方向，可以很好地解决原来平台开发成本高、周期长、通用性差的问题。以新一代DsP芯片TMs32oc6ooo～为软件无线电平台的核心，可以很好地满足需要，且有较大的冗余度，利用升级。

3 软件无线电的发展方向

软件无线电自动化程度高、扩展能力强，并能在城市复杂的电磁环境进行良好的工作，很有可能成为未来无线电检测的主流技术。软件无线电相比现有无线电通信体制具备更多的特点。软件无线电可以实现多种军用电台的互联，还可以接入各种军用移动网络，并能运用到多频段多模式的手机、基站以及无线局域网和通用网关等领域，应用前景非常广泛。

经过近20年的推广和全世界范围的深入研究，软件无线电概念不仅得到了普遍认可，而且己获得广泛应用；尤其是近几年，软件无线电的发展势头更猛，已触动到无线电工程的每一个角落。可以说软件无线电的思想已对现代无线电工程的设计和开发产生重大影响。

[参考文献]

[1]李杨，杨平，胡健.软件无线电技术在通信系统中的应用[J].2011船舶电气及通讯导航技术发展论坛论文集，2011，10.

[2]孙倩.软件无线电技术在通信系统中的应用[J].无线互联科技，2013，07，15（O7）.