軟件無線電研究背景與技術(shù).doc

軟件無線電研究背景與技術(shù)1傳統(tǒng)模擬發(fā)射機現(xiàn)狀與產(chǎn)生的問題2軟件無線電發(fā)展概況3 軟件無線電全數(shù)字發(fā)射機的基本結(jié)構(gòu)未來寬帶移動通信系統(tǒng)需要支持高速移動的多模式多頻段寬帶通信，移動通信技術(shù)的發(fā)展為生活帶來方便的同時，多種通信體制并存、各種標(biāo)準(zhǔn)層出不窮對實現(xiàn)地域的漫游以及通信系統(tǒng)的兼容和繼承造成了困難，以硬件為主的傳統(tǒng)通信體制難于適應(yīng)這種局面，這些新標(biāo)準(zhǔn)由于射頻載波頻率和調(diào)制方式不同而限制了各種設(shè)備的互通和兼容，造成了資金浪費和重復(fù)投入，這就需要一種多模式的移動終端來同時兼容現(xiàn)有和未來的多種通信制式。1992年5月Jeo Mitola提出的軟件無線電12（SoftwareDefined Radio）的概念能夠從根本上解決這些問題。軟件無線電這一概念核心思想是：構(gòu)造一個具有開放性、標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的通用硬件平臺，將各種功能，如工作頻段、調(diào)制解調(diào)類型、數(shù)據(jù)格式、加密模式、通信協(xié)議等用軟件來完成，并使寬帶A/D和D/A轉(zhuǎn)換器盡可能靠近天線，研制出具有高度靈活性、開放性的新一代無線通信系統(tǒng)。1傳統(tǒng)模擬發(fā)射機現(xiàn)狀與產(chǎn)生的問題 當(dāng)代無線通信的系統(tǒng)很多，但由于各種不同通信系統(tǒng)的的工作頻段、調(diào)制方式、波形結(jié)構(gòu)、通信協(xié)議和原理不同，收發(fā)信機的軟件結(jié)構(gòu)差別也很大。蜂窩通信中根據(jù)蜂窩覆蓋范圍的不同可以將蜂窩分為：宏蜂窩、微蜂窩和微微蜂窩，同一通信協(xié)議中，不同蜂窩對應(yīng)的發(fā)信機的結(jié)構(gòu)也大相徑庭。 傳統(tǒng)的收發(fā)信機都采用傳統(tǒng)的二次上變頻發(fā)射鏈路，這種鏈路在發(fā)射端時需要經(jīng)過二次變頻如下圖1所示： 圖1發(fā)射機結(jié)構(gòu)上圖1中所示基帶信號經(jīng)過DAC以后，通過濾波、放大，再調(diào)制到一個中頻頻率，然后二次上變頻到射頻頻率。電路上主要器件有DAC、低通濾波器、中頻本振、中頻混頻器、聲表面濾波器、中頻放大器、射頻本振、射頻混頻器、射頻放大器。需要大量的模擬器件從而導(dǎo)致電路結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，占用面積大，不利于產(chǎn)品的集成化和小型化，采用傳統(tǒng)的模擬二次上變頻發(fā)射機結(jié)構(gòu)已經(jīng)不能滿足用戶對產(chǎn)品小型化，高度集成化等的需求。 2軟件無線電發(fā)展概況 無線通信在現(xiàn)代通信中被廣泛應(yīng)用于商業(yè)、軍事、民用等領(lǐng)域，各種無線通信的調(diào)制方式很多，諸如AM、FM、BPSK、QPSK、MPSK、QAM等。目前人們對于軟件無線電的研究日趨深入細(xì)致，理論上已基本成熟，正在進行各種應(yīng)用的具體實踐。美國研制出的基于數(shù)字信號處理器軟件可編程模塊化多頻段多模式并具有波形重新配置能力的電臺Speakeasy（易通話）可作為軟件無線電發(fā)展現(xiàn)狀的代表。易通話第二期項目促進了創(chuàng)立于1996年3月的模塊化多功能信息傳輸系統(tǒng)(MMITS)論壇的發(fā)展。MMITS的全球參與者包括法國的阿爾卡特公司、瑞典的愛立信公司、日本的東京大學(xué)、英國的奧林奇?zhèn)€人通信公司、芬蘭的諾基亞公司、德國的羅德施瓦茨公司、韓國的三星電子公司和德國的西門子公司等等。國外通信界對軟件無線電概念的提出，引起了國內(nèi)同行的高度重視，我國也將軟件無線電納入了863計劃，許多高校、科研機構(gòu)都投入了大量人力、物力來研究。3 軟件無線電全數(shù)字發(fā)射機的基本結(jié)構(gòu) 軟件無線電的基本思想是以一個通用、標(biāo)準(zhǔn)、模塊化的硬件平臺為依托，通過軟件編程來實現(xiàn)無線電臺的各種功能，從基于硬件、面向用途的電臺設(shè)計方法中解放出來。功能的軟件化實現(xiàn)勢必要求減少功能單一、靈活性差的硬件電路，尤其是減少模擬環(huán)節(jié)，把數(shù)字化處理（A/D和D/A變換）盡量靠近天線。軟件無線電強調(diào)體系結(jié)構(gòu)的開放性和全面可編程性，通過軟件的更新改變硬件的配置結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)新的功能。軟件無線電采用標(biāo)準(zhǔn)的、高性能的開放式總線結(jié)構(gòu)，以利于硬件模塊的不斷升級和擴展。理想軟件無線電的組成結(jié)構(gòu)如圖2所示： 圖2理想無線電基本結(jié)構(gòu)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帶，例如1MHz2GHz，要求每個頻段的特性均勻，以滿足