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软件无线电的发展与展望

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九十年代以来,各类无线通信系统的飞速发展,无线电通信制式的差别,随着数字信号处理技术进步,使软件无线电技术越来越受到人们的重视,预计将成为未来全球通信网络的一项新体制。
按照理想结构,软件无线电台从RF到基带的所有信号处理任务都是以全数字形式进行的,因此完全是编程控制的,而且其结构也是可重组和再生的。但是,由于没有符合要求A/D变换器可应用于射频段,现在正在开展研究的另一个课题是软件无线电台的数字RF前端,这是全频段数字化的关键。
现有的数字信号处理器件(DSP)已广泛应用于中频、基带或终端等部分的信号处理,这使得无线电设备的技术性能提高到了一个崭新的现代化水平,但是其RF前端仍然是窄带的。对软件无线电台而言,其RF前端中A/D变换器必须能够处理整个通讯工作频段,一般情况下要求从2MHz至3GHz。另外,移动通信信号的典型特征就是存在衰落和屏蔽,还可能出现强阻塞和干扰,其结果就使得出现在接收RF端的移动通信信号的动态范围高达1OOdB以上,若是考虑到不同标准的移动通信信号,其动态范围还将更大。对于带宽为1OMHz的系统,采样频率大于25MHz,需要2500MIPS的运算处理能力,远远不能满足RF前端所要处理的信号环境要求。即使是有了能够满足带宽和动态范围要求的A/D变换器,它们对功率的要求仍然会阻碍所使用的移动终端。现阶段开发的软件无线电台还不可能采用全频段数字化的理想结构,而是采用Rf前端的部分频段数字化的实用结构。
综上所述,软件无线电包含有两层意思:一是射频(RF)前端,二是数字信号处理;其核心部件就是宽带A/D/A变换器及高速DSP芯片。软件无线电的最大优点就是能够根据无线波段、波道接入方式,通过定义各工作参数,重组信道结构,在硬件平台上完成各种信号处理任务。因此,可以采用在公共硬件平台上设计每一个工作标准的专用数字前端,或者利用不同工作标准的共性。前一种设计不但可以获得最大的自由度,而且可以使使用的门电路数量降至最少,后一种设计则必需开发实现数字前端功能的专用算法,但却可以用ASIC来实现,使我们能够充分利用软件无线电台的概念。
总的说来,尽管软件无线电台一开始是为军事短波超视距通信而开发的,但是由于它在提供模拟接收机所没有的高保真度的同时还能够提供极好的灵活性,对软件稍作修改便可适应和满足不同用户的要求,而且其成本费用十分低廉,再加上数字信号处理技术的飞速发展,故而现在已经越来越多地应用于民用通信领域,特别是在移动通信系统中的应用得更为广泛。

软件无线电的发展与展望