1 軟件無(wú)線電的體系結(jié)構(gòu)

軟件無(wú)線電不是簡(jiǎn)單地將硬件功能用軟件實(shí)現(xiàn)，他是一種基于寬帶A／D器件，高速DSP芯，以軟件為(Software Oriented)的全新體系結(jié)構(gòu)，與基于ASIC，F(xiàn)PGA以及其他基于軟件的數(shù)字系統(tǒng)相比有其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，即整體的可編程性，依靠這種性能他能夠在單一的結(jié)構(gòu)中多模工作和自適應(yīng)地工作。開(kāi)放式的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是軟件無(wú)線電的另一個(gè)重要特點(diǎn)，他可靈活地配置系統(tǒng)，系統(tǒng)功能的改變或通過(guò)軟件做適應(yīng)調(diào)整，或增減具有開(kāi)放互連結(jié)構(gòu)(總線接口)的功能模塊，不需重新設(shè)計(jì)系統(tǒng)，特別是硬件系統(tǒng)。

軟件無(wú)線電的原理框圖如圖1所示，他是傳統(tǒng)的流水線式結(jié)構(gòu)。

由圖1可知，其主要部分有：

(1)寬帶、射頻模段；
(2)高速、高分辨率、高質(zhì)量的A／D／A變換；
(3)高速中頻處理部分；
(4)基帶處理部分。

2 軟件無(wú)線電實(shí)現(xiàn)中的技術(shù)課題

實(shí)現(xiàn)軟件無(wú)線電要解決的課題，主要有如下幾點(diǎn)：

2．1 設(shè)備構(gòu)成技術(shù) 多處理器結(jié)構(gòu)和傳輸路徑?jīng)Q定系統(tǒng)的性能，多處理器的分散處理適于根據(jù)各種處理器的特性進(jìn)行功能分配，比如由MPU(微處理單元)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和控制，用DSP進(jìn)行實(shí)時(shí)的數(shù)字信號(hào)處理。要找到一個(gè)具有大運(yùn)算能力的單片和單板目前還很困難，但可以采用高速總線，比如VEM總線連接MPU和DSP的結(jié)構(gòu)，可是對(duì)于要求在微秒單位內(nèi)處理收發(fā)信號(hào)的高速
數(shù)據(jù)通信方式，這樣的總線結(jié)構(gòu)已成為瓶頸。

軟件無(wú)線電的終目的是要在高頻中進(jìn)行A／D變換，目前雖然可以在A／D變換器的輸人寬帶所能允許的高頻中(數(shù)百兆赫茲)直接對(duì)帶通信道進(jìn)行A／D變換，但會(huì)產(chǎn)生折疊噪聲重疊，SN比下降的問(wèn)題。作為頻率變換方式，直接變頻方式是一種有望實(shí)現(xiàn)多頻段工作的方式，但DC偏移和2次失真的問(wèn)題也仍未解決。

2．2 方式技術(shù)

解決方式技術(shù)的課題，首先要解決硬件與軟件的體系結(jié)構(gòu)，API(應(yīng)用程序接口)及軟件加載(無(wú)線加載)的標(biāo)準(zhǔn)化問(wèn)題。SDR(Software Defined Radio)論壇正在討論的一種體系結(jié)構(gòu)，如圖2所示，我們可以清楚地看出對(duì)各模塊間分層后的信息流接口和控制與狀態(tài)接口。API的優(yōu)點(diǎn)是，功能不同的兩模塊之間可以通過(guò)API通信了解對(duì)方功能，稱之為性能交換(Capability Exchange)。在軟件加載方面，已提出了分別用WAP和MexE(Mobile Station Application Execution Environment)等方法。

隨著移動(dòng)環(huán)境中的電子商務(wù)和電子付款業(yè)務(wù)的普及，技術(shù)的安全性顯得越來(lái)越重要，但密碼的加密深度與運(yùn)算量是相互矛盾的，利用軟件無(wú)線技術(shù)實(shí)現(xiàn)可塑性的密碼方式是人們所希望的。

2．3 器件技術(shù)

微處理技術(shù)是軟件無(wú)線電實(shí)現(xiàn)的，人們希望通過(guò)多處理器的單片化來(lái)實(shí)現(xiàn)高速鏈路和并行處理。FPGA器件在工作速度、處理性能、靈活性、以及功耗方面都顯示出他的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)。因此，能夠大量縮短重配置時(shí)間的、可以動(dòng)態(tài)書寫的FPGA以及PCA(可塑性小區(qū)結(jié)構(gòu)：Plastic Cell Architecture)那種新的再組合(reconfiguration)器件的實(shí)現(xiàn)被人們寄予了厚望。

要達(dá)到多頻段工作目的的模擬器件，對(duì)于天線、濾波器以及高頻放大電路來(lái)說(shuō)，有3種方法：采用寬帶器件；將多個(gè)窄帶器件交替使用；使用特性可變的窄帶器件。但是，具體采用什么樣的構(gòu)成方式是今后要研究的問(wèn)題。

由于受到接受功率動(dòng)態(tài)范圍的影響，當(dāng)基站要成批處理帶寬在數(shù)十兆赫茲的數(shù)據(jù)時(shí)，須有采樣率和分辨率較高的A／D變換器，因此，寬帶AGC的研制也是必要的。如要達(dá)到接收跳頻擴(kuò)展方式的目的，還必須研制靈活性強(qiáng)、高速切換的振蕩器，同時(shí)希望開(kāi)發(fā)低寄生的DDS(直接數(shù)字合成器)。

3 軟件無(wú)線電的應(yīng)用前景

軟件無(wú)線電可以應(yīng)用于固定通信、移動(dòng)通信、衛(wèi)星通信、廣播、ITS(Intelligent Transport Systems)、家用網(wǎng)絡(luò)、家電、無(wú)線電監(jiān)測(cè)、計(jì)量等眾多的領(lǐng)域。軟件無(wú)線電技術(shù)的應(yīng)用有望加速通信、廣播及各種介質(zhì)的融合。軟件無(wú)線電在第三代移動(dòng)通信中的應(yīng)用也越來(lái)越受到世界各國(guó)的重視并成為研究的熱點(diǎn)，因?yàn)橹挥熊浖o(wú)線電技術(shù)才能解決第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)中的多頻多模及網(wǎng)絡(luò)互通問(wèn)題。近幾年來(lái)，軟件無(wú)線電發(fā)展的新趨勢(shì)，主要體現(xiàn)在體系結(jié)構(gòu)分層化、軟件模塊化、結(jié)構(gòu)數(shù)學(xué)分析化、網(wǎng)絡(luò)化以及信息安全化等方面。在2000年10月，日本還公布了要進(jìn)行關(guān)于在第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)中導(dǎo)入軟件無(wú)線電技術(shù)研究的方針。與此同時(shí)，軟件無(wú)線電也被許多有遠(yuǎn)見(jiàn)的軍事家看好。因此，軟件無(wú)線電的應(yīng)用前景將十分廣闊。

4 結(jié) 語(yǔ)

軟件無(wú)線電有極大的靈活性，是一門跨學(xué)科的研究領(lǐng)域，他涉及通信原理、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、電子技術(shù)、信息科學(xué)、軟件技術(shù)和數(shù)字信號(hào)處理理論等學(xué)科?？梢哉f(shuō)有關(guān)軟件無(wú)線電實(shí)用化要求的基本功能的可行性研究已基本完成，今后將是開(kāi)發(fā)提供實(shí)用平臺(tái)及軟件的時(shí)期，將要面臨實(shí)現(xiàn)高的信號(hào)處理技術(shù)和資源管理技術(shù)的課題?？梢灶A(yù)見(jiàn)，軟件無(wú)線電技術(shù)必將成為本世紀(jì)無(wú)線電通信領(lǐng)域的技術(shù)。