隨著無線通信數(shù)字化和計算機應(yīng)用進入無線電領(lǐng)域,一種新的無線通信體系結(jié)構(gòu)——軟件無線電,正受到國內(nèi)外廣泛重視,這是繼模擬通信到數(shù)字通信、固定通信到移動通信的又一次重大變革。
軟件無線電SWR 集無線電臺和計算機于一體:采用標準的開放式總線結(jié)構(gòu),進行模塊化設(shè)計;具有可編程功能、重組能力,實現(xiàn)多信道、多模式工作;使用寬帶智能天線,具有多頻段射頻變換能力:能在不同無線信道之間、各種網(wǎng)絡(luò)之間用作無線網(wǎng)關(guān),并可靈活地擴展網(wǎng)絡(luò)功能;適應(yīng)不同無線電環(huán)境,具有傳輸安全和信息保密性。
SWR集中體現(xiàn)了無線通信寬帶化、數(shù)字化、綜合化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化的發(fā)展方向。SWR研究開發(fā)始于軍事通信,美國防部為解決多種軍用電臺互通,1992年開發(fā)易通話SPEAKeasy 多頻段、多功能電臺,1999年完成四部樣機,其功能可替代15種電臺。軍用無線電臺主要特點是多頻段、多信道、多模式、多調(diào)制方式、多編碼方式、多業(yè)務(wù)和多協(xié)議,SWR通過軟件編程,可靈活地更改功能和提升性能。1995年北美、歐洲將SWR技術(shù)用于通用移動通信系統(tǒng)UMTS ,提供高度靈活和自適應(yīng)的傳輸方案,支持高達2Mbps各項業(yè)務(wù),在GSM基站和各類手機進行開發(fā)應(yīng)用。由我國提出的3GPP規(guī)范的TD—SCDMA 3G時分雙工移動通信方案也基于SWR技術(shù)。
SWR頻率覆蓋21.5MHz一2GHz,此前大量的研究開發(fā)集中在30—400MHz頻段,短波頻段因其頻率覆蓋系數(shù)大15-20 ,造成射頻處理特別是寬帶天線技術(shù)難度大;信道存在頻率選擇性和時間選擇性衰落、多徑時延、頻率擁擠、干擾大;傳輸頻帶窄、數(shù)據(jù)傳輸速率嚴格受限,因而短波頻段成為實現(xiàn)SWR的瓶頸。本文在分析SWR含自適應(yīng)智能天線 基本技術(shù)基礎(chǔ)上,探討短波SWR相關(guān)技術(shù)。
2 軟件無線電技術(shù)
2.1 SWR概念
以硬件作為無線通信的基本平臺,把盡可能多的無線及個人通信功能用軟件實現(xiàn)。SWR工作原理與個人電腦十分相似,可使多個收發(fā)信機同時在一個硬件平臺上運行,該平臺相當子數(shù)字信號處理器DSP 利用指令,實現(xiàn)指定信號的帶通濾波、自動增益控制AGC 、頻率變換和調(diào)制解調(diào),每種波形有自己的程序,貯存在機內(nèi)存儲器中,需要時輸入信號處理器。
中頻甚至射頻數(shù)字化是實現(xiàn)SWR的先決條件,數(shù)字無線電采用專門的數(shù)字電路,實現(xiàn)單一的通信功能,而SWR以可編程能力強的DSP器件代替專用數(shù)字電路,使系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)與功能相對獨立,基于一種相對通用硬件平臺,通過軟件實現(xiàn)不同通信功能。 目前SWR設(shè)計有兩類:一是軟件定義無線電SDR ,能控制和配置信號處理單元:一是SWR,由軟件本身完成信號處理。
2.2 SWR結(jié)構(gòu)
按處理功能區(qū)分,SWR結(jié)構(gòu)包括信道處理、環(huán)境管理和軟件工具(庫)三大部分。SWR硬件結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)是采用盡可能靠近天線端的寬帶模數(shù)或數(shù)模變換器ADCDAC 、微處理器和DSP。
信道處理包括從天線到用戶終端所有處理,又可分成信道編解碼和信源編解碼兩部分,各部分處理功能如下: 1 天線信號處理功能:射頻信號方向選擇、多徑補償、干擾抑制。
2 射頻變換:中頻射頻信號變換成射頻中頻信號,產(chǎn)生功率輸出。
3 中頻處理:變換調(diào)制基帶和中頻之間發(fā)送接收信號,寬帶ADDA變換。
4 基帶處理:對數(shù)據(jù)信號進行調(diào)制解調(diào)。包括各種數(shù)字調(diào)制的算法如8psk、GMSK 和模擬基帶調(diào)制如FM、SSB ,傳輸安全處理等。
5 比特流處理:通過多路復(fù)用器MUX 把多個用戶的數(shù)據(jù)流合路分路,完成交錯、分組、卷積等編碼處理、信息加密處理:裝入各種糾錯碼的編譯碼軟件和各種密碼算法軟件。 6 信源處理:完成窄帶話音AD或DA轉(zhuǎn)換,通過編碼算法軟件對話音信號進行編譯碼處理。
環(huán)境管理使用頻率、時間和空間連續(xù)表征無線電環(huán)境,充分利用數(shù)字化和射頻信號中的大量信息,評估傳輸質(zhì)量,分析信道特性,根據(jù)無線電環(huán)境的變化而自適應(yīng)地配置收發(fā)信機的數(shù)據(jù)速率、調(diào)制方式、信道編碼方式,調(diào)節(jié)信道頻率、帶寬以及無線接入方式。
2.3 軟件分層通用模型
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