隨著無線通信數字化和計算機應用進入無線電領域,一種新的無線通信體系結構——軟件無線電,正受到國內外廣泛重視,這是繼模擬通信到數字通信、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構,進行模塊化設計;具有可編程功能、重組能力,實現多信道、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、各種網絡之間用作無線網關,并可靈活地擴展網絡功能;適應不同無線電環境,具有傳輸安全和信息保密性。
SWR集中體現了無線通信寬帶化、數字化、綜合化、網絡化、智能化的發展方向。SWR研究開發始于軍事通信,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、多調制方式、多編碼方式、多業務和多協議,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技術用于通用移動通信系統UMTS ,提供高度靈活和自適應的傳輸方案,支持高達2Mbps各項業務,在GSM基站和各類手機進行開發應用。由我國提出的3GPP規范的TD—SCDMA 3G時分雙工移動通信方案也基于SWR技術。
SWR頻率覆蓋21.5MHz一2GHz,此前大量的研究開發集中在30—400MHz頻段,短波頻段因其頻率覆蓋系數大15-20 ,造成射頻處理特別是寬帶天線技術難度大;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、數據傳輸速率嚴格受限,因而短波頻段成為實現SWR的瓶頸。本文在分析SWR含自適應智能天線 基本技術基礎上,探討短波SWR相關技術。
2 軟件無線電技術
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。SWR工作原理與個人電腦十分相似,可使多個收發信機同時在一個硬件平臺上運行,該平臺相當子數字信號處理器DSP 利用指令,實現指定信號的帶通濾波、自動增益控制AGC 、頻率變換和調制解調,每種波形有自己的程序,貯存在機內存儲器中,需要時輸入信號處理器。
中頻甚至射頻數字化是實現SWR的先決條件,數字無線電采用專門的數字電路,實現單一的通信功能,而SWR以可編程能力強的DSP器件代替專用數字電路,使系統硬件結構與功能相對獨立,基于一種相對通用硬件平臺,通過軟件實現不同通信功能。 目前SWR設計有兩類: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結構
按處理功能區分,SWR結構包括信道處理、環境管理和軟件工具(庫)三大部分。SWR硬件結構的基礎是采用盡可能靠近天線端的寬帶模數或數模變換器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,產生功率輸出。
3 中頻處理:變換調制基帶和中頻之間發送接收信號,寬帶ADDA變換。
4 基帶處理:對數據信號進行調制解調。包括各種數字調制的算法如8psk、GMSK 和模擬基帶調制如FM、SSB ,傳輸安全處理等。
5 比特流處理:通過多路復用器MUX 把多個用戶的數據流合路分路,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轉換,通過編碼算法軟件對話音信號進行編譯碼處理。
環境管理使用頻率、時間和空間連續表征無線電環境,充分利用數字化和射頻信號中的大量信息,評估傳輸質量,分析信道特性,根據無線電環境的變化而自適應地配置收發信機的數據速率、調制方式、信道編碼方式,調節信道頻率、帶寬以及無線接入方式。
2.3 軟件分層通用模型
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