一般PC機(jī)軟件有四層,應(yīng)用程序、應(yīng)用程序接口APl 、操作系統(tǒng)OS 和總線用驅(qū)動(dòng)器、外圍設(shè)備及其他硬件。SWR的應(yīng)用程序是實(shí)現(xiàn)無(wú)線電通信功能的各種軟件模塊,如波形調(diào)制解調(diào)、信道編解碼、保密算法、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、機(jī)內(nèi)測(cè)試等軟件。應(yīng)用程序接口形成一個(gè)公用裝置,在應(yīng)用程序和操作系統(tǒng)之間提供抽象電平,保證應(yīng)用碼的可移植性,將參數(shù)表變換格式,并在各層之間調(diào)用或按參數(shù)變量調(diào)用轉(zhuǎn)譯程序。操作系統(tǒng)管理、執(zhí)行應(yīng)用軟件功能所需的處理過(guò)程、文件、資源和存儲(chǔ)器,建立內(nèi)部處理器間通信、任務(wù)仲裁、應(yīng)用程序調(diào)用、完成啟動(dòng)、停機(jī)和其他“內(nèi)務(wù)”工作——軟件驅(qū)動(dòng)程序器控制總線、硬件部件外圍設(shè)備、視頻顯示器等。
2.4 軟件功能模塊的劃分
SWR軟件模塊間的接口供數(shù)據(jù)流和控制流使用,其數(shù)據(jù)為通過(guò)軟件電臺(tái)的端到端用戶信息,控制是軟件電臺(tái)應(yīng)用的系統(tǒng)指令、參數(shù)和狀態(tài),供建立、管理、監(jiān)控通信使用。該概念模型不表示物理硬件實(shí)現(xiàn),目的是把同類功能劃分為一個(gè)軟件模塊可分為若干子模塊 ,各模塊作用如下:
1 RF模塊:RF軟件控制內(nèi)部RF硬件,完成已調(diào)數(shù)字波形與可傳播的RF波形的相互變換、增益控制、調(diào)諧控制、功率設(shè)置等功能。
2 調(diào)制解調(diào)模塊:通過(guò)DSP、現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列FPGA 實(shí)現(xiàn)信號(hào)處理功能;波形控制完成應(yīng)用波形的建立和拆除,波形處理完成應(yīng)用波形操作,包括ADC、調(diào)制解調(diào)、糾錯(cuò)、載波跟蹤、交織、特定波形所需的數(shù)據(jù)成幀。 3 信息保密模塊:包括傳輸保密保護(hù)波形擴(kuò)展碼 和通信保密 發(fā)送的信息 ,同一硬件處理器實(shí)現(xiàn)許多不同加密算法的軟件可編程密碼,其功能分為執(zhí)行密碼算法,管理算法和密鑰。
4 網(wǎng)絡(luò)化模塊:傳輸成形數(shù)據(jù)的路由選擇交換,不同協(xié)議或波形之間橋接轉(zhuǎn)換信息 ,專用波形作網(wǎng)絡(luò)化的消息鏈路處理,移動(dòng)用戶信息的移動(dòng)性管理。
5 系統(tǒng)控制模塊:用于發(fā)送接收的指令、狀態(tài)和參數(shù)的控制信息,提供三類功能: ●資源管理:實(shí)現(xiàn)波形的初始化和配置,適用或處理加載應(yīng)用軟件,資源分配、保護(hù)、仲裁,用戶授權(quán)和訪問保護(hù)。
●處理過(guò)程管理:模塊間處理過(guò)程中的通信,系統(tǒng)任務(wù)的同步,狀態(tài)監(jiān)控,機(jī)內(nèi)測(cè)試。
●數(shù)據(jù)庫(kù)管理:新軟件下載和存儲(chǔ),文件存儲(chǔ)、尋址、命名,訪問控制和授權(quán)。此外,系統(tǒng)控制能實(shí)現(xiàn)具有自適應(yīng)特性的智能無(wú)線電功能,包括信道可用性和利用評(píng)估、傳輸延時(shí)最小化、數(shù)據(jù)速率最大化、發(fā)射功率最小化等。
(6)人機(jī)接口模塊:控制接口從用戶收集指令和參數(shù),把狀態(tài)信息告知用戶,數(shù)據(jù)I0包括鍵盤輸入、字符圖形輸出。
3 自適應(yīng)智能天線技術(shù)
3.1 工作原理
自適應(yīng)智能天線技術(shù)是一種軟件技術(shù),是軟件無(wú)線電技術(shù)的基礎(chǔ),使用自適應(yīng)陣列信號(hào)處理軟件,對(duì)所有用戶無(wú)線信號(hào)進(jìn)行高速時(shí)空處理,實(shí)時(shí)調(diào)整無(wú)線信號(hào)的傳輸。智能天線是一個(gè)天線陣列,一般使用4~16個(gè)天線陣元結(jié)構(gòu),陣元間距12波長(zhǎng),每個(gè)陣元有M個(gè)加權(quán)器,可以形成M個(gè)不同方向的波束,同一組天線陣元可以形成不同的天線輻射圖,一種天線尺寸,可以建立一個(gè)基本的陣元結(jié)構(gòu)。可變?cè)鲆娣糯笃?/u>VGA 通過(guò)調(diào)整增益的指令字驅(qū)動(dòng),可編程移相器進(jìn)行相位調(diào)整,用DSP實(shí)現(xiàn)VGA和移相器,在振幅和相位上控制天線陣元激勵(lì)以改變天線輻射圖。
3.2 關(guān)鍵技術(shù)
自適應(yīng)智能天線的核心在基帶的數(shù)字處理部分,由數(shù)個(gè)軟件功能模塊組成。天線輻射圖沒有固定的形狀,隨著信號(hào)和干擾而變化,采用DSP技術(shù)識(shí)別用戶信號(hào)到達(dá)方向,并在此方向形成天線主波束。由于自適應(yīng)天線能形成不同的天線輻射圖,并可用軟件設(shè)計(jì)完成自適應(yīng)算法更新、自適應(yīng)地調(diào)整輻射圖,可在不改變系統(tǒng)硬件配置的前提下,增加系統(tǒng)靈活性,因此稱為軟件天線。自適應(yīng)智能天線的關(guān)鍵是自適應(yīng)算法;非盲算法借助參考信號(hào)導(dǎo)頻序列/導(dǎo)頻信道 的算法,算法處理時(shí)先確定信道響應(yīng),再按逼零準(zhǔn)則確定加權(quán)值,或直接按一定準(zhǔn)則逐漸調(diào)整權(quán)值。盲算法無(wú)需發(fā)送已知導(dǎo)頻信號(hào),收端自己估計(jì)發(fā)送的信號(hào),并以此為參考信號(hào)進(jìn)行上述處理。一般利用調(diào)制信號(hào)本身固有的、與具體承載的信息比特?zé)o關(guān)的一些特征,并調(diào)整權(quán)值,以使輸出滿足這種特性,將兩者結(jié)合稱為半盲算法,即先用非盲算法確定初始權(quán)值,再用盲算法進(jìn)行跟蹤和調(diào)整。此外通過(guò)時(shí)域獲得天線最優(yōu)加權(quán)算法有:最小均方算法(LMS)、取樣協(xié)方差矩陣的直接求逆DMl 、遞歸最小均方誤差RLS 算法、恒模(CM)算法;通過(guò)空域?qū)︻l譜進(jìn)行分析,以獲得信號(hào)到達(dá)方位角DOA 估計(jì)的算法有:多信號(hào)分類法算法、旋轉(zhuǎn)不變技術(shù)信號(hào)參數(shù)估計(jì)法算法等。
3.3 系統(tǒng)處理流程
自適應(yīng)天線陣列系統(tǒng)持續(xù)監(jiān)控其覆蓋范圍,針對(duì)不斷變化的無(wú)線環(huán)境,系統(tǒng)提供有效的天線發(fā)送和接收模式跟蹤用戶信號(hào),系統(tǒng)處理流程如下:
1 對(duì)來(lái)自所有天線中的信號(hào)進(jìn)行取樣,然后轉(zhuǎn)換成數(shù)字形式,并存儲(chǔ)下來(lái)。
2 處理器立即分析樣本,對(duì)無(wú)線環(huán)境進(jìn)行評(píng)估,確認(rèn)用戶干擾源及其所在位置。
3 處理器對(duì)天線信號(hào)的組合方式進(jìn)行計(jì)算,最佳地恢復(fù)用戶信號(hào),以提高用戶信號(hào)接收質(zhì)量,屏蔽非用戶信號(hào)和干擾。
4 系統(tǒng)進(jìn)行模擬計(jì)算,使天線陣列有選擇地向空間發(fā)射信號(hào)。 通過(guò)上述處理,系統(tǒng)便能在每條空間信道上發(fā)射和接收信號(hào)。
4 SWR在短波通信中的應(yīng)用
4.1 短波通信技術(shù)體制
評(píng)論