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当今，通讯系统正由模拟体制向数字体制转变，这为无线电通讯的发展创造了有利条件，但传统的通过硬件设备改造升级来完成无线通信新技术改革的方法带来了很多问题，限制了无线电技术的进一步发展，为了解决这一困境，软件无线电应运而生，具有着传统的硬件无线电通信设备所无法比拟的优势。
一、软件无线电的优势
1.具有降低开发成本和周期的作用
传统的无线通信系统在对技术和产品进行开发时，针对的只是单一的标准，从标准相对稳定到设计和开发专用芯片，再到产品设计和实现需要一年以上的时间，开发周期长，开发成本高，同时这种情况也导致标准制定过程中，许多新的技术都无法得到合理的应用，限制了新技术的发展和应用，也使商用产品和当时技术水平之间存在着较大的差异。而软件无线电的应用，能为技术和产品的研究和开发提供一个新概念和通用无线通信平台，在很大程度上缩短了开发周期，降低了开发成本，使产品能够和技术水平同步发展。
2.具有优秀的可拓展性
软件无线电技术具有非常优秀的可拓展性，主要体现在它能极其轻松地完成系统功能的拓展与升级，但是由于网络无线电技术是以模块化、通用化、标准化的硬件支持平台为基础的，所以它在硬件方面能够拓展的空间并不大，其优秀的拓展性主要集中在软件方面。
另外，软件无线电技术也为系统的升级和拓展提供了便利，只需要对相应的软件进行升级或者拓展就可以了，而且与改进和优化硬件相比，升级和拓展软件要简单得多;最重要的是，借助软件工具可以根据实际需求来实现各种通讯业务的拓展。
3.具有极强的灵活性
软件无线电技术具有可重配置性，从而在很大程度上增强了其灵活性。目前，从基带信号到射频信号已经实现了完全的数字化，这就使得软件无线电技术可以通过更换软件模块来适应多种工作频段和多种工作方式。
同时，良好的多频段天线和可控制的多频段和多功率的射频转换能力，使得软件无线电对复杂的环境需求具有良好的适应性，可由软件编程来改变 RF 频段和带宽、传输速率、信道接入方式、业务种类及加密方式、接口类型。
二、软件无线电技术在军事通信中的应用
无线通信之所以在现代通信中占据着重要的位置，与其设备简单、便于携带、易于操作等特点是分不开的，也是这些独有的优势使其被广泛应用于各个领域，以军事领域为代表，它是各军种、各部队中必不可少的重要通信手段，
软件无线电这个术语最初是被美军提出的，当时正处于海湾战争时期，多国部队各军种进行联合作战时，在互通互联的操作上遇到了难题，不仅通信互通性差，反映速度慢，而且宽带太窄、速率也太低，使得联合作战的关键技术受到了严重的影响，由此美军开始制定具体的计划来研究基于数字信号处理器、软件可编程、模块化、多模式并具有波形重新配置能力的通用软件无线电台――易通话，此电台几乎具备了美军所有使用过的电台包括话音通讯电台、数据通信电台的所有功能，实现了不同种类无线电台之间的通信。
软件无线电台从其诞生至今，已经成为能使不同国家或者说同一国家的不同军种之间相互通信而没有障碍的新技术。自20世纪70年代开始，可编程软件无线电台正式被列入研制项目中，目前已经取得了突破性的发展，有不少的数字式软件可编程无线电台已经被投入使用并且收效甚好。
另外，传统的数字电台以硬件为主，软件无线电台在许多关键技术上对其进行了改进，例如：对模数转化器进行了改进，使其转换率和动态工作范围得到了大幅度的提升;对嵌入式处理器进行了改进，提高了其处理的速度和能力，使数字信号处理器能够完成调制解调器的功能;对以编程技术为目标的技术进行了开发，使软件的功能性独立于基础硬件之外。总之，随着科技的迅速发展与进步，无线电台将有望使军用电台获得新的定义。
三、软件无线电技术在移动通信中的应用
软件无线电概念从提出至今，已经从最初的军事领域开始向民用领域扩展，但是在民用通信方面却存在着许多的问题，例如：新老通讯体制并存，增加了不同体制系统在互联方面的复杂程度与困难程度;各种通讯设备大量涌现，使无线电频谱拥堵情况越来越严重;传统的以硬件为基础的无线通信系统已经难以满足新时展的需要。只有采用软件无线电技术才能对这些问题进行有效解决，下面就从三方面来介绍软件无线电技术在移动通信中的应用。
1.用于蜂窝移动通信系统
在蜂窝移动通信系统中，软件无线电的发射与其他系统相比较，有所不同。
它在发射前，要先对可用的传输信道进行划分，探测传播路径，对适合信道进行调制，将电子控制下的发射波束指向正确的方向，选择合适的功率，做完这些才能进行发射。至于接收也同样如此，它能对当前信道和相邻信道的能量分布进行划分，也能对输入传输信号的模式进行识别，通过自我适应抵消干扰，对所需信号多径的动态特征进行估计，对多径的所需信号进行相干合并和自适应均衡，对信道调制进行栅格译码，然后通过FEC译码纠正剩余错误，最大限度的降低误比特率
2.用于设计多频多模的移动终端
对于不同的标准需要用不同的软件来适应，需要通过软件设置的调整来改变信道接入方式或者调制方式。
软件无线电技术可以设计出灵活的通信终端，使不同制式的移动网络能用同一部终端，不仅为用户提供了极大的便利，也在一定一定程度上降低了运营商的成本，促进了移动通信技术的持续发展。
3.用于第三代移动通信系统
软件无线电技术在第三代移动通信系统中的应用主要包括三方面：
（1）为第三代移动通信手机与基站提供了一个开放的、模块化的系统结构;
（2）产生了各种信号处理软件，包括：各类无线信令规则与处理软件、信道纠错编码软件、信号流变换软件、信源编码软件、调制解调算法软件等;
（3）实现了智能天线结构，包括DOA在内的空间特征矢量的获得、每射频通道权重的计算和天线波束赋形。
四、结语
总之，软件无线电技术有着传统数字无线电所无法比拟的优势，在将来的发展和应用上一定会越来越广泛，特别是在第四代移动通信的普及和推广道路上，软件无线电技术一定会贡献越来越多的力量。
参考文献
[1]陶玉柱，胡建旺，崔佩璋.软件无线电技术综述[J].通信技术，2011，01：37-39.
关键字：软件无线电；虚拟无线电；PC机仿真
1 软件无线电系统研究背景与现状
无线电通信在社会生活、经济发展和国防建设中发挥着极其重要的作用。近二十年来，随着微电子技术、计算机技术、VLSI技术和软件技术的飞速发展，无线电通信也经历了却日益增强；使用频段由低到高，调制方式由AM ， FM到数字调制：多址方式由FDMA到TDMA，CDMA；传递信息由电报、语音发展到数据和多媒体。无线电通信技术，尤其是移动通信技术的迅猛发展。早在70年代末英国的Romsey公司为了研究解决频谱拥挤问题的方法，制造了第一个军用“软件无线电”系统[2]。它工作在很低的频率，在中频对信号采样后送入8085处理器，用软件进行后续处理。受当时技术水平的限制，该系统结构复杂，造价昂贵，但它验证了直接对低载频信号进行采样的可行性。
软件无线电是对传统无线电通信体系结构的一次重大革新。它使通信系统摆脱了硬件结构的束缚，在系统结构相对通用和稳定的情况下，可以拓展多种服务。因此，软件无线电己成为解决不同体制之间互操作问题和开展多种业务的手段，具有巨大的商业和军事价值。目前以美国和西欧为主导的各国都在积极地致力于软件无线电技术的研究和系统的开发。
2 软件无线电模型
理想中的软件无线电平台要由几部分构成：RF模块与天线子系统AlD/A模块、由DSP芯片织成的高速处理模块。
软件无线电的基本思想是：直接对RF信号进行采样，通过加载软件模块来实现所需的功能，包括以前由专用硬件完成的信道检测、调制解调，以及编码解码等等。
3 DRM 系统的软件模拟
DRM 使用 COFDM 技术，是 OFDM 调制与信道编码的组合。所有的编码音频和相关数据，都均匀分配到多个相邻载波上，而所有载波都在分配的传输频道中。当前 30MHz 以下无线电广播频道带宽为 9/10kHz。DRM 系统可用于：1标准带宽，以满足当前规划的情况；2半带宽（4.5/5kHz），允许与模拟调幅信号联播；3双倍带宽（18/20kHz），在频率规划允许时可提供更大的传输容量。
系统的输入基本上可分为音频/数据信号和信息数据信号两大类，各有其不同的用途，所以在信号处理上略有不同，应该根据信号和节目材料的类型，选择适合的编码参数，才能达到数字 DRM 系统的信号质量。主业务信道最终要加到信道编码器中，其形成过程简述如下只能传送一套节目的单一性。
DRM 系统采用 COFDM 方案，其发射机是将语音和数据信息通过信源编码变为数字信号，然后通过信道编码有选择地加入冗余保护，再通过 OFDM 调制、上变频后发送到 DRM 广播的 MW/SW 频段。
DRM 接收机将接收信号下变频为中频信号，再进行同步、信道估计、信道解码、信源解码后得到原来的语音和数据信息。
4 DRM 系统的关键技术
信源编码主要解决数据存储、交换和传输的有效性问题，即通过对信源数据率的压缩，力求用最少的数码传递最大的信息量。
DRM 系统中应用了 SBR（频带恢复）技术，它是一种在低比特率下获得完全音频带宽的音频编码增强方法，可与 AAC 和 CELP 联合应用，构成目前能力最强的压缩方法。使用 SBR 的目的是重建音频信号中被编码器丢失的高音段。为了更好地实现这个目的，需要在音频比特流中传送某些边信息。SBR 可以将普通低比特率编解码系统带宽提高到等于或大于模拟 FM 音频带宽（15kHz）。在语音编码时，SBR 还可以提升窄带语音编解码系统性能，给播音员提供 12kHz 的音频带宽，用于多语言广播等。由于多数语音编解码系统都是窄带的，SBR 的重要作用不仅在于提高音质，而且可用于提升语音的清晰度和语音的可懂度。
OFDM 技术对频率偏移非常敏感，这种频率偏移是由于信道的多普勒频移和振荡器的不稳定，破坏了接收端各子载波间的正交性。频率偏移会造成 ICI，而采样时刻不准确的后果是 ISI，严重时接收机将完全不能识别调制在原信号中的信息。OFDM 系统对时域偏差的敏感性要比单载波系统好一些，但是，频域上频率的很小偏移却会产生很大的误码率，因此，如何精确估计频偏非常重要可以人为在发送端加一些辅助序列，使得接收端能够基于最大似然法正确估计时域偏移和频域偏移。
5 DRM 系统的虚拟无线电仿真
1992年5月，美国Mitre公司提出了软件无线电的概念，即由硬件作为无线电通信的基本平台，而把尽可能多的无线及个人通信的功能用软件来实现。软件无线电系统具有结构通用化、功能灵活、系统改进和升级方便，以及可对不同无线电系统进行互操作的优点，其优势主要体现在以下几点：
1.系统结构可实现通用，功能实现灵活，系统的改进和升级很方便；
2. 提供不同系统互操作的可能性；
3. 系统采用模块化设计思想，模块具有很强的通用性，能在不同系统间复用；
4. 一般而言软件开发周期较短，能快速跟踪市场变化，成本也会降低。
总之，本章在前面研究的基础上，根据 DRM 标准，开发出了 DRM 系统虚拟无线电中频仿真软件，将DRM的COFDM基带信号调制到中频上，为DAMB发射机和接收机的实体设计，提供了一个很好的仿真与测试平台。
软件无线电是对传统无线电通信体系结构的一次重大革新。它摆脱了硬件体系结构的束缚，是解决不同通信体制之间互操作问题和开展多种业务的最佳途径，具有巨大的商业和军事价值。开发虚拟无线电系统可以快速建立软件无线电原型系统，促进对软件无线电体系结构的深入研究，因而具有理论和实践上的双重意义。
参考文献
[1]樊昌信等，通信原理，第4版，国防工业出版社，2001年3月
[2]李栋，DRM 接收机技术，广播和电视技术，2003 年第 9 期
[3]郑蜀光，DRM 技术介绍，广播和电视技术，2003 年第 5 期
[4]罗琳、吴乐南，基于虚拟无线电平台的AM广播接收系统，电子技术应用，1999年10期
1 概述
无线电应用日益广泛、电磁环境日趋复杂，无线电监管的工作难度在持续不断地增加，如果能得到目标现场的信号完整采样，并将原始采样数据完全存储，以软件无线电的处理思想进行后期分析，将会给无线电监管工作带来质的改变。
这种全新的监管模式随着高性能的软件无线电接收机、遍及超高传输速度的网络、能提供强大的存储和计算能力的云服务的诞生将逐渐成为一种可能。
1.1 无线电监管
无线电管理的核心目标是在全国或全世界的无线电通信和其他无线电业务领域内以最合理、最公平、最有效和最经济的方式地使用、利用或保护有限的无线电频谱/卫星轨道资源，使得各种无线电通信网和各无线电台站能够经济、有效地在各种无线电环境下不受干扰地正常工作，为国家的经济建设、国防建设服务，保障人民的生命和财产安全，提高人们的物质和精神的生活水平，推动国家社会与经济的发展和科学技术的进步。
无线电监测包括日常的电波监听、测量、测向和定位、电台识别和干扰查找，其主要任务是通过识别发射信号的相关技术参数和操作特性，查找和验证未授权的无线电发射机或无线电台站，确保符合或遵守国家无线电管理有关规定；调查、记录有关干扰源、背景噪声等电磁环境情况，判明并解决干扰问题，保护合法无线电台站用户的权益，查处非法无线电台站的干扰等。小到一场考试、中到一场大型活动（如：北京奥运、上海世博）保障、大到国家安全保卫。
当代无线通信的复杂性和设备的广泛性对监管工作的有效性提出了极高的要求，因此各国都建有自己的监管机构和技术体系，如：美国设有一个监控中心、全国设有13个监测站；我国设国家、省、地市三级管理和监测建制机构，并设有短波、卫星、超短波三张监测网，部分监测网设有多个遥控监测站。
除卫星监测之外，主要设别有扫频仪、宽频接收机、定向天线等，主要对无线电发射的基本参数，如频率、电平、示向度、仰角、测向质量等系统地进行测量、传输。鉴于历史延承及技术发展水平的限制，目前通常最后只记录结果数据，而不是监测到的某个信号的原始数据，如果一个信号从此消失，而监测系统无法解码时，存在无法回溯等不利情况的发生。
1.2 软件无线电技术
软件无线电论坛（SDR Forum）（非盈利的推动软件无线电技术发展的国际组织）给出的软件无线电的定义：“一个无线电系统中，天线以后就数字化，对信号的所有的必要的处理都由存放在高速数字信号处理器中的软件来完成”。就是采用数字信号处理技术，在可编程控制的通用硬件平台上，利用软件来定义实现无线电台的各部分功能：包括前端接收、中频处理以及信号的基带处理等等。即整个无线电台从高频、中频、基带直到控制协议部分全部由软件编程来实现。
SDR被认为仅具有中频可编程数字接入能力。发展历史无线电的技术演化过程是：由模拟电路发展到数字电路；由分立器件发展到集成器件；由小规模集成到超大规模集成器件；由固定集成器件到可编程器件；由单模式、单波段、单功能发展到多模式、多波段、多功能；由各自独立的专用硬件的实现发展到利用通用的硬件平台和个性的编程软件的实现。
软件无线电的主要特征的尽可能靠近天线、尽可能宽带高速的完成接收到的信号的数字化，之后主要依靠软件来实现信号的处和应用。
澳大利亚万瑞（WinRadio）公司就有系列的采用SDR结构体系无线电接收机产品，其中WR-G39DDC模块覆盖HF/VHF/UHF/SHF 20KHz～ 3.5GHz宽频软件接收机，带有两个可同时工作的独立的DDC信道，每个信道的瞬时带宽达4MHz，可用于录音或其它数字化处理，接收机还提供16 MHz宽的实时频谱分析仪。具有很高的灵活性、大动态范围、高灵敏度、快速扫描、高精度等性能，不仅可以作为监测接收机，也可以作为快速搜索（1GHz/s超快搜索速度）接收机和测量接收机。可采用USB接口可方便地连接到任何IBM兼容PC机，一台可以控制多个接收机组成多信道系统。
1.3 高速互联网时代
现代计算机网络的基本理念框架体系基本源于美国军队在1968年开始组建的阿帕网（ARPNET），就在这个互联网原型诞生后的70年代，一系列沿用至今、在今后得到巨大发展的技术一一诞生，如：TCP/IP协议、以太网，同期微电子及计算机技术也在高速发展，它们相互激荡和促进。在经过约四十年的发展，系统和系统之间、区域和区域之间的互联从很困难到现在到处都能得到广域、城域接入，接入方式和接口形式五花八门到现在互联方便的以太网为主，速度从几K提升到10M、100M、1000M、10G、并将步入40/100G。无线局域网技术也有了高速的发展，速度在802.11n上已经能达到300Mbps并开始展望600Mbps，将来也会有更高的接入速度。
软件无线电与软件控制无线电的区别在于软件无线电是开放并且标准化的，因此研究更加容易也更加灵活，设备具有的功能不再主要依赖系统的构架和硬件，转而开始依赖软件环境，通过改变软件来改变功能，使得系统、功能的升级或是不同系统间的兼容变得更加简单，升级换代所需要的时间大大缩短。而数字无线电主要依赖于硬件和系统结构的发展，使得环境更加封闭，不利于推广交流，一旦出现问题，需要花费相当多的人力、物力以及时间。
1.2软件无线电技术硬件平台解析
软件无线电是一个标准化、开放式的平台，以硬件作为基础，将编写好的指令预先录入，用以操纵硬件进而实现尽可能多的无线通信功能，可以通过改变软件的方式改变软件无线电所具有的功能，并可因此减少硬件模块的数量和复杂程度，所具备的灵活性、集中性、维护性无可比拟。一个典型的软件无线电需要以下的硬件系统：射频、中频、基带、信源、信令，软件部分则为数字信号处理器（DSP），DSP通过录入程序，可以对带宽、频率、调制模式、信源解码等进行控制，因此DSP处理性能的强弱直接影响通信功能的数量和质量。通过录入程序，DSP控制各个系统，实现无线电软件具体化。
1.2.1天线
天线是保证信号的基础，理论上天线最好应该能覆盖全部的通信频段，但在实际应用中，并不能做到覆盖如此多的频段，更多的时候需要能保证完美适配软件所需的、线性性能较好的频段，使用组合式多频段天线，通过测试自动寻找干扰较小，流量宽松的频段，因此就有多频段天线和宽带天线，其二者都可以为软件无线电技术提供信号的保障，而区别主要在于多频段可在分离的不同频段上工作，而宽带则意味着是连续的宽频。而调频、信号接收、算法优化仍然是天线在无线电技术中的关键。
1.2.2A/D、D/A转换器件
由于在输入和输出之间既有模拟信号型号又有数字型号，而DSP作为数字信号处理器更加适合处理数字信息，因此在射频天线与DSP之间需要模数变换器（A/D）及数模变换器（D/A）形成具有A/D-DSP-D/A基本模型的硬件平台。目前大多数低功耗的的A/D还不能做到同时满足速率和采样率，因此在适当的环境下会使用多条ADC。同时为了加快处理速度，使用多频段的宽带天线和智能天线，并将A/D、D/A变换尽可能地靠近射频天线端口，将原来的基带移至中频，如果满足条件甚至可以移至射频，由于把A/D转换尽可能的向天线段靠近，因此对模拟与数字之间来换的还原度要求很高。如何减少信号损失是关键的技术。
1.2.3数字信号处理器（DSP）
DSP是整个软件化的硬件核心，相当于PC上的CPU。由于软件化，在A/D变换后的所有处理都用DSP所编入的软件编程来实现，其中包括滤波、变频、数据处理、解调、解码、等工作，这对DSP的计算能力提出了一定的要求，尤其是一些大流量且要求高速的工作环境，比如DDC（包括数字下变频、二次采样和滤波），一个低性能的DSP几乎无法完成任务。而对于高速信号的处理，这部分需要完成的工作有调制解调、处理比特流、编译、基带处理。由于容易出现瓶颈，故在需要高性能时可以通过多路DSP并行解决。
1.2.4中频处理
中频处理技术用于基带与中频之间信号的变换，中频处理能力需求主要在于频率变化的程度和滤波的复杂程度，而在未来，可能可以做到基带与射频进行直接的信号沟通。
1.3实时操作系统及软件算法优化
算法是编程的灵魂，光有性能而没有一个良好的算法予以支持只会白白浪费处理器的性能，而软件能给整个系统一个完整的平台。软件的优势是灵活、定制化容易，因此应针对不同的通信模式，开发出专门的软件环境，保证DSP处在一个优良的处理环境，最大限度的发挥DSP的性能，并在实践过程中不断改善算法，完善系统，适应新的技术，新的功能模块，提供更高效的服务而这也是软件无线电的核心竞争力之一。
2软件无线电技术的应用
无线电具有功耗低，体积小的优势，因此能在便携设备上运行，同时还可运用在复杂场所，降低硬件量，减少维护工作量，因此使用范围非常广泛，从军事到民用，从医疗到教育都有适合它们发挥的场所。
2.1软件无线电技术在军事上的作用
2.1.1电子战
软件无线电所具有的新概念，新思想在军事中有着广泛的应用，首当其冲的就是电子战。电子战频段宽，信号种类多，而且主要以被动为主要工作模式。以往的电子战都是以几种信号为目标进行战略设计，而如果敌方的信号的特征或者传输方式发生改变，那么就需要重新设计，部署。效率不足，不仅需要更多的经济预算还很有可能延误战机，而软件无线电可以通过改变软件来改变工作模式，提升效率降低成本，软件无线电的下一步认知无线电则可以对此进行智能化搜索和对应，可以看见未来的电子战都在往这个方向发展。
2.1.2雷达
雷达对于军事的作用和价值无需多言，而不同单位、不同作战设备工作方向不同，使用的雷达也不同，而不同的雷达对于信号、载波、频宽、解码等都有不同的要求，如果能使用软件无线电，则可以大大降低后勤部门的补给压力，同时一旦被解密，也可以通过更换软件的方式保护数据和通信的正常交流。
2.1.3软件无线电技术在卫星通信上的应用
卫星通信的覆盖范围广，技术更加先进。但由于多采用复杂、种类繁多的硬件，使得其维护的成本高，而且效率低，已经不能很好适应当今飞速的高速科技发展的步伐，而软件无线电技术则可以小型模块化，把一个大而复杂的整体拆分成多个小型化、模块化的系统，降低维护成本，发现和解决问题也可以更加快速。而在加入了软件无线电技术以后，可以做到在不改变原有功能的基础上减少系统运行的成本，而且升级方式简单，也更加灵活。
2.2软件无线电技术在民用技术领域的作用
2.2.1移动通讯
移动通信是通信领域的一块大蛋糕，网络从最早的GSM，再到CDMA2000、TD-SCDMA和WCDMA，如今已经发展到了4G，即FDD-LTE和TDD-LTE，这么多代的升级已经发现了一系列的问题：2G、3G、4G的基站设备，不同制式的网络受限于硬件壁垒导致网络互不兼容，通信标准不一致，灵活度差，客户使用感受度差。而在未来的LTE-A则有可能进行统一和兼容，因为软件无线电技术的加入，使系统更加的实用和灵活，增强与2G，3G移动通信的兼容程度，通信行业竞争异常激烈，而提升用户体验并降低成本方为上策，软件无线电技术简直可以称得上是量身定做的解决方案。
2.2.2小区的维护管理以及智能化升级
小区内配套设施完善，集成度高，而且人口密度大，财产价值高，所以对于小区的经营管理非常重要。而如果使用采用软件无线电技术的设备对小区进行监控管理，首先可以节约大量的人力物力，其次未来小区升级智能化（人脸识别门控、自动报警、信息上传等）也相当容易，无须对核心部件更换，仅需要更换软件，同时采用无线模式，无需再次打孔穿线，方便施工。可谓完美的小区生活管理助手。
3软件无线电技术的发展趋势
3.1国际通用使用标准
软件无线电技术本身是标准化和开放化的，相对于过于的模式兼容性强可扩展性好，十分适合作为国际通用的使用标准。很多合作伙伴都可以对此技术进行合作开发，得到属于自己的系统，针对性强，定制程度高，资源利用效果好。
3.2增强自适应频谱管理
大多数的国家和敌区，频谱资源都已经永久分配，但是由于不能主动调频，因此很多的频谱实际利用率并不高，而软件无线电和认知无线电通过ASM可以优化空中接口，进行探测、分析，自动改变频谱、发射功率，跳转到较为空闲的频段，充分利用有限的资源，在当前不能扩大总频段的频段使用范围之时，这项技术大大的提高了资源利用率，对于移动终端无线上网的意义非常重大。
3.3扩大通信产业的影响力
每一次的重大理论技术进步都会让相关基础产业带来质的飞跃，软件无线电技术同样如此。软件无线电技术的潜在利益会体现在不同价值链的不同层次场合上。软件无线电技术让产业的进步标准由硬件转变成软件，发展更加迅速，而软件的产出速度与硬件不在一个层次，因此可以变相提高企业的整体进步步伐，从原来的5年一换到现在的智能化升级，无时无刻都在搜集数据，分析，应对，升级。对于其他的产业同样如此。
3.4物联网的基石
物联网的口号是每一个物体都有自己的标志。通过物联网，可以使用手机操作、监控、管理家中的各个家电，而这一切都需要以无线网络为基础，而软件无线电就是基础，软件无线电将更多的向物理空间上的延伸，使得物理空间物体有灵魂，更加智能化，更加可联系化，产品不再是单独的一个产品，而是一个局域网络其中一个点。而这已经开始改变目前各个行业的赢利点，未来的企业将会把重心向软件化转移和倾斜，拥有自己的软件核心技术是立足在当前信息化浪潮的资本。
中图分类号:TN91文献标识码:A 文章编号:1007-3973 (2010) 01-053-02
1无线电的发展历程
无线电的发展过程是:模拟电路发展到数字电路;分立器件发展到集成器件;固定集成器件到可编程器件;小规模集成到超大规模集成器件;单模式、单波段、单功能发展到多模式、多波段、多功能;各自独立的专用硬件的实现发展到利用通用的硬件平台和个性的编程软件的实现。20世纪80年代,随着移动通信系统的领域的扩大和技术复杂度的不断提高,为了克服技术复杂度带来的问题和满足应用多样性的需求,特别是军事通信对宽带技术的需求,提出在通用硬件基础上利用不同软件编程的方法--软件无线电,把无线电的功能和业务从硬件的束缚中解放出来。
在1992年5月在美国通信系统会议上,Jeseph Mitola(约瑟夫•米托拉)首次提出了“软件无线电”(Software Defined Radio,SDR)的概念。1995IEEE通信杂志,出版了软件无线电专集。同年美国军方提出了军用的Speakeasy计划,即“易通话”计划,这个计划主要目标是设计美军新一代无线电战术电台,这种电台具有多种模式、多种速率、多种调制方式,多种接口方式和多种信息安全方式。软件无线电在过去的几年中从军方的研究逐渐被民间商用移动通信领域所重视,特别是多频段、多用户、多模式兼容及互联系统,对于未来移动通信技术特别是在我国3G通信之中的运用将会起到很关键的作用。
2SDR的概念、体系和特点
软件无线电是在一个开放的公共硬件平台上利用不同的可编程的软件方法实现所需要的无线电系统。理想的软件无线电系统是一种全部可软件编程的无线电,并以无线电平台具有最大的灵活性为特征。全部可编程包括射频波段,信道接入方式和信道调制。
理想的软件无线电主要由天线、射频前端、宽带A/D和D/A转换器、通用或专用数字信号处理器以及各种软件组成。理想的软件无线电的组成结构如图1所示:
图1 理想的软件无线电系统
SDR的特点
(1) 可重构性,即系统功能随着需求而改变的能力。软件无线电必须在软件和硬件两方面都支持系统重构,才具有通过改变所运行的软件来定义系统功能的能力。
(2) 灵活性。即系统在不改变软件和硬件结构的条件下,对可重构的适应能力。软件无线电必须能够被精确配置成各种不同的虚拟设备,还要支持不断涌现的新技术和新功能。
(3) 模块化。即将定义系统的各个任务分解为相互独立的软件和硬件模块,这些模块通过接口以逻辑的方式连接起来形成所需要的系统功能。
3SDR在3G中的关键技术及发展趋势
3.1A/D转换技术
软件无线电的信号接收原理如图2.天线接收信号经放大,滤波和混频将射频(RF)信号变换到中频(IF),经过一级抗混迭带通滤波后由A/D转换器在中频进行A/D转换,在由数字下变频器(DDC)将IF抽样信号变换为DSP芯片可直接处理的数字基带信号,DSP完成各种所需的信号处理,并将处理结果送至用户终端。发射过程与此类似,DSP处理后的信号经插值处理变换到IF,再经过D/A转换,IF/RF变换后由天线发射出去。
图2基于软件无线电的信号接收原理
根据Nyquist采样定理:采样速率至少是模拟信号最高频率的2倍,才能保证原信号被无失真的还原。因此要求大输入信号的带宽需要A/D转换器有很高的采样频率.另外,有多路信号间的远近效应而要求A/D转换器有很大的动态范围和取样精度。目前基于软件无线电的采样技术有:过采样技术、正交采样技术、带通采样技术、并行A/D转换技术。其中过采样技术不仅可以降低前级混叠滤波器,也可以有效提高A/D转换的信噪比。而并行A/D转换采样可以有效提高采样分辨率。
不管采用哪一种采样技术,采样频率越高,可恢复的带宽潜力越大。因此软件无线电技术实现的难题和关键点就是A/D转换器的速率和动态范围。理想的SDR,A/D变换器的动态范围应该在100-120db或者16-20位。最大输入信号频率在1Ghz和5GHz之间。但是以现在的技术发展水平,不可能达到这个要求。目前A/D转换器的发展趋势是低功率损耗的单片A/D转换器,但是其分辨率的进步相对于采样速率的进步要缓慢的多。但是随着现代科学技术的进步,将超导和光采样技术应用于A/D转换器,已经成为未来的发展趋势,其中“快速单通量”RSFFQ是最具突破性的一项技术,该技术基于超导基本量子机械特性,说明了离散的量化形式中存在着磁通。在该技术中,单磁通量子脉冲代表二进制值。因为一个完整的单磁通量子代表一个脉冲,所以这种技术的性能受到输入信号最大转速率的严格限制。因此可以通过对处理速度与分辨率进行折衷的方法来达到最佳技术性能。
3.2高速处理模块DSP或FPGA
SDR能否有效实现取决于高速处理模块的数据处理速度和精度。传统的无线电设计可采用ASIC、DSP和FPGA器件的组合加以实现,而在软件无线电设计过程之中 ,DSP、FPGA和ASIC之间的功能划分也在发生变化。ASIC逐渐提供更多的可编程功能,而DSP和FPGA则开始具备ASIC的传统处理功能,三者之间的界限正变得日益模糊。因此,设计人员在设计软件无线电时,通常参照以下原则:(1)ASIC只需提供可以接受的可编程性和集成水平,通常即可为指定的功能提供最佳解决方案。(2)FPGA可为高度并行或涉及线性处理的高速信号处理功能提供最佳的可编程解决方案。(3)DSP可为涉及复杂分析或决策分析的功能提供最佳可编程解决方案。例如?北京艾科瑞德科技有限公司于2007年推出的应用解决方案FFT-SDR-V4。它采用了美国德州仪器公司最高运算能力的DSP和Xinlinx高容量的FPGA(2000万门),解决了软件无线电发展中的瓶颈技术―信号处理的运算能力问题。
FFT-SDR-V4高性能软件无线电解决方案集成了4路实时信号采集通道(每个通道105M, 14bit)和2路信号生成通道(每路160M, 16bit);同时配备了2颗Xilinx XC4VLX60 FPGA(800-2000万门)和TI TMS320C6416(1G)高速DSP芯片共同构成了高速实时信号处理单元;标准cPCI接口,兼容PCI2.2 64位/66MHz;6U标准尺寸;这些结构提供了强大的实时信号吞吐、处理和传输能力,是当今软件无线电的最佳解决方案之一。
4SDR在3G中的应用前景
随着近年来软件无线电技术的高速发展和逐渐成熟,全软件无线电将占据未来移动通讯系统的核心位置,因为它可以使系统开发者完全通过软件来灵活地配置和升级无线通信系统,从而降低成本和更加快速地应对市场的变化,例如从EDGE 升级到EDGE Evolution。Octasic公司近期公布了它的首款基于软件无线电平台的GSM,EDGE 和EDGE Evolution 的基站收发机(BTS)解决方案Vcolla-BTS,该产品应用了该公司突破性的数字信号处理技术。而英飞凌科技股份公司近日与SkyTerra和TerreStar 网络公司联合宣布共同开发全球首款基于英飞凌的创新软件无线电(SDR)技术的多制式移动通信平台。这种突破性技术能够让用户采用成本相当于陆地蜂窝移动通信终端的大众市场手机,在北美地区随时随地建立通信。基于SDR技术的卫星―陆地手机,可支持多种蜂窝和卫星通信制式,其中包括GSM、 GPRS、EDGE、WCDMA、HSDPA、HSUPA和 GMR1- 2G/3G等。
SDR使得系统具有灵活性和适应性,能够让不同的网络接口和空中接口共存,能够支持采用不同空中接口的多模式手机和基站。随着SDR和3G技术的不断成熟,在不久的将来,新一代移动通信技术可以提供更有效的多种业务,最终实现商业无线网络、局域网、 蓝牙、广播、电视卫星通信的无缝衔接并相互兼容。
参考文献:
[1]杨小牛等.软件无线电原理与应用[M].北京:电子工业出版社,2001.
[2]姜宇柏,游思晴. 软件无线电原理与工程应用[M].机械工业出版社,2007
[3]陶然等.多抽样率数字信号处理理论及其应用[M].北京清华大学出版社,2007.
中图分类号：TN911-7 文献标识码：B
文章编号：1004373X(2008)0506102
The Multi-rate Signal Processing in Software Radio
MIAO Runjiang,XUE Lei
(Electronic Engineering Institute,Hefei,230037,China)
Abstract：In this paper,the conception of software radio and multi-rate signal processing is introduced.The signal code rate at every node in the system of software radio may be changed by multi-rate signal processing.Decimation and interpolation are two basic means of multi-rate signal processing,the theory of them is analysed and their related architecture of polyphase filer is given here.The number of digital filter′s steps at every branch of this architecture will be reduced to 1/D(or 1/I) of the original.So this architecture is an effective way to real-time signal processing.
Keywords：software radio;multi-rate signal processing;decimation;interpolation;polyphase filter
1 引 言
软件无线电是当代无线通信发展的方向，其基本思想是：将A/D和D/A尽可能靠近RF端，在数字化的通用硬件平台上，用软件近可能多地实现软件无线电的各种功能。软件无线电具有灵活性、标准化、模块化的特点，为解决目前无线通信系统所存在的难兼容、难升级、开发周期长等难题提供了选择。
基于带通采样定理，软件无线电能够实现对整个工作频带的信号直接进行数字化，然后用数字信号处理方法完成对信号的接收和解调。为了提高软件无线电对不同体制信号的适应性，带通采样的带宽应越宽越好。但是，采样速率的提高使采样后的数据流速率增大，对后续的信号处理能力提出了苛刻的要求。因此，有必要对采样信号进行降速率处理，多速率信号处理是这种降速率处理的理论依据。
2 多速率信号处理
多速率信号处理的实质是用数字信号处理方法直接改变抽样信号的速率，抽取和内插是其基本环节。
2.1 整倍数抽取
整数D倍抽取是指原始抽样序列x(n)每隔(D－1)个取一个,形成一个新序列xD(n),xD(n)=x(Dn),正整数D为抽取因子。D倍抽取器符号如图1所示，设序列x(n)的频谱为x(ejw)，求得序列xD(n)的傅里叶变换xD(ejw)=1D∑D－1k=0Xej(w－2πk)D，表明抽取后序列xD(n)的频谱为原序列x(n)的频谱经频移和D倍展宽后的D个频谱的叠加和。根据Nyquist采样定理，若序列x(n)的采样率为fs,则模拟信号的最高频率(无模糊带宽)fH≤fs/2，否则x(n)的频谱发生混叠。当以D倍抽取率对x(n)进行抽取后得到的抽取序列xD(n)之取样率为fs/D,其无模糊带宽为fs/(2D),所以当x(n)中含有大于fs/(2D)的份量时,xD(n)的频谱必然产生混叠,无法从xD(n)中恢复x(n)中频率小于fs/(2D)的低频信号分量。如果先用一个数字滤波器(归一化带宽B=π/D) 对X(ejw)进行滤波得到V(ejw)，该信号只含有小于π/D频率分量,再对V(ejw)进行D倍抽取,就可以避免频谱混叠。一个完整的D倍抽取器结构如图2所示，抽取前后信号频谱如图3所示。经过抽取提高了信号的频域分辨率。
2.2 整倍数内插
整倍数内插是指在原始抽样序列的相邻两抽样点之间插入(I－1)个零值,设原始抽样序列为x(n),则内插后的序列为:
内插器符号如图4所示。设序列x(n)的频谱为x(ejw)，求得序列xI(n)的傅里叶变换xI(ejw)=X(ejwI)，表明内插后序列xI(n)的频谱为原序列x(n)的频谱经I倍压缩得到的。因此，xI(ejw)中不仅含有x(ejw)的基带分量(w≤π/I),而且还含有其高频分量(w>π/I)。对内插后的信号进行低通滤波,就可以从内插信号频谱中恢复出原始基带谱,使内插序列中的(I－1)个零值都变为x(n)的准确值,所以经过内插提高信号时域分辨率。完整的I倍内插器结构如图5所示。
抽取运用于软件无线电接收机，降低了接收信号数据速率,便于数字信号处理。内插运用于软件无线电发射机，提高了输出信号频率，便于调制发射。通过先内插后抽取，也可以实现抽样率的分数倍变换。
3 多速率信号处理的多相滤波结构
多相滤波结构是指将数字滤波器的转移函数H(z)分解成若干个不同相位的组。图2和图5抽取内插器结构中滤波器都是在高取样率(在D倍抽取之前,I倍内插之后)条件下运行的。采用多相滤波结构可以提高抽取内插
器的计算效率，有利于信号的实时处理。如图6所示，在FIR滤波器中，H(z)=∑N－1n=0h(n)z－n，N为滤波器的长度，将h(n)分成I个组，H(z)=∑I－1m=0z－(I－1－m)Rm(zI)，Rm(zI)=∑Q－1n=0h(nD+D－1－m)(zI)－n，将此滤波器代入图5，由内插器的等效转换，得到内插器的等效滤波结构，如图7所示。此时，滤波器位于内插器之前，降低了对滤波器的实时性要求，并且每个支路滤波器的阶数只有原来的1/I，有利于提高运算精度。抽取器的多相滤波结构与此相似。当抽取倍数D或内插倍数I很大时,可以采用多级实现,每节滤波器设计时应考虑通带带宽、过渡带带宽等参数。
以上分析都是针对低通信号的,对带通信号常常采用频谱搬移,先把位于中心频率f0处的带通信号搬移到基带,然后再利用低通信号的抽取方法进行抽取。反之，通过内插器后接带通滤波器可以将基带谱搬移到射频频段。
4 结 语
多速率信号处理是软件无线电实现信号处理数字化的关键，多相结构不但简化了滤波器的设计，而且是软件无线电信道化接收机和发射机的基础。
参考文献
［1］杨小牛,楼才义,徐建良.软件无线电原理与应用[M].北京:电子工业出版社,2001.
［2］宗孔德.多速率信号处理[M].北京:清华大学出版社,1996.
中图分类号：TN8-34; TB565.3 文献标识码：A文章编号：1004-373X(2011)21-0031-03
Research on Software Radio in Anti-submarine Technology
LI Wen-hai1, WEI Hui2, XU Ai-qiang1
(1.Naval Aeronautical Engineering Institute, Yantai 264001, China;
2. Graduate Management Team, Naval Aeronautical Engineering Institute, Yantai 264001,China)
Abstract：
Aiming at the widely researched and applied software radio (SR), for realizing the digitization of anti-submarine underwater acoustic signal processor, a hypothesis of the application of SR in sonar receiver is proposed combining the buoy′s receiving signal and communication. The relative technologies are introduced simultaneously. The technology can realize the digitization of signal processing, reduce errors, improve efficiency and so on.
Keywords： SR;wireless sonobuoy;signal detection;high-order cumulation;neural network
0 引 言
无线声纳浮标搜潜是航空反潜的重要手段之一，水声信号处理机装载在反潜机上，主要对声纳浮标的无线电信号进行接收解调，并对其中音频信号进行分析，从而实现对海洋中的潜艇目标探测、发现及定位。
随着高速数/模转换器、集成混频器以及数字信号处理器的发展，软件无线电近几年来发展迅速，这样最直接的表现为信号处理完全在DSP中进行\[1-3\]。在DSP中进行传统收发处理模块的降噪、滤波、混频处理等，此时信号处理完全由软件实现，因此，传统硬件实现的功能，此处由软件实现，而且由于软件的灵活性，使其功能更强大。
针对这样一个发展趋势，提出设计制造数字化信号处理机，即将目标信号检测、目标信号识别等集成到DSP中进行，从而增加灵活性和抗干扰性。同时研究了从声纳浮标探测水下目标到与载机进行通信过程中信号的流向和表达形式，得出载机探测声纳浮标信号和浮标探测目标信号过程的相似性，因而可以将两种过程的方法相互借鉴使用，以达到最优效果。
1 基本原理
软件无线电的基本思想是以一个通用、标准、模块化的硬件平台为依托，通过软件编程来实现无线电台的各种功能，从基于硬件、面向用途的电台设计方法中解放出来\[4\]。理想软件无线电的组成结构如图1所示。
图1 软件无线电的结构框图
1.1 模拟信号调制
由于声纳浮标与信号处理机间的通信多为调频和调幅的方式，因而在此介绍调频与调幅的原理\[4\]。
(1) 调频
调频(FM)是载波的瞬时频率随调制信号成线性变化的一种调制方式，单音调频信号的数学表达式可以写成：
И
И
式中：Е鬲c为载波角频率;vΩ(t)为调制信号;Иkf为调制系数。
(2) 调幅
调幅(AM)就是使载波的振幅随调制信号的变化规律而变化。用单音信号进行调幅时，其数学表达式可以写成：
И
И
式中：vΩ(t)为调制信号;ma为调制指数，它的范围为(0,1)之间，如果ma>1，б训鞑ǖ陌络会出现严重的失真，而不能恢复原来的调制信号波形，也就是产生过量调幅。
1.2 无线声纳浮标探测与通信的特点
无线声纳浮标是反潜中的重要武器，由于其使用简单和经济等优点被广泛应用，针对声纳浮标的探测信号过程和与载机的通信过程做一简单的研究。
根据水声相关知识\[6-8\]，潜艇的辐射噪声主要是线谱与连续谱的叠加，其中线谱是检测潜艇的主要特征；海洋噪声可以近似为服从高斯分布的，因而浮标检测的潜艇信号可以表示为：
И
式中：N1(t)~N(μ1,σ21)。
信号s′(t)经过调频/调幅处理，发送给载机进行处理。这里的s′(t)即为vΩ(t)。в捎谏纳浮标与载机进行通信的空间也存在着噪声，可近似为高斯噪声，设为:
由上式可以看出，载机收到的信号将由载波频率、围绕在载频附近的潜艇频率信号和噪声组成。对信号进行傅里叶变换可查看频谱分布。两个过程信号流程如图2所示。由公式推导和图2可以看出，在相关假设条件下，浮标探测目标和载机探测浮标的过程是相似的，因而这两个过程中的研究方法可以相互借鉴，甚至同时进行，这有待进一步研究。
图2 反潜过程信号调制流程图
2 信号处理算法
由于DSP运算处理的速度在迅速提高，所以现在很多相对复杂的信号处理算法都可以在DSP中运行，也即实现信号处理的全数字化，例如进行FFT处理等。
声纳信号处理算法包括信号检测算法，信号降噪处理算法和目标识别算法等。
2.1 能量检测算法
能量检测算法\[8\]是信号检测算法中最常用的算法。Ъ偕韫鄄斓降n个样本是x1,x2,…,xn,那么能量检测算法可表示为:
ИИ
由于载波信号和目标信号不服从高斯分布，因此可以使用高阶谱法对信号进行降噪，从而增加在微弱信号条件下目标检测概率，同时提高目标识别效果。
2.3 神经网络
人工神经网络(ANN)方法是模拟人脑的思维活动发展和形成的，具有一定的智能性，具体表现在神经网络具有良好的容错性、层次性、可塑性、自适应性、自组织性、联想记忆和并行处理能力\[9\]。它的这些优点使得其首先应用在模式识别领域。
目前神经网络的模型已达上百种，最常用的是BP模型。在水下目标分类中常用的神经网络还有:径向基函数(RBF)神经网络，它实质上是BP模型的变种，其隐层节点的作用函数通常为高斯型核函数，对特征层具有一定的局部化能力，故有较好的分类性能。高阶神经网络的输出与输入的高阶相关函数相对应，从而与高阶谱、高阶累积量有直接的联系，由于高阶谱对非平稳信号的稳健性和对加性噪声的抑制能力，这种网络可望实现平移、旋转和比例不变的模式识别，对水声信号的分类具有较好效果。
BP神经网络的学习算法\[10\]如下：
训练集包含M个样本模式对(xk,yk)，对第p个训练样本(p=1,2,…,M)，单元j的输入总和(即激活函数)记为a在实际应用中，考虑到学习过程的收敛性，学习阈值取得越小越好；值越大，每次权重值的改变越剧烈，可能导致学习过程发生震荡，通常权重修正公式为:
И
式中:Е盼动量因子；a为修正系数。
3 结 论
本文针对新兴的软件无线电技术，探讨了其应用在反潜技术中的可能以及相关技术，为日后的工程设计提供一定的指导，具体工程应用还要根据实际做相应调整。由于本文只是给出理论上的推导，所以将在以后的工作中重点研究工程实现算法。随着高速A/D和高速DSP的发展和更新，软件无线电技术将逐步发展，并使得信号接收机/发射机设计和处理更加地数字化，从而实现系统的集成化、微型化和信息化。
参考文献
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［4］杨小牛,楼才义,徐建良.软件无线电原理与应用［M］.北京:电子工业出版社,2000.
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［6］廖宏宇.被动声纳目标/背景建模与仿真［J］.计算机仿真,2006(4):1-4.
［7］李琴,苑秉成,张文娟.舰船辐射噪声建模及仿真模拟器的实现［J］.舰船科学技术,2010,32(4):121-124.
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［9］熊合金,陈德军.智能信息处理［M］.北京:国防工业出版社,2006.
［10］章新华.水下目标自动识别的核心技术［J］.兵工学报,1998(8):275-280.
作者简介：
自Joseph Mitola于20世纪90年代初提出了软件无线电(sDR)的概念以来，它一直是人们关注和研究的焦点。SDR为无线应用的设计者解决了很多问题。大多数这类问题与无线广播为了实现全球运作必须支持的标准数量有关，并且，同样重要的是，与支持这些多重标准的成本有关。
本文说明多重标准车用数字无线电接收机概念如何应用于七种数字无线电标准：数字调幅广播(DRM)；DRM+；数字音频广播(DAB)；DAB+；地面数字多媒体广播(T－DMB)；高清调幅广播(HD－radio AM)；高清调频广播(HD－radioFM)。
在可行并且高效的情况下，接收机使用针对每个数字无线电标准的完全嵌入式软件来实施数字信号处理技术，如滤波、解调、同步、纠错等。
sDR作为一个协处理器与汽车DSP系列配合使用，可用于超高品质的AM／FM接收和音频后处理。专用汽车DsP可提供高集成、强大、经济的模拟与数字解决方案，尤其适合汽车行业应用。配合汽车DSP系列的协处理器概念如图1所示。
协处理器概念加上高效数字无线电接收方案，使汽车DSP经过实际验证的高性能AM／FM接收性能进一步得
到扩展，可提供高性能、灵活、高效的SDR并支持相同数字无线电标准的多个接收机，用于背景扫描、多音频，数字应用和视频应用。
数字调幅广播
数字调幅广播(DRM)是一种适合30MHz频率以下的中、短、长波数字无线电系统。它具有近FM的音响品质，以及数字传输使用方便的特性，在AM方面的改进也很突出。
DRM系统采用编码正交频分复用(cOFDM)技术。所有由数字编码音频产生的数据以及相关的信号数据均被分发，以跨越大量紧密排列的载波进行传输。所有载波均包含在传输信道中。采用时间和频率交织的方法来减轻多径干扰所造成的衰减。OFDM和编码的各种参数均可以更改，使DRM可以在很多不同的传播环境中顺利工作。
DRM的最大比特率是72kbps。
DRM系统利用MPEG-4高效高级音频压缩(HE-AAC+v2)，以低数据率提供高音频质量。此外，码激励线性预测编码(cELP)和谐波矢量激励编码(HVXC)语音压缩算法则以更低的数据率提供仅语音编程，如图2所示。
DRM+
DRM+表示DRM的后续开发，它是波段Ⅰ和波段Ⅱ(FM波段)中数字无线电传输的标准。并且，OFDM可提供高效频谱利用和无干扰移动接收。凭借其95kHz带宽，DRM+适合欧洲使用的100kHzFM模式，因此可以在波段Ⅱ的各个频段中传输。
最大有效数据率高达每多路186kbps。采用MPEG-4 HE－AAC+音频压缩可以将最多4种不同的音频流，包括另外的数据服务，甚至是视频流集成到一个DRM+多路复用器上。该系统的总体视图与DRM的相同，即DRM+可“平稳”集成到DRM中。
数字音频广播
在20世纪80年代晚期设计数字音频广播(DAB)系统时，最初有五个目标：提供CD品质的无线电广播；提供优于FM的车内接收品质；更有效地使用频谱；允许通过电台名称而不是频率来调谐；最后是允许传输数据。
均源于DAB的DAB+和T-DMB已经集成了MPEG-4 HE-AAC+v2音频压缩和带额外交织的Reed－Solomon纠错编码技术。
DAB+
DAB和DAB+之间的主要差别在于，DAB数字无线电广播采用MPEG-2 Audio Layer Ⅱ音频压缩技术，而DAB＋采用MPEG－4HE-AAC+V2音频压缩技术。
HE-AAC+v2是AAC核心音频压缩的扩展集。此扩展集结构允许使用三个依赖于比特率的选项：普通AAC，用
于高比特率；AAC和频谱带复制(sBR)，即HE-AAC，用于中比特率；AAC、SBR和伪立体声(Ps)，即HE-AAC+v2，用于低比特率。
每个音频超帧都在能够实现重新配置同步与管理的五个连续逻辑DAB帧中传送。
源自原始系统Rs(255、245、t=5)的Reed-Solomon RS(120，110，t=5)截短码应用于每个音频超帧的110字节部分，以生成一个错误保护包。外部(解)交织器可被120列的区块(解)交织器视为一行。DAB+系统的框图如图3所示。
T－DMB
根据ETSI EN 300 401标准，T-DMB也是基于传统的DAB传输系统。这意味着通过向现有DAB系统增加一个T－DMB视频编码器，DAB传输即可用于T－DMB传输。由于在同一个系统上提供T－DMB和DAB，因此T－DMB设备不仅可以接收T-DMB多媒体服务，还可接收DAB音频服务。
T－DMB针对音频服务使用比特分片算术编码(BsAc)或者HE－AAC＋v2音频编码，针对视频服务使用高级视频编码(AVc)，针对交互式数据相关服务使用二进制格式场景(BIFS)。
引言
随着时代的发展，社会的进步，移动无线电信号已经越来越普及，但是随之而来的信号之间的干扰也越来越强烈。减弱无线电信号干扰，提高无线电通信质量是当前应该研究的重要课题。利用软件无线电发展的智能天线能够与周围环境特点相结合，随时监控周围的信号强弱，找到信号最强的天线方向，进行对应调整。并且能够通过对信号的追踪，将通讯信号维持在最好的范围。通过软件进行算法的自动更新，能够在不改变智能天线的配置的同时增强无线通讯，提高系统稳定。
1软件无线电的定义
软件无线电主要是通过现代通信理念为桥梁，建立以数字信号为基础的开放性通讯模块平台。能够结合不同软件来对其硬件配比进行变化，能够适应不同环境下通讯信号的需求，搭载无线电信号系统。软件无线电主要通过天线、射频前端、宽带转换装置和数字信号处理器构成。其天线通畅能够辐射比较广阔的范围，并且对不同频率下信号端的调整都比较稳定，能够适合不同工作的需要。射频前端主要完成信号发射中上变频、滤波、放大、下变频等工作。经过以上工作的信号再经由数字信号处理器转换，实现数据的低流速处理，等到处理器将其转变为基带后，再经由数字信号软件模拟处理。其中经过数字信号处理器处理的主要原因是由于如果只用数字信号软件进行处理，无疑会加大其工作量，造成较大的负担。将信号转化为基带会大大降低数字信号软件的压力。软件无线电无疑具有较大的机动性，能够通过增添新的软件来增加其性能。举例而言，在软件无线电工作方面，信道贷款，调制及编码等工作都是通过软件的增加来实现的，这些工作能够实现对网络信号的转换，使其适应信号环境，降低通讯压力。软件无线电无疑具备较高的开放性，因为其在软件模块、标准化技术调整中都可以改变，硬件也可以结合设备和技术发展的需求进行升级，软件可以按照配置需求进行调整。软件无线电拥有较强的机动性和开放性，导致其在无线通讯领域中占据了重要地位，并且迅速将其推广到军事生产中的电子战、雷达方面，起到了重要作用。
2智能天线的构造和基本算法
智能天线结合现代数字信号处理技术，用过简单的数据算法，形成稳定的定向波束，让天线能够根据用户的信号需求进行调整，避开信号不稳定的位置，实现移动信号的最大化，尽量避免同种信号的干扰。智能天线的主要是通过天线阵列、射频前端、A/D转换器、自适应信号处理器等装置构成。如果智能天线的天线能够接收到智能信号，就可以通过不同天线的智能单位进行分配，由射频前端进行接收处理，在经过数字信号转换，通过自适应信号处理器进行处理，形成不同波束来实现矢量输出。智能天线和传统的天线收集方式不同，它能够通过以上方式形成用户特定的接收波束，将信号稳定在某一确定的接收范围，使信号在其中定向传播，相当于把不同信号稳定在不同范围中，降低同种信号之间的干扰以及电磁污染。提供一个固定的方向来让用户接受，这样做大大提升了信号传输的工作效率，有效保障了信号的稳定性，避开了传统方式中同种波段信号之间的相互干扰。
3自适应波束形成算法介绍
经过智能天线处理的信号一般都是在时段和频率上完全重合，只在不同空间角度上区分的信号，智能天线能够起到空间过滤作用。自适应波束算法主要是通过数字处理技术，结合数字信号的特性分析形成的输出端配比，经过软件处理体现在不同波段的信号处理器上。其优势在于不需要对其硬件设备做出任何调整，只是通过对软件的改写来实现系统的更新，来实现不同地域下信号的需要。利用自适应波束形成技术，智能天线能够通过自适应算法来对其进行调整，改变信号范围，在有效信号的基础上形成波动范围，降低不同信号处理波段的主波束，使用户的增益处理降低，减少不同用户之间的相互干扰，并且对信号接收装置的接收程序进行处理，对智能天线装置的整体性能有所提升。从参考信号的范围转变方向来看，自适应算法主要分成非盲算法和盲算法两种。非盲算法主要是用过其他非此波段的信号作为参考，了解信号的接收端位置，进行算法处理来确定信号响应范围。再根据加权值确定一定的规律方针，调整平均规律，达到最大的输出范围，使智能天线能够满足最大的输出调整，一般的输出准则遵循最小二乘法以及最小均方误差的标准。盲算法则不需要对信号的输出端进行分析，只是通过对自己终端信息的处理进行参照反馈，预算处理信号的方向。但是准确来讲，经过判断的信号方向和实际输出信号方向存在一定的差距，这是由于对非此波段信号接收时不能够准确测定其方向导致。总的来看，非盲算法具有更高的准确率，能够更快地判断输出信号方向，对信号波段传输、转换的效率较快，但是相对而言消耗的功率就比较大。
4软件无线电技术的可行性
我国在数字信号通讯方面已经有了较大的进展，在国内已经生产了国际平均水准接近的产品，和国际先进水平没有较大出入。相关的技术条件也已经准备完善，随时可以投入实施。但某种新型技术能够推广的条件在于其可行性，而不是技术本身的条件。该项技术得到推广必须得到市场经济和用户的普遍接受。在以往的经验教训中，已经有太多因此而失败的先例，目前这项技术也面临了同样的挑战、其主要可以从三个方面来入手：广播机构、接受制造厂家以及用户对该项技术的可接受性。只有在这些方面的实际应用中取得良好效果，才能够使这项技术大范围投入使用，拓宽其可行空间。推广无线电技术的主要条件是将无线软件调频作为基础，控制信号波段的产生。信号波形主要通过数字信号的转换产生，并且还可以通过不同频段的切换来实现、接收器同样可以利用数字信号转换器来对软件信号进行接收，通过软件对不同信号进行调节。完善的软件无线电台主要通过全频段的支持来实现，具备很强的灵活机动性，可以通过对软件的调整来实现系统功率的调整。但是出于对实际情况的考虑，宽带前端频道接收不可能达到理想模式，总是会受到处理模式的限制。因此以现今的技术条件来讲不能够将理想的软件无线电系统投入应用。为实现大范围软件无线电技术应用，可以将软件无线电系统中添加一些增强无线电系统功能的软件，能够在一定范围中对信号的接收和传递进行调节，适用于当今生产的实际需求。虽然降低了软件无线电系统的灵活机动性，但是给其在生产中投入使用带来了一些希望。
5结束语
利用软件无线电对智能天线进行调整，不需要进行繁琐的硬件调整，只需在系统中安装提高软件无线电实用性的软件。因此该系统具备很高的可维护性以及能够稳定操作的系统环境，能够将系统的信号发射整体运用提高，增强扩充性能。通过软件无线电对智能天线进行调整，能够增强信号范围，使系统变得更加平稳，减少同类信号的干扰。但智能天线对设备的要求很高，就在一定程度上增加了元件的可操作性能，使系统分配更加复杂，不能够改变波束的转变移动范围。所以是否利用软件无线电对智能天线进行调整，还要结合实际情况进行分析。
参考文献
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关键词：A/D/A转换器件 软件无线电 宽带 DSP
中图分类号：TN925 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2013）07-0207-02
1 软件无线电概述及基本结构
软件无线电技术，顾名思义是用现代化软件来操纵、控制传统的“纯硬件电路”的无线通信。
软件无线电的原理就是利用宽带天线（或多频段天线）来将靠近射频前端的A/D、D/A的整个中频段或是RF段实现A/D变换，之后再利用DSP器或是处理器来完成后续处理工作。无线电整体可编程性的程度很大程度上是由其硬件结构决定的，换句话说，硬件结构是实现RF频段可编程、信道编码和调制可编程、信道访问模式可编程的基础。不仅如此，由于硬件系统的开放性极高，所以只需稍微调整软件便能得到相应的功能，这在一定程度上弱化了系统的设计难度。
软件无线电统的基本结构如图1所示，它包括了宽带/多频段天线、多频段射频转换器、宽带A/D（模数变换器）和D/A（数模变换器）及数字信号处理部分。由图1可以看出，数字信号处理部分是软件无线电实用化过程中的核心和关键部分之一。比如：DSP、FPGA、GPP就是比较常见的信号处理部分。在GPP的控制下，DSP以及FPGA能完成各种任务，比如：调制解调、中频处理、基带处理等。GPP在调度任务和管理存储器的过程中使用的是RTOS。现阶段，软件无线电结构又叫做专用资源结构，简单来说，就是任意无线信道都拥有配套的处理资源，比如：GPP、AD、FPGA、DA、DSP等。
2 软件无线电发展的现状
无线通信在现代通信中占据着极其重要的位置，被广泛应用于商业、气象、军事、民用等领域。
近年来，无线通信领域研发出了一种全新的无线通信体系结构，即软件无线电。该系统是现代通信理论，微电子、数字信号处理技术共同作用下的产物。
1992年，MILTRE公司的Joseph Mitola首次提出了软件无线电这一新生事物。其运作原理是：为使软件能顺利完成调制解调、工作频段、数据格式、加密模式、通信协议等任务，我们必须构建一个通用的硬件平台，该平台要具有标准化、开放性、模块化的特点，不仅如此，还要在天线附近设置A/D和D/A转换器，这样才能得到一个高性能的无线通信系统。软件无线电跟海湾战争有关，军事上成功，是软件无线电技术迅速在民用上推广。
我们国家也非常注重软件无线电技术，曾经就提到过SCDMA技术，这种技术事实上就是一种CDMA技术，在该技术中囊括有智能天线以及软件无线电等相关的通信技术。
3 软件无线电相关技术
软件无线电技术中涉及到了数字信号同模拟信号间的有效转换、计算速度、运算总量、存储总量以及处理数据的方式等相关的技术，而且这部分技术对软件无线电技术的前进速度以及前进方向起决定性作用。其中宽带/多频段天线、A/D/A转换器件、DSP技术以及实时操作系统作为该技术中的关键之所在。
3.1 软件天线及射频转换部分的关键技术
软件无线电就是要让多波段、多制式电台实现有效的互连，而为了达到这一要求我们就应该引进多天线技术。软件无线电技术与数字多波束形成（DBF）相结合的完美产物就是智能天线技术。实际上智能天线技术已经成为下一代移动通信系统的关键技术。
要实现低噪声放大、混频、滤波、自动增益控制（AGC）以及输出功率放大等功能，那么射频的前端要求器件有较宽的频率范围。一般情况下软件无线电的天线是不能够涵盖所有的无线通信频段的，造成这一现象的原因就是内部阻抗不相吻合，频段不一样的天线是不能够在一起使用的。所以说，要想让软件无线电通信得以有效的实现，就一定要设计出一套能够接受任何频段并且具备较好线性性能的天线。
3.2 A/D-D/A与高速、高精度中频数字处理段关键技术
采样以及位数对宽带模数转换的水平起着决定性的作用。采样活动的速率取决于信号宽带，而量化位数则必须要和动态范畴以及DSP精度的要求相吻合。可是目前单片ADC不能够使这两个要求得到同时满足，因而我们要将多个ADC并联在一起来解决这一问题。
软件无线电所具有的一个最大的特征就是让A/D变换最大限度的接近天线，而如此A/D转换器就一定要拥有良好的性能。A/D-D/A变换器要能够在中频里面对大带宽范畴中的多路信号实施采样。按照Nyqist定理我们能够看出，大输入信号带宽对A/D变换的采样率有着较高的要求；除此之外因为多路信号之间的远近效应存在，因而A/D变换器必须具备较大的动态范畴以及较高的取样精度。假使A/D技术不能够使这些要求得到有效的满足，我们通常会采用下列解决措施。如，把整个接收带宽分成多个子带，用多个窄带A/D对各个子带并行采样；用对数压缩等方法控制或抑制输入信号动态范围；量化与信号预测相结合，量化预测误差信号等。
3.3 DSP数字信号处理技术
实际工作中需要引起重视的是处理系统数据、编码解码、调制解调等，与此同时还要重点关注数字化处理，例如二次采样、滤波、上下变频等。DSP具备以下功能：解码、调制解调、处理数字基带与比特流等，仅就扩频与调频系统而言，需要充分发挥解调、解扩功能。为尽快实现此项功能，实际工作中要充分利用DSP，构建完善成熟的并行运算系统，不仅仅涉及到数据总线、程序总线，与此同时还要实现多址呼叫，结合现实情况选择采用多指令多数据结构、单指令多数据结构或者是超指令结构。
一般固定功能的模块如滤波器和下变频器，可以利用可编程能力的专用芯片来实现，这样可以节约成本而且这种芯片的处理数据的速度一般要高于通用DSP芯片。一般情况下数据处理系统的分配方式是：功能相对固定的部分就由FPGA来完成，计算密集型的部分在DSP内部完成。
3.4 实时操作系统
软件无线电可实现自主升级与更新，最为显著的特点是开放性，充分利用空中接口能够实现软件加载，实际操作简单，可行性相对较高。通常情况下会选择以API进行区分，进而将其模块化，实际工作中要对各方面的影响因素进行考虑，结合现实情况进一步确定可以使用CORBA技术，此时可将面向对象的方式视为重要前提，创造良好的工作环境与服务平台，确保各类网络能够相互配合、相互访问。此外，CORBA还可实现数据共享。
软件必须要突显出独立性，如此一来才能够尽快设置出合适的层次结构。实际工作中要充分利用软件技术，其中需要引起重视的是软件下载，主要涉及到以下内容，即接口方式、下载方式、下载安全与认证、协议等。
4 结语
软件无线电主要由两部分组成：处理数字信号、射频前端；最为重要的部分是高速DSP芯片、宽带A/D/A变换器。软件无线电可按照拨道接入方式、无线波段等对各类参数进行定义，对信道结构进行适当调整，充分利用硬件平台对数据信号进行处理。
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软件无线电技术的硬件平台组成较为复杂，它主要包括模拟前端、宽带数模变换器、宽带模数变换器、数字上下变频器以及高速数字信号处理器这五个部分，其有着模块化、开放性及可拓展性等优势。该平台的数据源可以是文字、声音和视频等，通过对数据进行信息道编码和信息源编码，而且可以采用多路方式对其进行访问，然后对其进行调制解调。值得注意的是，不同系统下的不同调制方式，应尽可能采用能够兼容的方式。
1.2软件平台
数字广播电视系统中的软件无线电技术采用的是分层软件体系，其包括DSP指令、函数库、信号流变换库、小波与滤波的变换、调制算法库、编码算法库、信道纠错编码库及各种无线电信令规程库等。
1.3关键技术
现代的无线电已经是将计算机、通信等技术融合为一体的新技术。首先，宽带多频段是其核心技术，软件无线电技术的工作宽带一般是1Mhz到3Ghz，如果其天线采用传统方法，由于天线长度的影响，会对信号的传输产生影响。其次，采用数模和模数技术，将两者的转换器靠近天线，并将其移到RF前端，对较高频段的信号进行数字化，这个过程需要对工作宽带和模数采样频率进行较高的要求。另一方面，环境的复杂性对模数转换器的速率和宽带都提出了较高的标准，要求其动态范围较大，在宽带达到要求时，也应注意ADC是否具有较高的采样率。最后，DSP技术和高速数字处理技术也是软件无线电的核心技术之一，数字信号在经过模数转换器处理后，DSP软件将继续对其进行处理，因此说软件无线电技术的关键是数字处理能力。硬件技术和软件技术是影响无线电技术的重要因素，目前软件无线电技术在实际中的应用由于受到硬件技术的限制，特别是在木块分化方面，因此应加强硬件技术的改进，为软件技术提供一个广阔的发展平台。
2数字广播电视系统中软件无线电技术的应用
数字广播电视的基本原理就是将模拟信号转变为数字信号，实现其完美过渡。将A/D变换器靠近射频天线以尽早获取模拟信号，随后将其转化为数字信号是软件无线电技术的基本思路。无线电技术以数字广播电视为载体，在产生数字信号后，利用数模转换器将信号转化为模拟信号。软件无线电技术以较强的灵活性，通过升级去完成对一些关键技术的突破。
2.1DRM的发展
由于数字化媒体的快速发展及调频广播竞争的加强，许多机构已经开始了调频广播数字化的技术实验。由于当前数字信号和模拟信号同时存在，可以借助无线电技术对模拟设备进行研制。随着无线电技术的发展，为了提升无线电广播的质量，可以将数字广播与资源有效结合起来。
2.2DRM中无线电技术的应用
由于广播的宽带较窄，信号的动态范围较大，在实际应用中对其方案的选择应慎之又慎。可以对一个宽带变频模块进行增加，将其增加到A/D/A天线间，使信号由全频变为中频带，然后对中频带信号的预定功能进行实现。
2.3DRM发射机中软件无线电技术的应用
相比较接收机，发射机的研制显得更为复杂，发射机一般包含三个独立的子系统，其中的调制子系统和数字编码负责对数字信号和相位的处理，而模拟处理子系统则更多的被应用于调相符号或幅相符号的转换上，功率放大以及信号的发射则依靠发射子系统来实现。
2.4数字电视接收系统
当前广泛采用的是中频数字化结构，其原理是通过多频段的天线将数字信号传送到RF部分，随后经过模数转换器和数模转换器的转换，再经过数字上下变频器，其将信号传送给DSP进行处理。在以软件无线电技术为基础的数字电视接受系统，首先要通过模拟变频对信号进行处理，使其与模数转换器的信号相适应，经过模数转换器的处理后，其输出为基带信号，然后数字变频对宽带内的信号进行正交变频，使其成为与信号带宽相适应的数字信号，这种信号要能够被HDTV处理。在实际中，为了提高数据的处理速度，常常采用较多的处理器模块。而在软件无线电技术中，都是采用软件对算法进行处理，通过软件的升级来增加新的功能，而HDTV接收机正是以软件无线电原理为依据，在此基础上，其不仅可以产生能够适应多种编码速率的数字电视信号，而且其自身的系统升级能力也较强。HDTV实现新制式的播放方法对软件无线电技术降低成本具有较大的帮助。
2.5软件无线电技术中的实际应用
在互联网和3G时代，信道调制方式会极大影响数字广播电视的发展，因此需要引进新的无线通信技术。当下用户需要的是多层次配置，而软件无线电技术中正是一种优质资源，依靠其实现各种业务的最佳配置，改变以往的追求统一性的调制方式，努力建立一个开放性的平台，通过平台上软件的升级来实现业务的各种特征。
