软件无线电的现在和未来

1、一。软件无线电来由美军统一其战术通信系统动机及实践，开发出了 美国陆军战术通信系统JTRS （Joint Tactical Radio System）及空军SPEAKeasy。并由此 发展出了软件无线电概念：一部无线通信机，其通信功效由软件来实现。一样硬件，输入不一样软件，就含有不一样通信功效，这么就能够使不一样单位不一样制式通信机能够互通。九十年代软件无线电开始进入民用通信系统, 比如Vanu软件无线电基站。软件无线电论坛 （SDR Forum）-一个非盈利推进软件无线电技术发展国际组织，给出软件无线电定义：“一个无线电系统中，天线以后就数字化，对信号全部必要处理都由存放在高速数字信号处理器

2、中软件来完成”。软件无线电的现在和未来第1页图一。理想软件无线电软件无线电的现在和未来第2页图二。 传统无线通信机。软件无线电的现在和未来第3页图三。过分型软件无线电软件无线电的现在和未来第4页图一 所表示为理想软件无线电方框图。通信载频信号由天线接收后，经低噪声放大器放大后即进行A/D转换，以后全部信号处理都是数字式，由软件处理。图二所表示为传统无线通信系统方框图。整个系统为模拟式。图三所表示为过渡型软件无线电系统方框图。因为当前前置放大器及A/D转换器尚达不到理想软件无线电要求，故采取过渡型。A/D转换器在中频以后采样，以降低对A/D转换器要求。软件无线电的现在和未来第5页二。采取软件无线

3、电好处对用户：1。一机多功效，能够与各种制式通信系统通信。2。能够做到真正环球漫游。对于通信营运商，能够降低营运开销。当无线终端需要升级或改进时，无须召回，只要让用户下载新软件就能够了。对通信设备制造商，增加了通信系统服务功效， 能够开拓更多商机。软件无线电的现在和未来第6页对于专用通信系统，各种不一样功效专用系统用户数有限，所以价格很高。采取软件无线电后，不但得到各系统能够互通好处，而且因为统一了硬件，扩大了市场，价格也会下降。对于军队，因为军内各不一样单位采取不一样通信设备，互通极难。有时一部通信指挥车上要有几部不一样通信系统通信机，造成电子兼容问题。一部软件无线电能够和各种不一样制式通信

4、机通信，能够方便各军事单位联络。假如全军都采取软件无线电，全部通信机采取同一硬件，用软件实现不一样功效，从而降低通信系统采购成本。软件无线电的现在和未来第7页三。实现软件无线电关键技术软件无线电能够普及使用在技术上要做到三点: (1)。A/D转换器要尽可能靠近天线。(2)。用软件处理取代硬件处理。(3)。数字信号处理要尽可能用通用微处理器替换专用集成电路，以降低成本。满足上面第一， 第二条要求，1。要有频带又宽，尺寸又小，效率又高，价格又廉价天线，这么天线当前尚不存在。2。要有宽频带，低噪声，线性性能好，价格廉价前置放大器。3。要有工作频率高，采样速度快，分辨率高，功耗低，价格又廉价A/D转换

5、器。满足第三条要求，要求有速度快，功耗低，价格廉价通用DSP 或CPU。这些技术都没有到达理想软件无线电所要求性能，所以当前不存在理想型软件无线电系统，只有过渡型软件无线电系统。即使是过渡型，民用产品也只有基站，没有手机，因为功耗及价格问题都还没有处理。软件无线电的现在和未来第8页四。实现理想软件无线电系统关键技术现实状况和进展。天线和射频前置放大器：当前尚没有工作频段覆盖整个软件无线电所需覆盖频段器件，预测很快就会有适当器件问世。微电子机械系统 (Microelectromechanical system), 简称MEMS 能够帮助实现宽带天线和前置放大器要求。MEMS 是采取生产集成电路一

6、样技术生产微型机械部件。所以一致性很好。MEMS 能够做成各种微型机械部件，应用非常广泛。软件无线电的现在和未来第9页MEMS能够做成微型开关，和微型谐振腔滤波器，和微型天线。MEMS组成天线库，开关库，滤波器库能够组成体积不大，能够覆盖很宽频带天线和前置放大器。图四所表示为一MEMS开关。软件无线电的现在和未来第10页图四。MEMS开关，（a）。开关开，（b）。开关俯视图，（c）。开关闭合。软件无线电的现在和未来第11页图五。用MEMS开关组成天线和前置放大级Adjustable MEMS AntennaMEMS SwitchesMEMS Switchable Impedance Match

7、ing CircuitHigh-Q MEMS Filter for Band 1High-Q MEMS Filter for Band 2High-Q MEMS Filter for Band NSoftware ControlLOADCTo Baseband Processing软件无线电的现在和未来第12页图五是一个用MEMS组成宽带天线和宽带前置级方案示意图。MEMS是当前实现软件无线电前置和天线一个可行方案。ADC：ADC一直是实现软件无线电瓶颈，现有ADC大多都不超出100兆。这是为何现有软件无线电系统都是过渡型。最近ADC技术进展有不一样方向，一个方向依然从半导体技术着手。最新AD

8、C性能如表所表示。软件无线电的现在和未来第13页从表中能够看出速度到达要求了，不过功耗依然偏高，不能用于手机。 参数 GaAs SiGe最高钟频5GHz15GHz信号噪声失真比70dB110dB2.5GHz时分辨率14比特18比特RF输入电压范围-1.5V1.5V-0.5V0.5V功率消耗 5瓦 1瓦软件无线电的现在和未来第14页另一个开发中新型ADC是超导ADC。这种ADC名字叫做RSFQ （rapid single-flux quantum）。这种ADC含有功耗低，速度快，灵敏度高特点。采样率可达20G次/秒。现在仍在试验室阶段，相信很快就会开发出产品。数字处理部件：数字信号处理器有三种：

9、ASIC，FPGA和DSP。ASIC速度最快，灵活性最差；FPGA 据中；DSP灵活性最高，速度最慢。三种器件选择哪种，要依据实际设计要求斟酌决定。现在DSP速度能够满足软件无线电要求，不过速度越高，功耗越大，价格也越高。选择普通速度DSP加加速器（accelerator）是一个可行方案。图六是这一方案示意图。软件无线电的现在和未来第15页软件无线电的现在和未来第16页五。软件无线电未来软件无线电未来发展是智能无线电 （Cognitive Radio）。简称CR。CR是一个高度智能化通信技术，它能够自己学习周围环境，自己取得适当软件，自己选择最正确频段，最正确，适合通信环境制式进行通信。软件无

10、线电的现在和未来第17页1。什么是智能无线电（Cognitive Radio ）？FCC: 一个无线电系统各种参数是由关于系统所在周围环境信息来决定。NTIA：一个无线电系统，能够感知它周围电磁环境，能够动态地，自动地，调整它工作参数来修改它本身工作状态。科技界广义定义：自适应，多维探查，自治无线电系统，它能够从它经历中学习，能够推理，作计划，并决定它未来行动，以满足用户需要。软件无线电的现在和未来第18页软件无线电的现在和未来第19页2。智能无线电（CR）特征自适应：调整传输参数以满足各种需要，到达各种目标。感觉（觉察）：获取并保留关于本身功效知识，内部网络状态，外部数据（比如应用频谱，规则

11、），和用户需要。推理：应用推理（案例为基础，模型为基础），基于本体及观察来调整自适应目标和对新情况作出反应。软件无线电的现在和未来第20页学习：结合过去表现去重新认知各种状态而且在任何时候都为到达目标作出快速反应。计划：基于过去和现在情况，预测未来所要采取行动。网络：联络自己经验和其它更多经验以到达正确决定。图八是CR主要组成功效。软件无线电的现在和未来第21页软件无线电的现在和未来第22页 C4ISR系统介绍 什么是C4ISR系统呢？C4代表指挥，控制，通讯，计算机，四个字英文开头字母均为“C，”所以称“C4。”“I”代表情报；“S”代表电子监听；“R”代表侦察。C4ISR是军事术语,意为自动化指挥系统。它是当代军事指挥系统中，7个子系统英语单词第一个字母缩写,即指挥Command、控制Control、通信 Communication、计算机computer、情报Intelligence、监视Surveillance、侦察Reconnaissance。C4ISR，