軟件無線電
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軟件無線電(Software Defined Radio,SDR)是一種實現無線通訊的新概念和體制。在硬件中可以通過組件(例如混頻器,濾波器,放大器,調變器 / 解調器,檢測器等)實現,也可以通過軟件手段實施。一開始軟件無線電應用在軍事領域,在21世紀初,由於眾多公司的努力,使得它已從軍事領域轉向民用領域,成為經濟的、應用廣泛的、全球通訊的第三代流動通訊系統的戰略基礎。
概述
[編輯]基本的SDR系統可以由裝備有音效卡或其他模數轉換器的個人電腦組成,之前是某種形式的RF前端。大量的訊號處理被交給通用處理器,而不是在專用硬件(電子電路)中完成。這種設計產生一種無線電裝置,它可以僅僅基於所使用的軟件來接收和傳送廣泛不同的無線電協定(有時也稱為波形)。
軟件無線電對於軍事和手機服務具有顯着的效用,這兩者都必須即時地服務於各種變化的無線電協定。
歷史意義
[編輯]![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/b/bf/P1010598_%285750886467%29_%282%29.jpg/220px-P1010598_%285750886467%29_%282%29.jpg)
由於無線通訊領域存在的一些問題,如多種通訊體系並存,各種標準競爭激烈,頻率資源緊張等,特別是無線個人通訊系統的發展,使得新的系統層出不窮,產品生產周期越來越短,原有以硬件為主的無線通訊體制難以適應這種局面,迫使軟件無線電的概念的出現。它的出現,使無線通訊的發展經歷了由固定到移動,由模擬到數碼,由硬件到軟件的三次變革。
特性
[編輯]傳統模擬無線電系統的射頻部分、上/下變頻、濾波及基帶處理全部採用模擬方式,某頻段和某種調變方式的通訊系統都對應專門的硬件結構;而數碼無線電系統的低頻部分採用數碼電路,但其射頻部分和中頻部分仍離不開模擬電路。與傳統無線電系統相比,軟件無線電系統的A/D、D/A變換移到了中頻,並儘可能靠近射頻端,對整個系統頻帶進行取樣,這是軟件無線電的一個突出特點。數碼無線電採用專用數碼電路,實現單一通訊功能,無編程性可言。而軟件無線電以可程式化力強的DSP元件代替專用數碼電路,使系統硬件結構與功能相對獨立。這樣就可基於一個相對通用的硬件平台,通過軟件實現不同的通訊功能,並對工作頻率、系統頻寬、調變方式、信源編碼等進行編程控制,系統靈活性大為增強。
體系結構
[編輯]軟件無線電的硬件平台採用模組化設計,是一個具有開放性、可延伸性和相容性的通訊平台。我們基於這一相對通用的硬件平台,通過載入不同的軟件來實現不同的通訊功能。通過使用軟件無線電,可以快速改變信道接入方式或調變方式,利用不同軟件即可適應不同標準,構成具有高度靈活性的多模手機和多功能基站,這樣不同通訊體制就可以實現互聯互通。
軟件無線電的通用硬件平台設計通常採用匯流排形式。軟件無線電的硬件平台比PC要求高得多,它需要寬頻射頻前端、寬頻A/D/A轉換器、高速DSP元件等。為了進行高速A/D/A變換及數碼訊號處理,軟件無線電系統必須多個CPU並列工作。另外,數碼訊號處理數據要高速交換,系統匯流排必須具有極高的I/O傳輸速率。在目前符合要求的系統匯流排中,VME匯流排技術最成熟,通用性最好,且得到的支援最廣泛。VME提供多個CPU並列處理,支援獨立的32位元數據匯流排和地址匯流排,速率達40Mb/s(甚至320Mb/s),是軟件無線電的首選匯流排方式。
關鍵技術
[編輯]- 寬頻/多頻段天線
- 寬頻模/數變換器(ADC)和數/模變換器(DAC)
- 高速並列的DSP部分
- 開放性及擴充性的總路線結構
- 軟件協定和標準(如JTRS-SCA)
- 系統的功耗、體積和成本
參考文獻
[編輯]- Mitola Joe. Software radio architecture. IEEE Communication, May 1995: 6-38.
- Buracchini Joe. Software Radio Concept. IEEE Communication, Sep 2000: 138-143.
- 肖維民, 許希斌. 軟件無線電綜述. 電子學報, 1998, 26 (2).
- 陳浩, 羅序梅. 軟件無線電關鍵技術的新趨勢. 通訊世界. 2004, 12 (2) .
外部連結
[編輯]- PocoCapsule SDR and JTRS-SCA 一個GPL開源的,基於C++組件的軟件無線電平台(支援JTRS-SCA核心框架(CF)組件模型)
- GNU Radio 中文維客 (頁面存檔備份,存於互聯網檔案館) 開源軟件軟件無線電平台
- OSSIE 中文維客 認知軟件無線電平台
- SDR.hu (頁面存檔備份,存於互聯網檔案館)
- WebSDR (頁面存檔備份,存於互聯網檔案館)
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