軟件無線電技術(shù)課件

1、軟件無線電技術(shù)軟件無線電技術(shù) 無線通信被廣泛應(yīng)用于商業(yè)、氣象、軍事、民用等領(lǐng)域。軍方：大量不兼容的協(xié)議降低了聯(lián)合作戰(zhàn)的能力。（固定、機載、車載、背負。不同公司的產(chǎn)品）“沙漠風(fēng)暴”行動和格林納沖突，美軍各種通信設(shè)備的不兼容性暴露無疑，不得不借助許多額外的無線電臺，才能保障高效的通信聯(lián)絡(luò)。7.1 軟件無線電概述1、軟件無線電的由來 無線通信被廣泛應(yīng)用于商業(yè)、氣象、軍事、民用等軟件無線電的由來民用：大量現(xiàn)有及新協(xié)議的競爭且互不兼容，無線電系統(tǒng)被割據(jù)，受地理范圍限制，運營商為此投入大量費用，升級困難。歐洲第一代模擬網(wǎng)：加入歐洲郵電會議(CEPT)的16個國家，分別共使用6種不同的制式。這些模擬通信體系

2、的制式，頻率各不相同，不能互通、兼容。那些喜歡到鄰國旅游的人們，車一出國門電話就不通了，帶來了極大的不便。矛盾的核心：互通性到底怎么辦？軟件無線電的由來民用：大量現(xiàn)有及新協(xié)議的競爭且互不兼容，無線1）軍方：設(shè)計一種能夠使用幾種不同協(xié)議在多個不同頻段上運作的無線電系統(tǒng)，即多頻段多模式無線電（MBMMR） 在單個機箱內(nèi)放置支持不同系統(tǒng)的所有硬件，不同系統(tǒng)的切換通過改變硬件設(shè)備的激活狀態(tài)，實質(zhì)是一種組合無線電系統(tǒng)。其龐大的開支，短暫的壽命，使這種設(shè)想并沒有發(fā)揮多大作用。1）軍方：設(shè)計一種能夠使用幾種不同協(xié)議在多個不同頻段上運作的2）可編程數(shù)字無線電系統(tǒng)（PDR） 對簡單參數(shù)可編程，允許某種程度的重構(gòu)

3、，特別是基帶處理過程，但無線電系統(tǒng)的主要功能仍由硬件定義，特別是發(fā)射和接收部分。3）軟件無線電系統(tǒng)（SDR） 將更多的無線電基本功能推延到軟件領(lǐng)域，使數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換過程更加接近天線，射頻硬件獲得更大的獨立性。2）可編程數(shù)字無線電系統(tǒng)（PDR）3）軟件無線電系統(tǒng)（SDR1992年，MILTRE公司的Joseph Mitola首次明確提出了軟件無線電的概念。其中心思想是： 構(gòu)造一個具有開放性、標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的通用硬件平臺，將各種功能，如工作頻段、調(diào)制解調(diào)類型、數(shù)據(jù)格式、加密模式、通信協(xié)議等用軟件來完成，并使A/D和D/A轉(zhuǎn)換器盡可能靠近天線，以研制出具有高度靈活性、開放性的新一代無線通信系統(tǒng)。目前，采用

4、開放式系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)（OSA），一種非專利、層次化的體系結(jié)構(gòu)，每個層次公開且有明確定義的接口和標(biāo)準(zhǔn)未來，將數(shù)字化處理推延到天線端并實現(xiàn)包括天線在內(nèi)的所有組件的完全可編程控制。 1992年，MILTRE公司的Joseph Mitola首次4）感知無線電系統(tǒng)（Cognitive Radio） 結(jié)合人工智能領(lǐng)域的概念，實現(xiàn)的無線電系統(tǒng)能夠?qū)λ幍沫h(huán)境有所“感知”。以軟件無線電為擴展平臺的一種新的智能無線通信技術(shù)，它可以感知到周圍的環(huán)境特征，并自動調(diào)整其設(shè)備的一些發(fā)射和接收參數(shù)。具有感知能力的設(shè)備能夠在時域、頻域和空域多維空間，對較寬的頻段不斷地進行頻譜偵聽，能夠偵測到這些頻段內(nèi)主用戶，從而能得知頻譜的

5、使用情況。整個過程可以通過“偵聽感知自適應(yīng)”的循環(huán)來表示，關(guān)鍵技術(shù)：無線電傳輸場景分析、信道狀態(tài)估計、功率控制、頻譜偵測功能、動態(tài)頻譜分配、抗干擾技術(shù)。 4）感知無線電系統(tǒng)（Cognitive Radio）2、軟件無線電的特點（1）可重構(gòu)性：改變無線電系統(tǒng)個性化的能力，編程實現(xiàn)，波形、算法等可重構(gòu)。（2）靈活性：不用改變體系結(jié)構(gòu)就能適應(yīng)可重構(gòu)的能力（3）模塊化：對每種功能的封裝，增加或替換模塊即可改變系統(tǒng)功能。（4）可擴展性：在系統(tǒng)硬件或軟件中增加新模塊的能力，經(jīng)得起考驗的（future-proof）無線電系統(tǒng)。（5）可復(fù)制性和互信道連接性：共享或交換信息的能力（6）開放性 2、軟件無線電的特

6、點（1）可重構(gòu)性：改變無線電系統(tǒng)個性化的能3、已開發(fā)和正在開發(fā)的軟件無線電系統(tǒng)（1）SPEAKeasy（2）JTRS（聯(lián)合戰(zhàn)術(shù)無線電系統(tǒng)）目標(biāo)： 支持的工作頻率范圍最初為：2MHz-2GHz； 可以通過波形軟件進行重構(gòu)； 支持話音、視頻和數(shù)據(jù)的應(yīng)用； 在軟件和硬件方面都可擴展； 利用商業(yè)現(xiàn)貨組件； 能夠與不同的波形、傳統(tǒng)的裝備以及為不同環(huán)境而設(shè)計的無線電系統(tǒng)進行互操作。應(yīng)用環(huán)境：機載、固定/艦載、車載、背負、手持3、已開發(fā)和正在開發(fā)的軟件無線電系統(tǒng)（1）SPEAKeasy 實質(zhì)上是一個無線電系統(tǒng)系列，共享通用的SCA（軟件通信體系結(jié)構(gòu)），SCA強調(diào)開放式系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)和廣泛使用的面向?qū)ο蟮姆椒ā?/p>

7、（3）WITS（無線信息傳輸系統(tǒng)） MOTOLARA開發(fā)，JTRS/SDR論壇的第一個具體例證，系列產(chǎn)品：6004/5004/3004,體系結(jié)構(gòu)特點：具有分布式處理環(huán)境、分成紅邊和黑邊，由基于CORBA的SCA促成。（4）SDR-3000數(shù)字收發(fā)機子系統(tǒng) 由Spectrum Signal Processing提供，能夠同時支持許多發(fā)射和接收信道，每個信道具有獨立的空中接口協(xié)議，與2G/3G/JTRS等兼容，包括輸入輸出模塊、基帶處理機和轉(zhuǎn)換模塊。 實質(zhì)上是一個無線電系統(tǒng)系列，共享通用的SCA（軟件通（5）Spectrum Ware 麻省理工學(xué)院啟動，考察學(xué)術(shù)性軟件無線電體系結(jié)構(gòu)，研究通用處理器

8、在實現(xiàn)軟件無線電系統(tǒng)方面的適應(yīng)性，兩個關(guān)鍵創(chuàng)新：用于處理系統(tǒng)輸入輸出的機制;創(chuàng)建快捷而簡單的實時功能實現(xiàn)所需要的編程環(huán)境，其編程環(huán)境支持4個方面的適應(yīng)性：信號環(huán)境、內(nèi)部算法、用戶需求、資源可用性。由Vanu公司研究成果的商業(yè)化。（6）CHARIOT(適于互操作通信的可變高級無線電系統(tǒng)) 弗吉尼亞工學(xué)院開發(fā)，美國國防高級研究計劃局的全球移動信息系統(tǒng)計劃的一部分，集中發(fā)展3個前沿技術(shù)：自適應(yīng)天線陣、多用戶基站和自適應(yīng)移動接收機。通過創(chuàng)建形式化的結(jié)構(gòu)，在運行環(huán)境中使用可重構(gòu)的硬件實現(xiàn)軟件無線電系統(tǒng)，采用3種先進思想：自定義計算設(shè)備、基于流的處理和硬件分頁。（5）Spectrum Ware（7）其他：

9、 可編程模塊化通信系統(tǒng)PMCS Atlantic Paw 計劃 美國海軍的數(shù)字模塊化無線電系統(tǒng)大量具有軟件無線電特征的產(chǎn)品和實驗系統(tǒng)。 （7）其他：7.2 軟件無線電的實例軟件無線電技術(shù)的發(fā)現(xiàn)MBMMR SPEAKeasy Phase1SPEAKeasy Phase27.2 軟件無線電的實例軟件無線電技術(shù)的發(fā)現(xiàn)MBMM軟件無線電技術(shù)1、1991年Joseph Mitola III提出軟件無線電概念，并各到廣泛認(rèn)可。I coined the term Software Radio in 1991 to signal the shift from hardware intensive digita

10、l radios of the 1980s to the multiband multimode software-defined radios of the year 2000 and beyond. Last year, I coined the term Cognitive Radio to refer to that class of software radio that employs model-based reasoning and at least a chess-program level of sophistication in using, planning, and

11、creating radio etiquettes. Cognitive radio is an emerging topic within software radio.1、1991年Joseph Mitola III提出軟件無線2、美國軍方開始的Speakeasy（易通話）研發(fā)，代表軟件無線電技術(shù)的研究全面開展。 易通話電臺試圖通過全數(shù)字、軟件可編程、基帶信號處理、多頻段、小功率射頻收發(fā)信機、大功率放大器和天線分系統(tǒng)來實現(xiàn)各種功能。目前，易通話已經(jīng)完成了第一階段和第二階段的研究。2、美國軍方開始的Speakeasy（易通話）研發(fā)，代表軟件軟件無線電技術(shù)易通話的兩個研發(fā)階段易通話的兩個研發(fā)階

12、段1）易通話工程的第一階段 第一階段主要驗證軟件無線電概念的正確性、可行性。由美國國防部支持和Hazeltine, TRW, Lockheed-Martin, Motorola, and Rockwell-Collins等公司贊助，完成： - 兩個可編程信道的電臺實現(xiàn)。 VME bus architecture Texas Instrument quad-TMS320C40 multi-chip module for digital signal processing SUN Sparc 10 工作站作為主機接口。 - 采用模塊設(shè)計，19標(biāo)準(zhǔn)機箱。1）易通話工程的第一階段 第一階段主要驗語音/

13、數(shù)據(jù)接口通信保密波形合成傳輸保密數(shù)字信號處理高速信號預(yù)處理頻率變換濾波放大天線分系統(tǒng)終端控制人機接口電源分系統(tǒng)時鐘分系統(tǒng)易通話電臺信號處理流程語音/數(shù)通信保密波形傳輸數(shù)字信高速信號頻率變換天線分系統(tǒng)終端終端控制多處理器分系統(tǒng)預(yù)處理分系統(tǒng)波形產(chǎn)生分系統(tǒng)高頻分系統(tǒng)頻率合成器IR/FR控制分系統(tǒng)基帶轉(zhuǎn)換分系統(tǒng)干擾抑制分系統(tǒng)時鐘/定時參考分系統(tǒng)信息保密分系統(tǒng)易通話工程功能方框圖終端多處理器預(yù)處理波形產(chǎn)生高頻IR/FR控制基帶轉(zhuǎn)換干擾抑制2）易通話工程的第二階段 在第一階段成功完成理論驗證基礎(chǔ)上，研制演示系統(tǒng)，達到下列目標(biāo)： - 正真開放式結(jié)構(gòu) - 功能軟件可編程 - 能與TF-XXI AWE F, I

14、rwin, March 97等電 臺互通 - 支持HF, VHF, UHF 多頻段2）易通話工程的第二階段 在第一階段成功完易通話第二階段的功能模塊天線耦合器發(fā)射接收信道A/DD/A預(yù)處理器(ASIC)波形處理器(DSP)信息安全控制多媒體接入路由器GPS控制處理器參考時鐘蜂窩電話射頻前端信號處理信息安全網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)控制外部接口人機接口MBMMR電臺的組成易通話第二階段的功能模塊天線發(fā)射A/DD/A預(yù)處波形信息多媒易通話第二階段的功能模塊SPEAKEASY MULTIBAND, MULTIMODE COMMUNICATIONS TERMINAL易通話第二階段的功能模塊SPEAKEASY MULTI

15、BAN易通話第二階段的功能模塊SPEAKEASY MULTIBAND, MULTIMODE COMMUNICATIONS TERMINAL易通話第二階段的功能模塊SPEAKEASY MULTIBAN3、聯(lián)合戰(zhàn)術(shù)無線電系統(tǒng)（JTRS） JTRS是美軍為了適應(yīng)三軍聯(lián)合作戰(zhàn)的需要，在MBMMR的基礎(chǔ)上提出的一種戰(zhàn)術(shù)通信系統(tǒng)。系統(tǒng)構(gòu)成的基礎(chǔ)是基于MBMMR的戰(zhàn)術(shù)無線電臺（JTR）。JTR系列電臺與常規(guī)電臺的最大不同點是具有很強的網(wǎng)絡(luò)功能和信息安全處理能力。另外，JTR比MBMMR電臺支持更加廣泛的信號波形，它還能適應(yīng)技術(shù)發(fā)展進行快捷高效的波形升級。3、聯(lián)合戰(zhàn)術(shù)無線電系統(tǒng)（JTRS） JT3、聯(lián)合戰(zhàn)術(shù)無

16、線電系統(tǒng)（JTRS） JTR系統(tǒng)除2MHz2GHz工作頻率外，具有以下技術(shù)特性： 即插即用通用性；模塊化硬件可現(xiàn)場配置；波形軟件可現(xiàn)場編程；嵌入式定位：自動向網(wǎng)絡(luò)輸送態(tài)勢感知；保密的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)功能；3個或更多個其他網(wǎng)絡(luò)模式；3、聯(lián)合戰(zhàn)術(shù)無線電系統(tǒng)（JTRS） JTR系統(tǒng)除2M3、聯(lián)合戰(zhàn)術(shù)無線電系統(tǒng)（JTRS）自動區(qū)域或互聯(lián)網(wǎng)路由選擇；動態(tài)網(wǎng)絡(luò)連接、尋址和帶寬分配；模擬選定的傳統(tǒng)無線電臺；“動中通”功能；開放式物理結(jié)構(gòu)和軟件結(jié)構(gòu)；應(yīng)未來技術(shù)、系統(tǒng)和支援作戰(zhàn)結(jié)構(gòu)（可擴展性）。3、聯(lián)合戰(zhàn)術(shù)無線電系統(tǒng)（JTRS）自動區(qū)域或互聯(lián)網(wǎng)路由選擇；聯(lián)合戰(zhàn)術(shù)無線電系統(tǒng)（JTRS）射頻前端調(diào)制解調(diào)信號處理信息安全網(wǎng)絡(luò)

17、互聯(lián)系統(tǒng)控制人機接口內(nèi)部互連總線(黑)用戶接口(用于信息安全)天線接口內(nèi)部互連總線(紅)用戶接口網(wǎng)絡(luò)接口聯(lián)合戰(zhàn)術(shù)無線電系統(tǒng)（JTRS）射頻調(diào)制信號信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)人機內(nèi)4、JTRS提出的軟件通信結(jié)構(gòu)SCA首先提出SCA的是美軍聯(lián)合戰(zhàn)術(shù)無線電系統(tǒng)（JTRS），目的是建立獨立于設(shè)備的結(jié)構(gòu)框架。其目標(biāo)是確保軟件和硬件的可移植性和可配置性，并確保根據(jù)SCA開發(fā)的產(chǎn)品之間的互通。之后，軟件定義無線電（SDR）論壇也接受SCA規(guī)范，并正在把SCA發(fā)展為商業(yè)應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)。4、JTRS提出的軟件通信結(jié)構(gòu)SCA首先提出SCA的是美軍聯(lián)JTRS提出的軟件通信結(jié)構(gòu)SCASCA要達到的八個目標(biāo)通用的和開放的結(jié)構(gòu)支持多種設(shè)備

18、系統(tǒng)和設(shè)備運行環(huán)境多波段多模式與現(xiàn)有系統(tǒng)兼容新技術(shù)的引入具有開放性保密性網(wǎng)絡(luò)化軟件重用/通用的波形軟件JTRS提出的軟件通信結(jié)構(gòu)SCASCA要達到的八個目標(biāo)基于SCA的無線通信系統(tǒng) 在SCA 中，根據(jù)通信功能的劃分，所有的資源通過軟件平臺分別加載到相應(yīng)的硬件模塊中，從而完成用戶通信功能。從OSI（開放系統(tǒng)互連） 模型來看，這些通信功能包括了物理層的數(shù)字信號處理、鏈路層的協(xié)議處理、網(wǎng)絡(luò)層的協(xié)議處理、網(wǎng)絡(luò)間的路由轉(zhuǎn)發(fā)、信息的安全傳送、外部輸入輸出訪問等。下圖是基于SCA 的無線通信系統(tǒng)方框圖?；赟CA的無線通信系統(tǒng) 在SCA 中，信息源加密器編碼器調(diào)制器信道解調(diào)器譯碼器解密器受信者信息信息噪聲源

19、HW：射頻/調(diào)制解調(diào)模塊SW：調(diào)制解調(diào)資源/ 數(shù)據(jù)鏈路資源黑邊子系統(tǒng)HW：黑邊處理模塊SW：調(diào)制解調(diào)資源/網(wǎng)絡(luò)信息資源SW：網(wǎng)絡(luò)信息資源/數(shù)據(jù)鏈路資源HW：信息安全模塊（通信保密模塊）加密子系統(tǒng)HW：紅邊處理模塊HW：輸入輸出模塊SW：輸入輸出資源SW：信息安全資源紅邊子系統(tǒng)紅邊子系統(tǒng)基于SCA的無線通信系統(tǒng)方框圖信加編調(diào)信解譯解受信息信息噪聲源HW：射頻/調(diào)制解調(diào)模塊SWSCA的軟件結(jié)構(gòu)SCA的軟件結(jié)構(gòu)定義了一個運行環(huán)境（OE：Operating Environment），還包括一系列CF業(yè)務(wù)和結(jié)構(gòu)化的軟件（主板支持軟件包、操作系統(tǒng)和服務(wù)、CORBA中間件）。SCA使用的是面向?qū)ο蟮拈_發(fā)方法

20、，其開發(fā)過程不僅可以用于框架的定義，還可以用于產(chǎn)品的開發(fā)。SCA使用聯(lián)合建模語言UML對接口進行圖示建模，使用接口定義語言CORBA IDL對接口進行定義。SCA的軟件結(jié)構(gòu)SCA的軟件結(jié)構(gòu)定義了一個運行環(huán)境（OE：O軟件無線電技術(shù)在民用方面，軟件無線電也取得了很大的發(fā)展。如：已經(jīng)研制成功的220MHz地震遙測系統(tǒng)，采用16QAM的調(diào)制方式，信道帶寬為20kHz，頻帶利用率為3b/(s*Hz)。利用這種設(shè)備,不但降低了成本，還提高了系統(tǒng)的靈活性。又比如3G/4G中的應(yīng)用。4、軍事上成功，是軟件無線電技術(shù)迅 速在民用上推廣在民用方面，軟件無線電也取得了很大的發(fā)展。如：已經(jīng)研制成功的7.3 軟件無線

21、電技術(shù)的研究內(nèi)容1、軟件無線電基本平臺設(shè)計 一般說來，軟件無線電主要由天線、射頻前端、寬帶A/D-D/A轉(zhuǎn)換器、通用和數(shù)字信號處理以及各種軟件組成，理想的軟件無線電的組成結(jié)構(gòu)如下圖：窄帶A/D_D/A轉(zhuǎn)換器實時、準(zhǔn)實時處理軟件DSP寬帶A/D_D/A轉(zhuǎn)換器射頻前端模塊電話圖像數(shù)據(jù)傳真7.3 軟件無線電技術(shù)的研究內(nèi)容1、軟件無線電基本平臺設(shè)目前，軟件無線電的結(jié)構(gòu)基本上可以分為三種： - 射頻低通采樣數(shù)字化結(jié)構(gòu)； - 射頻帶通采樣數(shù)字化結(jié)構(gòu)； - 寬帶中頻帶通采樣數(shù)字化結(jié)構(gòu)。目前，軟件無線電的結(jié)構(gòu)基本上可以分為三種：2、硬件功能的模塊化設(shè)計 軟件無線電的硬件具有開放性，其硬件必將采用總線結(jié)構(gòu)。采用

22、標(biāo)準(zhǔn)的、高性能的開放式總線結(jié)構(gòu)便于硬件模塊的不斷升級和擴展。工業(yè)控制總線的總線標(biāo)準(zhǔn)很多，例如ISA、PCI、VME等。其中，針對多處理系統(tǒng)而設(shè)計的VME總線被廣泛的應(yīng)用于工業(yè)控制之中。也是軟件無線電選擇的總線之一。 下面給出一個基于VME總線的簡單的軟件無線電硬件結(jié)構(gòu)圖示：2、硬件功能的模塊化設(shè)計 寬 帶 射 頻板 存 儲 器 板并行DSP板高速A/DD/A板 VME 主機板 用 戶 接 口 板音頻視頻傳真數(shù)據(jù)VME總線 多路耦合器 高速數(shù)據(jù)總線 寬 帶 射 頻板 存 儲 器 板并行DSP板高速3、軟件的模塊化設(shè)計和面向?qū)ο缶幊蹋?軟件無線電的軟件應(yīng)具有開放性，可以不斷更新或者升級，而軟件的加

23、載可以通過空中接口實現(xiàn)，使用起來快捷方便。同時，應(yīng)根據(jù)API來進行區(qū)分，進行模塊化。采用通用對象請求代理（CORBA）技術(shù)，以面向?qū)ο蠓椒榛A(chǔ)，為分布環(huán)境中各類網(wǎng)絡(luò)互相訪問、協(xié)同工作提供了一個一致的服務(wù)平臺。 CORBA能夠無縫的共享應(yīng)用數(shù)據(jù)，它提供了一種軟總線。 概念說明 CORBA - 是一種規(guī)范，用于解決面向?qū)ο蟮漠悩?gòu)應(yīng)用之間的互操作問題，提供分布式計算所需要的一些其他服務(wù)。使用CORBA IDL可以描述CORBA中間件接口。3、軟件的模塊化設(shè)計和面向?qū)ο缶幊蹋很浖哪K化設(shè)計和面向?qū)ο缶幊蹋很浖K軟件模塊軟件模塊軟件模塊層間通信垂直接口 傳統(tǒng)軟件層次結(jié)構(gòu)1234軟件的模塊化設(shè)計和面

24、向?qū)ο缶幊蹋很浖K軟件模塊軟件模塊軟件軟件的模塊化設(shè)計和面向?qū)ο缶幊蹋很浖K1軟件模塊2軟件模塊3軟件模塊4CORBA軟總線基于CORBA的軟件結(jié)構(gòu)軟件的模塊化設(shè)計和面向?qū)ο缶幊蹋很浖K1軟件模塊2軟件模塊4、軟件化及軟件化程度的評價我們知道軟件無線電是要在通用的硬 件平臺上，靠軟件來完成各式各樣的功能。因此，軟件化的程度是一個很重要的指標(biāo)。 1997年Joe Mitola 提出用矢量V(N，PDA，HM，SFA)表示軟件化程度，每個參量的取值均為03 。4、軟件化及軟件化程度的評價我們知道軟件無線電是要在通用的硬軟件無線電技術(shù)5、智能天線技術(shù)我們知道軟件無線電是要實現(xiàn)多波段、多制式電臺

25、的互通互連，必然要引入多天線技術(shù)。軟件無線電技術(shù)與數(shù)字多波束形成（DBF）相結(jié)合的完美產(chǎn)物就是智能天線技術(shù)。 實際上智能天線技術(shù)已經(jīng)成為下一代移動通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)。5、智能天線技術(shù)我們知道軟件無線電是要實現(xiàn)多波段、多制式電臺軟件無線電技術(shù)6、軟件無線電理論和信號處理算法軟件無線電是建立在一個具有高速處理能力的通用平臺上，因此DSP處理成為軟件無線電的核心。從采樣理論、多速率信號處理，到通信信號理論、波形生成算法和信號處理算法，許多新概念、理論和算法成為軟件無線電的根本所在。6、軟件無線電理論和信號處理算法軟件無線電是建立在一個具有高7.4 軟件無線電數(shù)學(xué)模型軟件無線電的宗旨：（1）盡可能地簡

26、化射頻模擬前端，使A/D轉(zhuǎn)換盡量靠近天線，數(shù)字化后的信號盡量多用軟件處理。（2）硬件平臺應(yīng)具有開放性、通用性，軟件應(yīng)具有可升級性，可替換性。軟件無線電可分為三大組成部分：射頻處理前端A/DD/A數(shù)字處理軟件7.4 軟件無線電數(shù)學(xué)模型軟件無線電的宗旨：射頻處A/D數(shù)字基于采樣方式的不同，軟件無線電的組成結(jié)構(gòu)可以分成以下3種： 1）射頻全寬帶低通采樣軟件無線電結(jié)構(gòu) 2）射頻直接帶通采樣軟件無線電結(jié)構(gòu) 3）寬帶中頻帶通采樣軟件無線電結(jié)構(gòu)基于采樣方式的不同，軟件無線電的組成結(jié)構(gòu)可以分成以下3種：射頻全帶寬低通采樣軟件無線電結(jié)構(gòu)組成結(jié)構(gòu)如圖所示：雙工器超寬帶濾波器超寬帶放大器超高速超寬帶A/D分波段濾波

27、器超寬帶功率放大器超高速超寬帶D/A超高速 DSP軟件射頻全帶寬低通采樣軟件無線電結(jié)構(gòu)組成結(jié)構(gòu)如圖所示：雙工器超寬射頻直接帶通采樣軟件無線電結(jié)構(gòu)組成結(jié)構(gòu)如圖所示：雙工器窄帶電調(diào)濾波器放大器A/D功放“0”內(nèi)插上變頻D/ADSP軟件窄帶電調(diào)濾波器射頻直接帶通采樣軟件無線電結(jié)構(gòu)組成結(jié)構(gòu)如圖所示：雙工器窄帶電寬帶中頻帶通采樣軟件無線電結(jié)構(gòu)組成結(jié)構(gòu)如圖所示：分波段濾波器 功放高放 雙工器 一本振 一中放 濾波A/DD/A DSP (軟件)fsf0放大放大 一本振 二中放寬帶中頻帶通采樣軟件無線電結(jié)構(gòu)組成結(jié)構(gòu)如圖所示：分波段 功高7.5 信道化軟件無線電發(fā)射機模型前面的兩種結(jié)構(gòu)模型只能對單個信號或有限幾

28、個信號進行調(diào)制發(fā)射，如果信道數(shù)比較多，則多通道方案就顯得過于復(fù)雜。信道化模型不僅能同時發(fā)射整個處理帶寬（0fs）內(nèi)所有信道上的信號，而且運算效率高，實時處理能力強，結(jié)構(gòu)簡單。本結(jié)構(gòu)核心同信道化接收機，都是基于多相濾波來實現(xiàn)的，通過內(nèi)插的方式。7.5 信道化軟件無線電發(fā)射機模型前面的兩種結(jié)構(gòu)模型只能對單7.5.1 發(fā)射機信道化的基本概念全信道化發(fā)射的原理說明 1）對i 個待發(fā)射基帶復(fù)信號mi(t)進行頻率為fs的采樣，得到的數(shù)字譜如下圖所示： 2）對 進行I倍內(nèi)插和濾波后得到的數(shù)字譜為下圖所示：7.5.1 發(fā)射機信道化的基本概念全信道化發(fā)射的原理說明 3）然后分別用移頻因子 把基帶移至 處，如下圖所示：其中 由下式確定：0為了簡化，修改移頻方