時(shí)間：2022-06-17 01:10:55
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虛擬無(wú)線電的概念是在Spectrum Ware項(xiàng)目的支持下提出來(lái)的。這個(gè)項(xiàng)目致力于建立一個(gè)理想化的無(wú)線電結(jié)構(gòu)，充分利用工作站提供的資源。使這樣一個(gè)無(wú)線電結(jié)構(gòu)不盡能提供豐富功能，而且還能以與眾不同的方式實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)的功能，這樣的一個(gè)理想話的無(wú)線電結(jié)構(gòu)被稱之為虛擬無(wú)線電結(jié)構(gòu)。用兩臺(tái) PC 機(jī)仿真 DRM 發(fā)射機(jī)，信道和 DRM 接收機(jī)。就可以實(shí)時(shí)地對(duì)語(yǔ)音進(jìn)行錄音、編碼調(diào)制、發(fā)送及播放等，為我國(guó)的中短波數(shù)字調(diào)幅廣播試驗(yàn)提供了一個(gè)很好的演示平臺(tái)。
關(guān)鍵字：軟件無(wú)線電；虛擬無(wú)線電；PC機(jī)仿真
1 軟件無(wú)線電系統(tǒng)研究背景與現(xiàn)狀
無(wú)線電通信在社會(huì)生活、經(jīng)濟(jì)發(fā)展和國(guó)防建設(shè)中發(fā)揮著極其重要的作用。近二十年來(lái)，隨著微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、VLSI技術(shù)和軟件技術(shù)的飛速發(fā)展，無(wú)線電通信也經(jīng)歷了卻日益增強(qiáng)；使用頻段由低到高，調(diào)制方式由AM ， FM到數(shù)字調(diào)制：多址方式由FDMA到TDMA，CDMA；傳遞信息由電報(bào)、語(yǔ)音發(fā)展到數(shù)據(jù)和多媒體。無(wú)線電通信技術(shù)，尤其是移動(dòng)通信技術(shù)的迅猛發(fā)展。早在70年代末英國(guó)的Romsey公司為了研究解決頻譜擁擠問(wèn)題的方法，制造了第一個(gè)軍用“軟件無(wú)線電”系統(tǒng)[2]。它工作在很低的頻率，在中頻對(duì)信號(hào)采樣后送入8085處理器，用軟件進(jìn)行后續(xù)處理。受當(dāng)時(shí)技術(shù)水平的限制，該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)昂貴，但它驗(yàn)證了直接對(duì)低載頻信號(hào)進(jìn)行采樣的可行性。
軟件無(wú)線電是對(duì)傳統(tǒng)無(wú)線電通信體系結(jié)構(gòu)的一次重大革新。它使通信系統(tǒng)擺脫了硬件結(jié)構(gòu)的束縛，在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相對(duì)通用和穩(wěn)定的情況下，可以拓展多種服務(wù)。因此，軟件無(wú)線電己成為解決不同體制之間互操作問(wèn)題和開展多種業(yè)務(wù)的手段，具有巨大的商業(yè)和軍事價(jià)值。目前以美國(guó)和西歐為主導(dǎo)的各國(guó)都在積極地致力于軟件無(wú)線電技術(shù)的研究和系統(tǒng)的開發(fā)。
2 軟件無(wú)線電模型
理想中的軟件無(wú)線電平臺(tái)要由幾部分構(gòu)成：RF模塊與天線子系統(tǒng)AlD/A模塊、由DSP芯片織成的高速處理模塊。
軟件無(wú)線電的基本思想是：直接對(duì)RF信號(hào)進(jìn)行采樣，通過(guò)加載軟件模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)所需的功能，包括以前由專用硬件完成的信道檢測(cè)、調(diào)制解調(diào)，以及編碼解碼等等。
3 DRM 系統(tǒng)的軟件模擬
DRM 使用 COFDM 技術(shù)，是 OFDM 調(diào)制與信道編碼的組合。所有的編碼音頻和相關(guān)數(shù)據(jù)，都均勻分配到多個(gè)相鄰載波上，而所有載波都在分配的傳輸頻道中。當(dāng)前 30MHz 以下無(wú)線電廣播頻道帶寬為 9/10kHz。DRM 系統(tǒng)可用于：1標(biāo)準(zhǔn)帶寬，以滿足當(dāng)前規(guī)劃的情況；2半帶寬（4.5/5kHz），允許與模擬調(diào)幅信號(hào)聯(lián)播；3雙倍帶寬（18/20kHz），在頻率規(guī)劃允許時(shí)可提供更大的傳輸容量。
系統(tǒng)的輸入基本上可分為音頻/數(shù)據(jù)信號(hào)和信息數(shù)據(jù)信號(hào)兩大類，各有其不同的用途，所以在信號(hào)處理上略有不同，應(yīng)該根據(jù)信號(hào)和節(jié)目材料的類型，選擇適合的編碼參數(shù)，才能達(dá)到數(shù)字 DRM 系統(tǒng)的信號(hào)質(zhì)量。主業(yè)務(wù)信道最終要加到信道編碼器中，其形成過(guò)程簡(jiǎn)述如下只能傳送一套節(jié)目的單一性。
DRM 系統(tǒng)采用 COFDM 方案，其發(fā)射機(jī)是將語(yǔ)音和數(shù)據(jù)信息通過(guò)信源編碼變?yōu)閿?shù)字信號(hào)，然后通過(guò)信道編碼有選擇地加入冗余保護(hù)，再通過(guò) OFDM 調(diào)制、上變頻后發(fā)送到 DRM 廣播的 MW/SW 頻段。
DRM 接收機(jī)將接收信號(hào)下變頻為中頻信號(hào)，再進(jìn)行同步、信道估計(jì)、信道解碼、信源解碼后得到原來(lái)的語(yǔ)音和數(shù)據(jù)信息。
4 DRM 系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)
信源編碼主要解決數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、交換和傳輸?shù)挠行詥?wèn)題，即通過(guò)對(duì)信源數(shù)據(jù)率的壓縮，力求用最少的數(shù)碼傳遞最大的信息量。
DRM 系統(tǒng)中應(yīng)用了 SBR（頻帶恢復(fù)）技術(shù)，它是一種在低比特率下獲得完全音頻帶寬的音頻編碼增強(qiáng)方法，可與 AAC 和 CELP 聯(lián)合應(yīng)用，構(gòu)成目前能力最強(qiáng)的壓縮方法。使用 SBR 的目的是重建音頻信號(hào)中被編碼器丟失的高音段。為了更好地實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的，需要在音頻比特流中傳送某些邊信息。SBR 可以將普通低比特率編解碼系統(tǒng)帶寬提高到等于或大于模擬 FM 音頻帶寬（15kHz）。在語(yǔ)音編碼時(shí)，SBR 還可以提升窄帶語(yǔ)音編解碼系統(tǒng)性能，給播音員提供 12kHz 的音頻帶寬，用于多語(yǔ)言廣播等。由于多數(shù)語(yǔ)音編解碼系統(tǒng)都是窄帶的，SBR 的重要作用不僅在于提高音質(zhì)，而且可用于提升語(yǔ)音的清晰度和語(yǔ)音的可懂度。
OFDM 技術(shù)對(duì)頻率偏移非常敏感，這種頻率偏移是由于信道的多普勒頻移和振蕩器的不穩(wěn)定，破壞了接收端各子載波間的正交性。頻率偏移會(huì)造成 ICI，而采樣時(shí)刻不準(zhǔn)確的后果是 ISI，嚴(yán)重時(shí)接收機(jī)將完全不能識(shí)別調(diào)制在原信號(hào)中的信息。OFDM 系統(tǒng)對(duì)時(shí)域偏差的敏感性要比單載波系統(tǒng)好一些，但是，頻域上頻率的很小偏移卻會(huì)產(chǎn)生很大的誤碼率，因此，如何精確估計(jì)頻偏非常重要可以人為在發(fā)送端加一些輔助序列，使得接收端能夠基于最大似然法正確估計(jì)時(shí)域偏移和頻域偏移。
5 DRM 系統(tǒng)的虛擬無(wú)線電仿真
1992年5月，美國(guó)Mitre公司提出了軟件無(wú)線電的概念，即由硬件作為無(wú)線電通信的基本平臺(tái)，而把盡可能多的無(wú)線及個(gè)人通信的功能用軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)。軟件無(wú)線電系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)通用化、功能靈活、系統(tǒng)改進(jìn)和升級(jí)方便，以及可對(duì)不同無(wú)線電系統(tǒng)進(jìn)行互操作的優(yōu)點(diǎn)，其優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：
1.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)通用，功能實(shí)現(xiàn)靈活，系統(tǒng)的改進(jìn)和升級(jí)很方便；
2. 提供不同系統(tǒng)互操作的可能性；
3. 系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)思想，模塊具有很強(qiáng)的通用性，能在不同系統(tǒng)間復(fù)用；
4. 一般而言軟件開發(fā)周期較短，能快速跟蹤市場(chǎng)變化，成本也會(huì)降低。
總之，本章在前面研究的基礎(chǔ)上，根據(jù) DRM 標(biāo)準(zhǔn)，開發(fā)出了 DRM 系統(tǒng)虛擬無(wú)線電中頻仿真軟件，將DRM的COFDM基帶信號(hào)調(diào)制到中頻上，為DAMB發(fā)射機(jī)和接收機(jī)的實(shí)體設(shè)計(jì)，提供了一個(gè)很好的仿真與測(cè)試平臺(tái)。
軟件無(wú)線電是對(duì)傳統(tǒng)無(wú)線電通信體系結(jié)構(gòu)的一次重大革新。它擺脫了硬件體系結(jié)構(gòu)的束縛，是解決不同通信體制之間互操作問(wèn)題和開展多種業(yè)務(wù)的最佳途徑，具有巨大的商業(yè)和軍事價(jià)值。開發(fā)虛擬無(wú)線電系統(tǒng)可以快速建立軟件無(wú)線電原型系統(tǒng)，促進(jìn)對(duì)軟件無(wú)線電體系結(jié)構(gòu)的深入研究，因而具有理論和實(shí)踐上的雙重意義。
參考文獻(xiàn)
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關(guān)鍵詞：無(wú)線電廣播；軟件無(wú)線電；計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)
隨著我國(guó)廣播事業(yè)的發(fā)展，數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、交互式的無(wú)線電廣播正在高速建設(shè)和發(fā)展中，軟件無(wú)線電技術(shù)就是在這種背景下得到了大規(guī)模的應(yīng)用。隨著人們娛樂(lè)方式的多樣化，人們?cè)絹?lái)越重視娛樂(lè)方式的質(zhì)量。無(wú)線電廣播的模擬信號(hào)往往不穩(wěn)定且質(zhì)量較差，不能適應(yīng)現(xiàn)代人們的需要，因此數(shù)字化廣播才是出路。推廣數(shù)字化無(wú)線電廣播，就需要借助軟件無(wú)線電技術(shù)，對(duì)需要廣播的信息進(jìn)行加工和優(yōu)化處理。應(yīng)用軟件無(wú)線電技術(shù)，可以對(duì)無(wú)線廣播設(shè)備的使用程度最大化，降低無(wú)線電廣播的成本，提高無(wú)線電廣播的經(jīng)濟(jì)效益。
1軟件無(wú)線電技術(shù)簡(jiǎn)介
軟件無(wú)線電技術(shù)是由硬件和軟件兩部分組成，缺一不可。在應(yīng)用軟件無(wú)線電技術(shù)時(shí)，應(yīng)先購(gòu)置相應(yīng)的硬件設(shè)備，并根據(jù)需要采購(gòu)對(duì)應(yīng)的軟件。
1.1軟件無(wú)線電硬件設(shè)備
由于無(wú)線電廣播的寬泛性，導(dǎo)致對(duì)軟件無(wú)線電設(shè)備的需求不同，自然也就有不同類型的軟件無(wú)線電硬件設(shè)備。通常來(lái)說(shuō)，一套軟件無(wú)線電硬件設(shè)備包含有：數(shù)字變頻器、模擬前端設(shè)備、數(shù)字信號(hào)處理設(shè)備、寬帶設(shè)備等。這些設(shè)備構(gòu)成了軟件無(wú)線電技術(shù)的基礎(chǔ)，在此基礎(chǔ)上構(gòu)建的軟件無(wú)線電技術(shù)平臺(tái)，具有開放性、拓展性、兼容性強(qiáng)等特點(diǎn)，能夠適應(yīng)多種軟件無(wú)線電技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，大大提高了無(wú)線電廣播設(shè)備的使用壽命。
1.2軟件無(wú)線電的軟件
在建立了無(wú)線電設(shè)備的硬件平臺(tái)后，就需要相應(yīng)的軟件來(lái)發(fā)揮硬件平臺(tái)的作用。無(wú)線電廣播按照其播出內(nèi)容、發(fā)送頻段、發(fā)送范圍的不同，需要采取不同的軟件無(wú)線電技術(shù)。軟件無(wú)線電技術(shù)是在無(wú)線通信協(xié)議的基礎(chǔ)上，通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)無(wú)線電廣播的播送功能。應(yīng)用軟件無(wú)線電技術(shù)，可以使無(wú)線電廣播的工作頻段、設(shè)備調(diào)制、數(shù)據(jù)類型、信息傳輸?shù)裙δ埽加绍浖o(wú)線電技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。當(dāng)無(wú)線電廣播因播送需要而需要升級(jí)時(shí)，不需要升級(jí)硬件平臺(tái)，只需要升級(jí)無(wú)線電廣播的軟件無(wú)線電技術(shù)平臺(tái)即可。軟件無(wú)線電技術(shù)的主要功能都是通過(guò)強(qiáng)大的軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)的，因此在構(gòu)建數(shù)字無(wú)線電廣播平臺(tái)時(shí)，為了保證通信質(zhì)量，需要將軟件無(wú)線電技術(shù)的寬帶轉(zhuǎn)換器盡可能的靠近天線，以此提高通信質(zhì)量。
2軟件無(wú)線電技術(shù)在無(wú)線電廣播中的應(yīng)用
2.1與計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)相結(jié)合
現(xiàn)代的無(wú)線電廣播中的軟件無(wú)線電技術(shù)是和計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)緊密相結(jié)合的，尤其是計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)中的通信技術(shù)和軟件技術(shù)關(guān)系最為緊密。計(jì)算機(jī)的通信技術(shù)為無(wú)線電廣播提供了更為廣闊的傳播空間，在無(wú)線電廣播的傳統(tǒng)播送中，每增加一個(gè)頻段的播送，就需要增添相應(yīng)的硬件設(shè)備和操作人員，給廣播事業(yè)帶來(lái)相應(yīng)的經(jīng)濟(jì)壓力。而現(xiàn)在使用軟件無(wú)線電技術(shù)，只需要依托計(jì)算機(jī)通信技術(shù)，就可以實(shí)現(xiàn)多頻段的播送。依托計(jì)算機(jī)通信技術(shù)的多頻段帶寬技術(shù)，組建軟件無(wú)線電技術(shù)的核心技術(shù)，可以大大拓展無(wú)線電廣播的頻段至1MHz-4GHz。應(yīng)用計(jì)算機(jī)的軟件技術(shù)，可以為軟件無(wú)線電廣播提供更加強(qiáng)大的功能，增強(qiáng)無(wú)線電廣播對(duì)環(huán)境的適應(yīng)能力。如當(dāng)下數(shù)字化的廣播的實(shí)現(xiàn)，就離不開計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)中的軟件技術(shù)，通過(guò)軟件編程，實(shí)現(xiàn)了對(duì)無(wú)線電廣播信號(hào)的進(jìn)程編制，以及實(shí)現(xiàn)了對(duì)其進(jìn)行數(shù)字化的轉(zhuǎn)換。將無(wú)線電廣播信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)后，不僅增強(qiáng)了信號(hào)質(zhì)量，保證了廣播信息的安全，更增強(qiáng)了其傳輸距離和速度。在實(shí)際工作中，由于無(wú)線電廣播的實(shí)時(shí)性，需要及時(shí)的將無(wú)線電廣播轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，這就離不開軟件無(wú)線電技術(shù)中的DSP技術(shù)，但是DSP技術(shù)的處理速度與計(jì)算機(jī)的硬件有直接關(guān)系，因此在應(yīng)用計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)時(shí)，要及時(shí)的更新計(jì)算機(jī)設(shè)備，才能使軟件無(wú)線電技術(shù)設(shè)備發(fā)揮出相應(yīng)的功能。
2.2軟件無(wú)線電技術(shù)在DRM中的應(yīng)用
DRM發(fā)射機(jī)是無(wú)線電廣播中常用的發(fā)射設(shè)備，通過(guò)DRM發(fā)射機(jī)，無(wú)線電廣播實(shí)現(xiàn)了信號(hào)的遠(yuǎn)距離傳輸。隨著信息數(shù)字化時(shí)代的到來(lái)，一些研究機(jī)構(gòu)開始對(duì)DRM實(shí)現(xiàn)數(shù)字化進(jìn)行研究，在計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的幫助下，借助網(wǎng)絡(luò)可以提升DRM的播放質(zhì)量。但是在實(shí)際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)帶寬要比無(wú)線電廣播的帶寬小，這就導(dǎo)致了無(wú)線電廣播在借助網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳播時(shí)未必能夠達(dá)到預(yù)期效果。因此在無(wú)線電廣播中選擇網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳播時(shí)，需要使用到軟件無(wú)線電技術(shù)，增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)帶寬，實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)絡(luò)的播送，從而達(dá)到無(wú)線電廣播預(yù)期的播送帶寬。在應(yīng)用軟件無(wú)線電技術(shù)時(shí)，應(yīng)考慮到DRM發(fā)射機(jī)的特性，即DRM發(fā)射機(jī)系統(tǒng)的獨(dú)立性，由于DRM在工作時(shí)會(huì)獨(dú)立完成信號(hào)的數(shù)字化，因此在使用軟件進(jìn)行調(diào)制時(shí)，要考慮到這一特性，并為之設(shè)置相應(yīng)的調(diào)制功能。使DRM發(fā)射機(jī)能夠具備調(diào)制、信號(hào)數(shù)字化功能，并能夠?qū)⑥D(zhuǎn)換后的數(shù)字信號(hào)，再次放大并進(jìn)行全頻段的信號(hào)播送。
2.3在接收系統(tǒng)中的應(yīng)用
軟件無(wú)線電技術(shù)不僅可以應(yīng)用于DRM發(fā)射系統(tǒng)，還可以應(yīng)用于數(shù)字化接收系統(tǒng)中。在無(wú)線電廣播中，完成了信號(hào)傳輸后，便需要進(jìn)行信號(hào)的接收。接收系統(tǒng)能否接收數(shù)字信號(hào)，并將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換輸出是關(guān)鍵。在這一關(guān)鍵過(guò)程中，DSP系統(tǒng)發(fā)揮著重要的作用。當(dāng)數(shù)字接收機(jī)接收到DRM發(fā)射機(jī)的數(shù)字信號(hào)后，接收機(jī)會(huì)將信號(hào)傳遞到射頻部分。并將數(shù)字信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換為播放設(shè)備可以播放的格式進(jìn)行輸出。此時(shí)軟件無(wú)線電系統(tǒng)開始發(fā)揮作用，通過(guò)DSP模塊將數(shù)字信號(hào)先進(jìn)行轉(zhuǎn)碼，轉(zhuǎn)換為本機(jī)兼容格式，然后再經(jīng)由DSP進(jìn)行處理為基帶信號(hào)，并根據(jù)接收裝置的播放設(shè)備，對(duì)基帶信號(hào)進(jìn)行降頻處理，以便轉(zhuǎn)為數(shù)字信號(hào)。軟件無(wú)線電技術(shù)在這一接收和轉(zhuǎn)換的過(guò)程中，發(fā)揮著協(xié)調(diào)的作用，通過(guò)對(duì)預(yù)制的模塊進(jìn)行功能調(diào)制，使無(wú)線電廣播系統(tǒng)的各個(gè)硬件按照一定的模式進(jìn)行自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，從而大大提高了工作效率，也使數(shù)字信號(hào)順利的輸出。但是這一過(guò)程的關(guān)鍵在于DSP系統(tǒng)所能發(fā)揮的作用，需要DSP系統(tǒng)能夠?qū)嫶蟮幕鶐盘?hào)進(jìn)行及時(shí)的處理和傳輸，才能保證數(shù)字信號(hào)的連續(xù)，對(duì)于用戶來(lái)說(shuō)，才能提高用戶的使用感受。而對(duì)龐大的數(shù)據(jù)流進(jìn)行處理時(shí)，若DSP系統(tǒng)不夠強(qiáng)大，處理較慢則會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)信號(hào)的卡頓，導(dǎo)致用戶體驗(yàn)降低。因此要提高硬件設(shè)備，并做好軟件無(wú)線電系統(tǒng)的優(yōu)化，降低對(duì)系統(tǒng)資源的占用，保證DSP系統(tǒng)在工作時(shí)能夠有充足的系統(tǒng)資源。
2.4大數(shù)據(jù)下軟件無(wú)線電技術(shù)的應(yīng)用
在現(xiàn)代移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)高度發(fā)達(dá)，無(wú)線網(wǎng)也遍布社會(huì)之中，越來(lái)越多的用戶開始通過(guò)網(wǎng)絡(luò)接受廣播信號(hào)。在此趨勢(shì)下，無(wú)線電廣播也迎來(lái)了發(fā)展的機(jī)遇和挑戰(zhàn)，要想在新的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中勝出，除了依靠節(jié)目質(zhì)量外，還需要擴(kuò)大無(wú)線電廣播的播送范圍。通過(guò)軟件無(wú)線電技術(shù)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)可以實(shí)現(xiàn)更大范圍的播送。但是在無(wú)線網(wǎng)和4G網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行無(wú)線電廣播信號(hào)的傳輸，需要考慮不同帶寬之間帶來(lái)的頻段問(wèn)題，因此使用軟件無(wú)線網(wǎng)技術(shù)對(duì)信號(hào)數(shù)字化，以及通過(guò)DSP實(shí)現(xiàn)解碼就很重要。通過(guò)DRM發(fā)射和DSP接收，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)線電廣播信號(hào)的單一傳送，更可以實(shí)現(xiàn)雙向互動(dòng)，即聽眾和無(wú)線電廣播者之間的互動(dòng)，大大提高了無(wú)線電廣播的互動(dòng)性，提高了用戶的使用體驗(yàn)，使得無(wú)線電廣播不再局限于廣播，通過(guò)當(dāng)下熱門的App，為無(wú)線電廣播增加了新的功能，拉近了無(wú)線電廣播和聽眾之間的距離。
3結(jié)論
隨著軟件無(wú)線電技術(shù)在無(wú)線電廣播中的應(yīng)用，無(wú)線電廣播事業(yè)將迎來(lái)一個(gè)發(fā)展的春天，為無(wú)線電廣播事業(yè)注入了新鮮的血液，使無(wú)線電廣播借助網(wǎng)絡(luò)這一介質(zhì)，進(jìn)行了更大規(guī)模和范圍內(nèi)的傳播。在應(yīng)用軟件無(wú)線電技術(shù)時(shí)，需要根據(jù)無(wú)線電廣播的特性，進(jìn)行針對(duì)性的選擇。由此提高無(wú)線電廣播的開放性、兼容性和信息化水平。
參考文獻(xiàn)
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關(guān)鍵詞：軟件無(wú)線電；數(shù)字信號(hào)處理；調(diào)制解調(diào)；數(shù)字廣播；世界數(shù)字廣播
軟件無(wú)線電是隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、高速數(shù)字處理技術(shù)的迅速發(fā)展而發(fā)展起來(lái)的，其基本思想就是將寬帶A/D/A變換器盡可能地靠近天線，將電臺(tái)的各種功能盡量在一個(gè)開放性、模塊化的平臺(tái)上由軟件來(lái)確定和實(shí)現(xiàn)。該平臺(tái)的調(diào)制方式、碼速率、載波頻率、指令數(shù)據(jù)格式、調(diào)制碼型等系統(tǒng)工作參數(shù)具有完全的可編程性
1 用軟件無(wú)線電技術(shù)實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星控制平臺(tái)
傳統(tǒng)的衛(wèi)星測(cè)控平臺(tái)存在著性能不完善，調(diào)制方式、副載波、碼速率組態(tài)不靈活，體積偏大等問(wèn)題。研制和開發(fā)通用化、綜合化、智能化的測(cè)控平臺(tái)，通過(guò)注入不同的軟件，實(shí)現(xiàn)對(duì)調(diào)制載頻、調(diào)制方式、傳輸碼速率等參數(shù)的改變，應(yīng)用于各種軌道衛(wèi)星平臺(tái)的遙測(cè)遙控任務(wù)。
軟件無(wú)線電技術(shù)正日益廣泛地應(yīng)用于現(xiàn)代通信的各個(gè)領(lǐng)域。隨著A/D/A器件與DSP處理器的迅速發(fā)展，使得軟件無(wú)線電技術(shù)廣泛地應(yīng)用于陸上移動(dòng)通信、衛(wèi)星移動(dòng)通信與全球定位系統(tǒng)等。
用軟件無(wú)線電技術(shù)實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星控制平臺(tái)包括軟件無(wú)線電通用平臺(tái)的DSP技術(shù)和DSP實(shí)現(xiàn)信號(hào)調(diào)制和解調(diào)。其中軟件無(wú)線電通用平臺(tái)的DSP技術(shù)又包括 TMS320C6701 DSP芯片，DSP技術(shù)在軟件平臺(tái)中的應(yīng)用，調(diào)制器與解調(diào)器。DSP實(shí)現(xiàn)信號(hào)調(diào)制和解調(diào)又包括信號(hào)調(diào)制，信號(hào)解調(diào)。
軟件無(wú)線電通用測(cè)控平臺(tái)是衛(wèi)星測(cè)控平臺(tái)發(fā)展的方向，可以很好地解決原來(lái)平臺(tái)開發(fā)成本高、周期長(zhǎng)、通用性差的問(wèn)題。以新一代DSP芯片TMS320C6000作為軟件無(wú)線電平臺(tái)的核心，可以很好地滿足需要，且有較大的冗余度，利用升級(jí)。
2 用軟件無(wú)線電技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)字調(diào)幅廣播系統(tǒng)
數(shù)字廣播是繼調(diào)幅廣播、調(diào)頻廣播之后的第三代廣播方式，它的出現(xiàn)標(biāo)志著廣播系統(tǒng)正由模擬向數(shù)字體制過(guò)渡。目前比較成熟的數(shù)字調(diào)幅廣播（DAB）技術(shù)被認(rèn)為是近期發(fā)展的重點(diǎn)，基于軟件無(wú)線電技術(shù)的DRM系統(tǒng)，該系統(tǒng)就可以實(shí)現(xiàn)從當(dāng)前的模擬廣播到數(shù)字廣播的平滑過(guò)渡。
從20世紀(jì)二十年代開始，商業(yè)廣播先后在美、蘇、英、德、法、中等國(guó)開播，在此后的近百年時(shí)間，廣播作為重要的傳媒工具，受到各國(guó)的重視。廣播無(wú)后經(jīng)歷了中波調(diào)幅、短波調(diào)幅、調(diào)頻、調(diào)頻立體聲幾個(gè)階段。
盡管調(diào)幅廣播的帶寬只有9kHz或10kHz，音質(zhì)無(wú)法與調(diào)頻立體聲相比，但是由于調(diào)幅廣播發(fā)展時(shí)間最久，全球標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一，在任何地方購(gòu)買的收音機(jī)在全球各地都能使用，接收工具簡(jiǎn)單，而且可以方便地進(jìn)行室內(nèi)、外的便攜接收與車、船中的移動(dòng)接收。因此至今它仍然是世界上使用最廣泛的廣播媒體。
由于調(diào)制廣播的競(jìng)爭(zhēng)，音、視頻數(shù)字化的發(fā)展，傳媒手段的多樣化和九十年代開始的全球數(shù)字化浪潮，使許多廣播機(jī)構(gòu)認(rèn)識(shí)到，調(diào)幅廣播必須數(shù)字化才能適應(yīng)競(jìng)爭(zhēng)日益激烈的傳媒環(huán)境，紛紛開始了數(shù)字調(diào)幅廣播的試驗(yàn)。
目前，歐洲和北美的一些國(guó)家均研制了DRM接收設(shè)備，這些接收設(shè)備更接近于專業(yè)接收設(shè)備，主要采用計(jì)算機(jī)插板方式，絕大多數(shù)的解調(diào)、解碼工作均由基于DSP和計(jì)算機(jī)CPU的軟件完成，它們具有便于軟件更新，可以方便適應(yīng)不同標(biāo)準(zhǔn)和新業(yè)務(wù)，便于在線測(cè)試，可以方便地使用各種分析工具等優(yōu)點(diǎn)。
我國(guó)在數(shù)字廣播領(lǐng)域與國(guó)際完全同步，國(guó)內(nèi)已經(jīng)有了類似的產(chǎn)品，水平與國(guó)外產(chǎn)品沒(méi)有明顯的差距。
DRM系統(tǒng)已基本成熟，即將進(jìn)入實(shí)施階段。但是，一項(xiàng)新技術(shù)能否在全球推廣，技術(shù)本身的先進(jìn)性與可行性雖是前提，卻遠(yuǎn)非決定因素，市場(chǎng)條件和消費(fèi)者的接受程度十分關(guān)鍵。歷史上已經(jīng)有不少成功的經(jīng)驗(yàn)與失敗的教訓(xùn)，DRM也把實(shí)施問(wèn)題看作為嚴(yán)重挑戰(zhàn)。為使DRM取得成功，需要處理好三個(gè)關(guān)鍵性因素，即廣播機(jī)構(gòu)/網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行者、接收機(jī)制造商與聽眾之間的關(guān)系。
為軟件無(wú)線電技術(shù)載體的軟件無(wú)線電電臺(tái)是“用軟件定義波段、調(diào)制方式、信號(hào)波形的電臺(tái)。信號(hào)波形由數(shù)字信號(hào)采樣產(chǎn)生，用寬帶的數(shù)模轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，可能還要由中頻上變頻到射頻。類似地，接收機(jī)使用寬帶的模數(shù)轉(zhuǎn)換器獲得該軟件無(wú)線電電臺(tái)節(jié)點(diǎn)所有波段的信號(hào)。接收機(jī)用通用處理器上的軟件完成信號(hào)的提取，下變頻和解調(diào)。”（約瑟夫?米托拉給軟件無(wú)線電電臺(tái)做的定義。）
理想的軟件無(wú)線電電臺(tái)應(yīng)該擁有在全頻帶工作的能力，具有極大的靈活性，任何功能的改變或增加都可以通過(guò)軟件升級(jí)來(lái)完成。由于實(shí)際條件的限制，比如寬帶前端射頻模塊的性能不夠理想、寬帶A/D/A的工作帶寬和采樣速率有限、DSP的處理能力不足、總線數(shù)據(jù)受限等，導(dǎo)致在目前的技術(shù)條件下無(wú)線實(shí)現(xiàn)上述理想軟件無(wú)線電系統(tǒng)。為了使得軟件無(wú)線電技術(shù)可以應(yīng)用于實(shí)踐，就在理想軟件無(wú)線電系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加了若干限制條件，使得軟件無(wú)線電犧牲了一些靈活性，換來(lái)了可實(shí)現(xiàn)性。
軟件無(wú)線電技術(shù)一經(jīng)提出就被認(rèn)為是無(wú)線電領(lǐng)域的一場(chǎng)革命，近年來(lái)“軟件無(wú)線電”的思想已經(jīng)滲透進(jìn)入了儀器儀表、自動(dòng)控制、信號(hào)處理等諸多領(lǐng)域。我國(guó)在這一領(lǐng)域的研究也得取了顯著的成果。
將軟件無(wú)線電技術(shù)與數(shù)字廣播技術(shù)結(jié)合在一起，對(duì)于數(shù)字廣播技術(shù)發(fā)展和數(shù)字廣播設(shè)備的推廣具有巨大的推動(dòng)作用。
參考文獻(xiàn)
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關(guān)鍵詞:SDR3G DSPFPGA
中圖分類號(hào):TN91文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1007-3973 (2010) 01-053-02
1無(wú)線電的發(fā)展歷程
無(wú)線電的發(fā)展過(guò)程是:模擬電路發(fā)展到數(shù)字電路;分立器件發(fā)展到集成器件;固定集成器件到可編程器件;小規(guī)模集成到超大規(guī)模集成器件;單模式、單波段、單功能發(fā)展到多模式、多波段、多功能;各自獨(dú)立的專用硬件的實(shí)現(xiàn)發(fā)展到利用通用的硬件平臺(tái)和個(gè)性的編程軟件的實(shí)現(xiàn)。20世紀(jì)80年代,隨著移動(dòng)通信系統(tǒng)的領(lǐng)域的擴(kuò)大和技術(shù)復(fù)雜度的不斷提高,為了克服技術(shù)復(fù)雜度帶來(lái)的問(wèn)題和滿足應(yīng)用多樣性的需求,特別是軍事通信對(duì)寬帶技術(shù)的需求,提出在通用硬件基礎(chǔ)上利用不同軟件編程的方法--軟件無(wú)線電,把無(wú)線電的功能和業(yè)務(wù)從硬件的束縛中解放出來(lái)。
在1992年5月在美國(guó)通信系統(tǒng)會(huì)議上,Jeseph Mitola(約瑟夫•米托拉)首次提出了“軟件無(wú)線電”(Software Defined Radio,SDR)的概念。1995IEEE通信雜志,出版了軟件無(wú)線電專集。同年美國(guó)軍方提出了軍用的Speakeasy計(jì)劃,即“易通話”計(jì)劃,這個(gè)計(jì)劃主要目標(biāo)是設(shè)計(jì)美軍新一代無(wú)線電戰(zhàn)術(shù)電臺(tái),這種電臺(tái)具有多種模式、多種速率、多種調(diào)制方式,多種接口方式和多種信息安全方式。軟件無(wú)線電在過(guò)去的幾年中從軍方的研究逐漸被民間商用移動(dòng)通信領(lǐng)域所重視,特別是多頻段、多用戶、多模式兼容及互聯(lián)系統(tǒng),對(duì)于未來(lái)移動(dòng)通信技術(shù)特別是在我國(guó)3G通信之中的運(yùn)用將會(huì)起到很關(guān)鍵的作用。
2SDR的概念、體系和特點(diǎn)
軟件無(wú)線電是在一個(gè)開放的公共硬件平臺(tái)上利用不同的可編程的軟件方法實(shí)現(xiàn)所需要的無(wú)線電系統(tǒng)。理想的軟件無(wú)線電系統(tǒng)是一種全部可軟件編程的無(wú)線電,并以無(wú)線電平臺(tái)具有最大的靈活性為特征。全部可編程包括射頻波段,信道接入方式和信道調(diào)制。
理想的軟件無(wú)線電主要由天線、射頻前端、寬帶A/D和D/A轉(zhuǎn)換器、通用或?qū)Ｓ脭?shù)字信號(hào)處理器以及各種軟件組成。理想的軟件無(wú)線電的組成結(jié)構(gòu)如圖1所示:
圖1 理想的軟件無(wú)線電系統(tǒng)
SDR的特點(diǎn)
(1) 可重構(gòu)性,即系統(tǒng)功能隨著需求而改變的能力。軟件無(wú)線電必須在軟件和硬件兩方面都支持系統(tǒng)重構(gòu),才具有通過(guò)改變所運(yùn)行的軟件來(lái)定義系統(tǒng)功能的能力。
(2) 靈活性。即系統(tǒng)在不改變軟件和硬件結(jié)構(gòu)的條件下,對(duì)可重構(gòu)的適應(yīng)能力。軟件無(wú)線電必須能夠被精確配置成各種不同的虛擬設(shè)備,還要支持不斷涌現(xiàn)的新技術(shù)和新功能。
(3) 模塊化。即將定義系統(tǒng)的各個(gè)任務(wù)分解為相互獨(dú)立的軟件和硬件模塊,這些模塊通過(guò)接口以邏輯的方式連接起來(lái)形成所需要的系統(tǒng)功能。
3SDR在3G中的關(guān)鍵技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)
3.1A/D轉(zhuǎn)換技術(shù)
軟件無(wú)線電的信號(hào)接收原理如圖2.天線接收信號(hào)經(jīng)放大,濾波和混頻將射頻(RF)信號(hào)變換到中頻(IF),經(jīng)過(guò)一級(jí)抗混迭帶通濾波后由A/D轉(zhuǎn)換器在中頻進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換,在由數(shù)字下變頻器(DDC)將IF抽樣信號(hào)變換為DSP芯片可直接處理的數(shù)字基帶信號(hào),DSP完成各種所需的信號(hào)處理,并將處理結(jié)果送至用戶終端。發(fā)射過(guò)程與此類似,DSP處理后的信號(hào)經(jīng)插值處理變換到IF,再經(jīng)過(guò)D/A轉(zhuǎn)換,IF/RF變換后由天線發(fā)射出去。
圖2基于軟件無(wú)線電的信號(hào)接收原理
根據(jù)Nyquist采樣定理:采樣速率至少是模擬信號(hào)最高頻率的2倍,才能保證原信號(hào)被無(wú)失真的還原。因此要求大輸入信號(hào)的帶寬需要A/D轉(zhuǎn)換器有很高的采樣頻率.另外,有多路信號(hào)間的遠(yuǎn)近效應(yīng)而要求A/D轉(zhuǎn)換器有很大的動(dòng)態(tài)范圍和取樣精度。目前基于軟件無(wú)線電的采樣技術(shù)有:過(guò)采樣技術(shù)、正交采樣技術(shù)、帶通采樣技術(shù)、并行A/D轉(zhuǎn)換技術(shù)。其中過(guò)采樣技術(shù)不僅可以降低前級(jí)混疊濾波器,也可以有效提高A/D轉(zhuǎn)換的信噪比。而并行A/D轉(zhuǎn)換采樣可以有效提高采樣分辨率。
不管采用哪一種采樣技術(shù),采樣頻率越高,可恢復(fù)的帶寬潛力越大。因此軟件無(wú)線電技術(shù)實(shí)現(xiàn)的難題和關(guān)鍵點(diǎn)就是A/D轉(zhuǎn)換器的速率和動(dòng)態(tài)范圍。理想的SDR,A/D變換器的動(dòng)態(tài)范圍應(yīng)該在100-120db或者16-20位。最大輸入信號(hào)頻率在1Ghz和5GHz之間。但是以現(xiàn)在的技術(shù)發(fā)展水平,不可能達(dá)到這個(gè)要求。目前A/D轉(zhuǎn)換器的發(fā)展趨勢(shì)是低功率損耗的單片A/D轉(zhuǎn)換器,但是其分辨率的進(jìn)步相對(duì)于采樣速率的進(jìn)步要緩慢的多。但是隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,將超導(dǎo)和光采樣技術(shù)應(yīng)用于A/D轉(zhuǎn)換器,已經(jīng)成為未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì),其中“快速單通量”RSFFQ是最具突破性的一項(xiàng)技術(shù),該技術(shù)基于超導(dǎo)基本量子機(jī)械特性,說(shuō)明了離散的量化形式中存在著磁通。在該技術(shù)中,單磁通量子脈沖代表二進(jìn)制值。因?yàn)橐粋€(gè)完整的單磁通量子代表一個(gè)脈沖,所以這種技術(shù)的性能受到輸入信號(hào)最大轉(zhuǎn)速率的嚴(yán)格限制。因此可以通過(guò)對(duì)處理速度與分辨率進(jìn)行折衷的方法來(lái)達(dá)到最佳技術(shù)性能。
3.2高速處理模塊DSP或FPGA
SDR能否有效實(shí)現(xiàn)取決于高速處理模塊的數(shù)據(jù)處理速度和精度。傳統(tǒng)的無(wú)線電設(shè)計(jì)可采用ASIC、DSP和FPGA器件的組合加以實(shí)現(xiàn),而在軟件無(wú)線電設(shè)計(jì)過(guò)程之中 ,DSP、FPGA和ASIC之間的功能劃分也在發(fā)生變化。ASIC逐漸提供更多的可編程功能,而DSP和FPGA則開始具備ASIC的傳統(tǒng)處理功能,三者之間的界限正變得日益模糊。因此,設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)軟件無(wú)線電時(shí),通常參照以下原則:(1)ASIC只需提供可以接受的可編程性和集成水平,通常即可為指定的功能提供最佳解決方案。(2)FPGA可為高度并行或涉及線性處理的高速信號(hào)處理功能提供最佳的可編程解決方案。(3)DSP可為涉及復(fù)雜分析或決策分析的功能提供最佳可編程解決方案。例如?北京艾科瑞德科技有限公司于2007年推出的應(yīng)用解決方案FFT-SDR-V4。它采用了美國(guó)德州儀器公司最高運(yùn)算能力的DSP和Xinlinx高容量的FPGA(2000萬(wàn)門),解決了軟件無(wú)線電發(fā)展中的瓶頸技術(shù)―信號(hào)處理的運(yùn)算能力問(wèn)題。
FFT-SDR-V4高性能軟件無(wú)線電解決方案集成了4路實(shí)時(shí)信號(hào)采集通道(每個(gè)通道105M, 14bit)和2路信號(hào)生成通道(每路160M, 16bit);同時(shí)配備了2顆Xilinx XC4VLX60 FPGA(800-2000萬(wàn)門)和TI TMS320C6416(1G)高速DSP芯片共同構(gòu)成了高速實(shí)時(shí)信號(hào)處理單元;標(biāo)準(zhǔn)cPCI接口,兼容PCI2.2 64位/66MHz;6U標(biāo)準(zhǔn)尺寸;這些結(jié)構(gòu)提供了強(qiáng)大的實(shí)時(shí)信號(hào)吞吐、處理和傳輸能力,是當(dāng)今軟件無(wú)線電的最佳解決方案之一。
4SDR在3G中的應(yīng)用前景
隨著近年來(lái)軟件無(wú)線電技術(shù)的高速發(fā)展和逐漸成熟,全軟件無(wú)線電將占據(jù)未來(lái)移動(dòng)通訊系統(tǒng)的核心位置,因?yàn)樗梢允瓜到y(tǒng)開發(fā)者完全通過(guò)軟件來(lái)靈活地配置和升級(jí)無(wú)線通信系統(tǒng),從而降低成本和更加快速地應(yīng)對(duì)市場(chǎng)的變化,例如從EDGE 升級(jí)到EDGE Evolution。Octasic公司近期公布了它的首款基于軟件無(wú)線電平臺(tái)的GSM,EDGE 和EDGE Evolution 的基站收發(fā)機(jī)(BTS)解決方案Vcolla-BTS,該產(chǎn)品應(yīng)用了該公司突破性的數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)。而英飛凌科技股份公司近日與SkyTerra和TerreStar 網(wǎng)絡(luò)公司聯(lián)合宣布共同開發(fā)全球首款基于英飛凌的創(chuàng)新軟件無(wú)線電(SDR)技術(shù)的多制式移動(dòng)通信平臺(tái)。這種突破性技術(shù)能夠讓用戶采用成本相當(dāng)于陸地蜂窩移動(dòng)通信終端的大眾市場(chǎng)手機(jī),在北美地區(qū)隨時(shí)隨地建立通信。基于SDR技術(shù)的衛(wèi)星―陸地手機(jī),可支持多種蜂窩和衛(wèi)星通信制式,其中包括GSM、 GPRS、EDGE、WCDMA、HSDPA、HSUPA和 GMR1- 2G/3G等。
SDR使得系統(tǒng)具有靈活性和適應(yīng)性,能夠讓不同的網(wǎng)絡(luò)接口和空中接口共存,能夠支持采用不同空中接口的多模式手機(jī)和基站。隨著SDR和3G技術(shù)的不斷成熟,在不久的將來(lái),新一代移動(dòng)通信技術(shù)可以提供更有效的多種業(yè)務(wù),最終實(shí)現(xiàn)商業(yè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)、局域網(wǎng)、 藍(lán)牙、廣播、電視衛(wèi)星通信的無(wú)縫銜接并相互兼容。
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Sun Guangdong
（Daqing Radio Monitoring Station，Daqing 163311，China）
摘要： 軟件無(wú)線電是將硬件作為無(wú)線通信的基本通用平臺(tái)，用軟件實(shí)現(xiàn)盡可能多的無(wú)線通信功能。它被視為繼模擬和數(shù)字技術(shù)后的又一次電子技術(shù)革命。未來(lái)理想的網(wǎng)絡(luò)將是一個(gè)統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)，這個(gè)網(wǎng)絡(luò)會(huì)容納多種協(xié)議與標(biāo)準(zhǔn)，將對(duì)各種傳播環(huán)境與物理介質(zhì)進(jìn)行適應(yīng)，還有更加開放的接口需要其來(lái)提供，所以軟件無(wú)線電將會(huì)有更加廣闊的發(fā)展前景。
Abstract: Software radio takes hardware as the basic common platform of wireless communications, and uses software to achieve wireless communications as much as possible. It is seen as another revolution in electronic technology following the analog and digital technology. Ideal future network will be a unified network which will accommodate a variety of protocols and standards, will adapt to the mass media and physical environment, as well as will provide a more open interface requires, so software radio will have a more broad development prospect.
關(guān)鍵詞： 軟件無(wú)線電 射頻天線 DSP數(shù)字處理 高性能總線技術(shù)
Key words: software radio；RF antenna；DSP digital processing；high-performance bus technology
中圖分類號(hào)：TP39 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1006-4311（2011）19-0170-01
0引言
在1992年5月的美國(guó)電信系統(tǒng)會(huì)議中美國(guó)科學(xué)家Joe.Mitola首次對(duì)軟件無(wú)線電（Software Radio）作了明確定義：將硬件作為無(wú)線通信的基本通用平臺(tái)，用軟件實(shí)現(xiàn)盡可能多的無(wú)線通信功能其具有開放性、靈活性的特點(diǎn)，它采用的是模塊化設(shè)計(jì)原則，其結(jié)構(gòu)為開放的ISO/OSI體系，同時(shí)它也可編程、可移植，支持多模式、高速率、寬頻段的無(wú)線通信。
1軟件無(wú)線電面臨的技術(shù)挑戰(zhàn)
近些年，軟件無(wú)線電技術(shù)有了一定的發(fā)展，然而仍然存在很多技術(shù)難題，如射頻天線、DSP數(shù)字處理及高性能總線等問(wèn)題。可以說(shuō)這些技術(shù)決定著軟件無(wú)線電的發(fā)展和實(shí)現(xiàn)。
1.1 射頻天線軟件無(wú)線電系統(tǒng)的理想狀態(tài)是天線部分應(yīng)對(duì)整個(gè)無(wú)線通信頻段都有覆蓋，它的主要特點(diǎn)是頻率高、帶寬。我們能夠利用智能天線與多頻段組合式天線將其實(shí)現(xiàn)。智能天線的理念是：天線利用若干高增益的動(dòng)態(tài)窄波束對(duì)多個(gè)用戶分別進(jìn)行跟蹤，窄波束對(duì)準(zhǔn)期望用戶，波瓣零點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)期望信號(hào)以外的干擾信號(hào)，從而得到最大的信干比。多頻段組合式天線是在全頻段甚至每個(gè)頻段使用幾付天線組合起來(lái)以形成寬帶天線。寬帶天線被視為是實(shí)現(xiàn)理想軟件無(wú)線電系統(tǒng)的最佳天線方案。近一些年發(fā)展的微機(jī)電系統(tǒng)器件被高度小型化，能夠當(dāng)作小型開關(guān)來(lái)代替天線中體積大、成本高的真空繼電器、二極管及超寬帶場(chǎng)效應(yīng)晶體管，是促使寬帶可重構(gòu)天線設(shè)計(jì)得以實(shí)現(xiàn)的一項(xiàng)突破性技術(shù)。MENS技術(shù)的應(yīng)用將使WB和UWB天線的體積和成本降低多個(gè)數(shù)量級(jí)。
1.2 DSP數(shù)字處理技術(shù)在軟件無(wú)線電發(fā)展中，DSP的限制作用已經(jīng)成為瓶頸問(wèn)題，DSP數(shù)據(jù)處理精度與處理速度和軟件無(wú)線電臺(tái)的實(shí)現(xiàn)與否有直接關(guān)系。現(xiàn)在，數(shù)字信號(hào)處理及數(shù)字控制的方案大概包含：數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）、可編程邏輯器件（FPGA）、可由參數(shù)控制的硬件電路、用戶定制集成電路（ASIC）。對(duì)于以上四種方法，可編程性能為DSP最高，后者依次降低，ASIC不具編程能力；運(yùn)算速度則相反，以ASIC為最高，DSP最低；功耗以DSP為最高，ASIC最低。在軟件無(wú)線電的設(shè)計(jì)中，要綜合考慮器件性能和特點(diǎn)，構(gòu)架可編程性能高、運(yùn)算速度快、功耗低的系統(tǒng)。另外，虛擬無(wú)線電（Virtual Radios）也是可供選擇的一種方法，其思想是把高速ADC當(dāng)作模擬和數(shù)字的接口，以高性能的工作站硬件作為處理器的核心。該方案就使用戶能夠?qū)ぷ髡镜能浖c硬件加以運(yùn)用從而對(duì)新的算法進(jìn)行設(shè)計(jì)，而且能夠使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)方便地在工作站上進(jìn)行。
1.3 高速總線技術(shù)總線資源也是在軟件無(wú)線電硬件平臺(tái)中，總線資源也是特別重要的，總線資源對(duì)數(shù)字器件之間傳輸數(shù)據(jù)的能力起著決定性的作用。若沒(méi)有足夠的總線的帶寬，那么整個(gè)平臺(tái)的處理能力將會(huì)受到嚴(yán)重影響。通用總線有VME總線與PCI總線兩種類型，在這兩種類型中，VME總線是軟件無(wú)線電的最佳選擇，因?yàn)樗鼡碛凶畛墒斓募夹g(shù)、具有最好的通用性、得到最廣泛的支持。然而，目前這兩種總線形式處理高速?gòu)?fù)雜系統(tǒng)的的能力比較緊張的問(wèn)題凸現(xiàn)出來(lái)了。當(dāng)前，一些公司已對(duì)專用總線類型進(jìn)行了開發(fā)，而且在軟件無(wú)線電的通用硬件平臺(tái)上已經(jīng)得到應(yīng)用。比如加拿大Spectrum Signals Processing 公司開發(fā)的SONANO總線支持高于 400 Mbit/s的全雙工數(shù)據(jù)傳輸。設(shè)計(jì)中，估測(cè)總線能力需求時(shí)涉及到的方面有：硬件平臺(tái)上詳細(xì)的任務(wù)分配及整個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流量的分析，因此必須做認(rèn)真仔細(xì)的考慮。
2無(wú)線電軟件的應(yīng)用和優(yōu)點(diǎn)
如今，軟件無(wú)線電的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，在蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)中軟件無(wú)線電的應(yīng)用也是一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)。如我國(guó)的第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)TD―SCDMA中就結(jié)合了軟件無(wú)線電、智能天線、全質(zhì)量話音壓縮編碼技術(shù)與聯(lián)合檢測(cè)技術(shù)等新通信技術(shù)。蜂窩基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)以合適的軟件無(wú)線電技術(shù)為基礎(chǔ)，他可以利用安裝新軟件進(jìn)行升級(jí)，這與配置新硬件相比更廉價(jià)、更迅速，同時(shí)也使得數(shù)字通信更迅速地進(jìn)入市場(chǎng)，提高頻譜的利用率。在無(wú)線電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，軟件無(wú)線電的作用也越來(lái)越重要。在達(dá)到一定精度的前提下，與利用硬件來(lái)實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)、測(cè)向等功能相比較，軟件無(wú)線電的能夠大大節(jié)省資金。例如，華日公司的小型監(jiān)測(cè)系統(tǒng)則成功運(yùn)用了軟件無(wú)線電技術(shù)。跟蹤新技術(shù)的能力是軟件無(wú)線電最大的優(yōu)點(diǎn)。對(duì)于目前無(wú)線通信系統(tǒng)的技術(shù)，其應(yīng)用與數(shù)字通信相比已經(jīng)非常落后了。這在很大程度上是因?yàn)榻?jīng)費(fèi)的問(wèn)題與時(shí)間的問(wèn)題，包括配置底層的基礎(chǔ)設(shè)備來(lái)完成特殊的空中標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置。因?yàn)橘Y金投入很大，不可能經(jīng)常對(duì)設(shè)備升級(jí)，因此新技術(shù)應(yīng)用大約會(huì)滯后10年。軟件無(wú)線電消除了需要預(yù)先定義空中接口標(biāo)準(zhǔn)的大量工作，它僅需要一個(gè)接口定義及應(yīng)用程序接口。進(jìn)而使軟件的運(yùn)行可以在不同的操作平臺(tái)上進(jìn)行，而且使無(wú)線電設(shè)備可以對(duì)必要的軟件進(jìn)行下載。理想中的軟件無(wú)線電還能夠適用于任意一種調(diào)制器、編碼器、指定信道帶寬的射頻信道協(xié)議。
3結(jié)束語(yǔ)
軟件無(wú)線電是現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)、超大規(guī)模集成電路和數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)在無(wú)線電通信應(yīng)用的產(chǎn)物。軟件無(wú)線電的通用性和靈活性決定了它的發(fā)展將在一定程度上決定或改變無(wú)線通信發(fā)展的方向，它將使無(wú)線通信具有更大市場(chǎng)價(jià)值和發(fā)展前景。
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關(guān)鍵詞：軟件無(wú)線電；信道化；技術(shù)研究
無(wú)線通信技術(shù)經(jīng)過(guò)了長(zhǎng)期的發(fā)展之后得到了迅猛的發(fā)展，如今無(wú)論是在軍用還是民用技術(shù)上，各個(gè)頻段的系統(tǒng)和模式都得到了改進(jìn)，為人們提供了多樣服務(wù)，滿足各種需求。對(duì)于無(wú)線通信的頻段和模式的研究也沒(méi)有停止過(guò)，如軟件無(wú)線電的開放體系結(jié)構(gòu)等，硬件的軟件工作平臺(tái)等，相關(guān)研究者對(duì)如何使系統(tǒng)功能具備更好的靈活性和適應(yīng)性進(jìn)行了論證和研究。
1.軟件無(wú)線電概述
軟件無(wú)線電是將硬件作為無(wú)線通信的平臺(tái)，將無(wú)線和個(gè)人通信功能納入到平臺(tái)中，使得不同的信息能夠通過(guò)不同體制的通信網(wǎng)加以傳遞，實(shí)現(xiàn)信息的互聯(lián)互通，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的發(fā)展，從最初的模擬信號(hào)發(fā)展到當(dāng)代的數(shù)字信號(hào)、移動(dòng)信號(hào)，其展現(xiàn)的優(yōu)勢(shì)主要包括，能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的通用，功能的靈活應(yīng)用，改進(jìn)和升級(jí)系統(tǒng)得到了保證，不同的通信系統(tǒng)之間可以進(jìn)行良好的具有復(fù)用性的通信。軟件無(wú)線電將對(duì)硬件的依賴轉(zhuǎn)變到獨(dú)立通信，具有很好的復(fù)用性。
軟件無(wú)線電的關(guān)鍵技術(shù)是具有計(jì)算密集型等特點(diǎn)的。與數(shù)字和模擬信號(hào)的轉(zhuǎn)換以及計(jì)算速度、運(yùn)算量等方式相關(guān)聯(lián)，總體目標(biāo)是建立通用的可編程的硬件平臺(tái)，在平臺(tái)中，多種信號(hào)波形和傳輸形式得到了不同的軟件模塊的互聯(lián)互通的幫助，對(duì)需求進(jìn)行了最大限度的滿足。一個(gè)軟件接收機(jī)可以適應(yīng)多種信號(hào)傳輸協(xié)議和調(diào)制波形，能夠靠近天線，靈活處理軟件。從當(dāng)前的軟件無(wú)線電的關(guān)鍵技術(shù)的內(nèi)容來(lái)看，主要包括了開放式的總線結(jié)構(gòu)、寬帶多頻段的天線，高速率的才有那個(gè)精度，高速度的信號(hào)處理標(biāo)準(zhǔn)，數(shù)字變頻濾波以及二次采樣，系統(tǒng)的數(shù)字處理運(yùn)算等。
2.軟件無(wú)線電基礎(chǔ)理論
對(duì)于軟件無(wú)線電研究的基礎(chǔ)思想，是利用天線的射頻模擬的信號(hào)，進(jìn)行數(shù)字化的天線感應(yīng)。將計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)流進(jìn)行信號(hào)處理后，得到關(guān)于軟件的各種功能的可擴(kuò)展性和環(huán)境的適應(yīng)性。軟件無(wú)線電要面對(duì)的往往是對(duì)模擬信號(hào)的采樣，對(duì)軟件無(wú)線電的基本理論基礎(chǔ)要涉及采樣定理，包括帶通信號(hào)。帶通信號(hào)的采樣定理允許在一個(gè)頻帶上進(jìn)行不同頻帶的信號(hào)的混疊。在需要對(duì)中心頻率的帶通信號(hào)進(jìn)行采樣的同時(shí)，要先對(duì)抗混疊濾波器進(jìn)行采用。
軟件無(wú)線電覆蓋的頻率范圍可以采用中頻采樣的方法進(jìn)行數(shù)字化的覆蓋.這種方法是將模擬的中頻信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化，然后在體制的范圍內(nèi)作出超外差的接受，經(jīng)過(guò)改變頻率的數(shù)字化信號(hào)的方法，保證信號(hào)中心的頻率是固定的。
對(duì)于軟件無(wú)線電中的數(shù)字信號(hào)的交換理論的研究：實(shí)信號(hào)的頻譜一般具有共軛的對(duì)稱性。實(shí)行的正負(fù)分量是對(duì)稱的，但是相位的分量是缺失的，由正頻部分和負(fù)頻信號(hào)形成信號(hào)往往不會(huì)丟失信息和產(chǎn)生虛假信號(hào)，但是正頻得到的信號(hào)是含有正頻能量的，被稱為復(fù)信號(hào)。
真實(shí)的窄帶信號(hào)可以用解析信號(hào)來(lái)進(jìn)行表示，解析主要用于數(shù)學(xué)的分析，得到的結(jié)論是要實(shí)現(xiàn)階躍的濾波器是較難的。但是在基帶信號(hào)的作用下就較為容易，對(duì)于模擬方法實(shí)現(xiàn)窄帶信號(hào)的正交交換，缺點(diǎn)在于需要兩個(gè)正交的本振信號(hào)進(jìn)行虛假信號(hào)的制作。
數(shù)字混頻的正交交換需要先將模擬信號(hào)進(jìn)行數(shù)字的形成，然后將兩個(gè)正交的本振序列加以相乘，得到數(shù)字低通的濾波。
3.軟件無(wú)線電信道化技術(shù)的研究
軟件無(wú)線電接受平臺(tái)的軟件，可以通過(guò)編程進(jìn)行接受，必須先指導(dǎo)信道的信號(hào)，然后采用被動(dòng)性的技術(shù)搜索到監(jiān)視設(shè)備，對(duì)持續(xù)時(shí)間短的突發(fā)跳頻等進(jìn)行全概率接受。當(dāng)今的數(shù)字化信道技術(shù)已經(jīng)不需要對(duì)信號(hào)條件進(jìn)行驗(yàn)證，其具有高信號(hào)的保真度和靈敏度，并且可以利用信號(hào)處理能力消除脈沖的重疊。
在實(shí)際環(huán)境中，利用到的雷達(dá)信號(hào)是十分密集的。多的可以達(dá)到數(shù)百萬(wàn)個(gè)，同一時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)如此多的信號(hào)，需要很廣的頻率覆蓋范圍，因此需要對(duì)任務(wù)量進(jìn)行后期的信號(hào)處理，并且提高信號(hào)處理后的準(zhǔn)確度和精確度，因此就要對(duì)接受的頻率信號(hào)進(jìn)行信道化的處理，采用正交和雙通道的數(shù)字接收機(jī)，加上并行的信道化電路，稀釋信號(hào)的密度，處理和接受雷達(dá)信號(hào)。將信號(hào)從高頻轉(zhuǎn)變到零中頻，保證信號(hào)的特征信息。
信道化接收機(jī)屬于電子截獲接收機(jī)，用戶通信信號(hào)和雷達(dá)信號(hào)的街區(qū)，截取率高，靈敏度高，能夠?qū)崿F(xiàn)超寬帶的動(dòng)態(tài)偵察，還能對(duì)多個(gè)信號(hào)進(jìn)行截獲。
數(shù)字信道化是將數(shù)字信號(hào)均分為多個(gè)頻帶信號(hào)進(jìn)行輸入，采用采樣數(shù)據(jù)分解的方法，將多路低速率的數(shù)據(jù)進(jìn)行采樣，輸出對(duì)應(yīng)不同的頻帶。使用到的設(shè)備包括多相濾波器、頻譜搬移器等等。
使用數(shù)字式信道化的接收機(jī)是射頻分割信道等放在濾波器內(nèi)，成為電路易于處理的頻帶，將信號(hào)數(shù)字化，編程數(shù)據(jù)有產(chǎn)生頻率信息傅里葉變換。
對(duì)于信道化的信道搬遷，使用數(shù)字濾波器濾除所有的鄰道的干擾后，使用信道化功能，對(duì)數(shù)字的信道化濾波進(jìn)行解決。將無(wú)限通信中的硬件和高速數(shù)據(jù)流不匹配的情況，降低射頻采用的頻率，處理軟件無(wú)線電的帶寬的問(wèn)題，提高不同信號(hào)的適應(yīng)性和采樣率，在相同的工作頻率范圍內(nèi)的盲足的數(shù)量上進(jìn)行減少，減少簡(jiǎn)化的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，對(duì)頻率高的射頻信號(hào)進(jìn)行采樣，應(yīng)取得較低的變頻率，避免采樣量化的信噪比的產(chǎn)生。
隨著采樣速率提高，后續(xù)信號(hào)的處理可能出現(xiàn)速度跟不上的問(wèn)題，因此采用同步解決條算法可以計(jì)算技術(shù)吞吐率的數(shù)量，解決吞吐率較高的問(wèn)題。例如采用降速處理的方法，轉(zhuǎn)換數(shù)字的變頻技術(shù)，使用數(shù)字下變頻技術(shù)處理多速率的信號(hào)。
4.軟件無(wú)線電中的信道化技術(shù)展望
軟件無(wú)線電系信道化技術(shù)一直是通信領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)，高效地實(shí)現(xiàn)信道化過(guò)程是統(tǒng)和寬帶數(shù)字接收機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)之一，得益于濾波器組等相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，包含了在接收帶寬內(nèi)的單個(gè)或多個(gè)相互獨(dú)立的子帶信號(hào)，涉及的內(nèi)容包括：?jiǎn)瓮ǖ佬诺阑夹g(shù)、多通道信道化技術(shù)、采樣率轉(zhuǎn)換的高效結(jié)構(gòu)等等，基于GoertZel濾波器的改進(jìn)結(jié)構(gòu)圍繞軟件無(wú)線電中的信道化技術(shù)，通過(guò)與寬帶數(shù)字將存在的混頻序列的頻點(diǎn)位置相對(duì)固定的問(wèn)題加以解決，用于提取號(hào)以便于后端的基帶處理。未來(lái)的發(fā)展，對(duì)于軟件無(wú)線電的信道化技術(shù)來(lái)說(shuō)，首先是要分析了解現(xiàn)有的寬帶數(shù)字下變頻典型結(jié)構(gòu)，比較分析變頻多相濾波結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)混頻，提高實(shí)時(shí)處理速度，并針對(duì)用G0ertzel濾波器程，發(fā)現(xiàn)新結(jié)構(gòu)的運(yùn)算量，其提出了一種先抽取、后濾波的方法，從而可以直接獲得精確調(diào)諧。由典型結(jié)構(gòu)的器材，其中M為抽取因子，對(duì)混頻序列的調(diào)諧頻率進(jìn)行多相濾波高效結(jié)構(gòu)以及接收盲區(qū)的不足的分析，通過(guò)與現(xiàn)有高效結(jié)構(gòu)的比較，針對(duì)子帶信號(hào)具有不同帶寬和任意位置分布的情況，提出了基于非均勻?yàn)V波器組的信道化方法來(lái)完成任意分布的、不同帶寬的子帶信號(hào)的信道化接收，通過(guò)與并行單通道數(shù)字下變頻技術(shù)的比較，可以發(fā)現(xiàn)：該方法具有較低的運(yùn)算復(fù)雜度和硬件復(fù)雜度。
結(jié)合新結(jié)構(gòu)具有適中的硬件復(fù)雜度，利用所設(shè)計(jì)的幾乎完全重構(gòu)濾波器組，使得重構(gòu)信號(hào)的誤差控制在很小的范圍。實(shí)現(xiàn)了多標(biāo)準(zhǔn)的寬帶衛(wèi)星鏈路，設(shè)計(jì)高效的原型濾波器中子帶信號(hào)的動(dòng)態(tài)接收和盲信道化接收，獲取混頻序列頻點(diǎn)位置的靈活性。
嘗試采用FPGA和DsP等器件，將改進(jìn)的clc濾波器和內(nèi)插多項(xiàng)式濾波器，并嘗試從硬件上實(shí)現(xiàn)信道化結(jié)多通道接收，用不同的方法來(lái)確定所需設(shè)計(jì)的濾波器組的子信道數(shù)目，更好地實(shí)現(xiàn)無(wú)理數(shù)的采樣率轉(zhuǎn)換。
針對(duì)濾波器存在的不足，提出一種改進(jìn)的Rs濾波器新結(jié)構(gòu)，在獲得好的通阻滯特性的前提下獲得具備多模式、多標(biāo)準(zhǔn)的通信能力，結(jié)構(gòu)強(qiáng)調(diào)高度的調(diào)制濾波器組的信道化方法，簡(jiǎn)化不同的非均勻?yàn)V波器組的設(shè)計(jì)方法，來(lái)完成非均勻分布的、不同帶寬的子帶信號(hào)的信道化接收。
關(guān)鍵詞：SDR；汽車無(wú)線電；DRM
自Joseph Mitola于20世紀(jì)90年代初提出了軟件無(wú)線電(sDR)的概念以來(lái)，它一直是人們關(guān)注和研究的焦點(diǎn)。SDR為無(wú)線應(yīng)用的設(shè)計(jì)者解決了很多問(wèn)題。大多數(shù)這類問(wèn)題與無(wú)線廣播為了實(shí)現(xiàn)全球運(yùn)作必須支持的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)量有關(guān)，并且，同樣重要的是，與支持這些多重標(biāo)準(zhǔn)的成本有關(guān)。
本文說(shuō)明多重標(biāo)準(zhǔn)車用數(shù)字無(wú)線電接收機(jī)概念如何應(yīng)用于七種數(shù)字無(wú)線電標(biāo)準(zhǔn)：數(shù)字調(diào)幅廣播(DRM)；DRM+；數(shù)字音頻廣播(DAB)；DAB+；地面數(shù)字多媒體廣播(T－DMB)；高清調(diào)幅廣播(HD－radio AM)；高清調(diào)頻廣播(HD－radioFM)。
在可行并且高效的情況下，接收機(jī)使用針對(duì)每個(gè)數(shù)字無(wú)線電標(biāo)準(zhǔn)的完全嵌入式軟件來(lái)實(shí)施數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)，如濾波、解調(diào)、同步、糾錯(cuò)等。
sDR作為一個(gè)協(xié)處理器與汽車DSP系列配合使用，可用于超高品質(zhì)的AM／FM接收和音頻后處理。專用汽車DsP可提供高集成、強(qiáng)大、經(jīng)濟(jì)的模擬與數(shù)字解決方案，尤其適合汽車行業(yè)應(yīng)用。配合汽車DSP系列的協(xié)處理器概念如圖1所示。
協(xié)處理器概念加上高效數(shù)字無(wú)線電接收方案，使汽車DSP經(jīng)過(guò)實(shí)際驗(yàn)證的高性能AM／FM接收性能進(jìn)一步得
到擴(kuò)展，可提供高性能、靈活、高效的SDR并支持相同數(shù)字無(wú)線電標(biāo)準(zhǔn)的多個(gè)接收機(jī)，用于背景掃描、多音頻，數(shù)字應(yīng)用和視頻應(yīng)用。
數(shù)字調(diào)幅廣播
數(shù)字調(diào)幅廣播(DRM)是一種適合30MHz頻率以下的中、短、長(zhǎng)波數(shù)字無(wú)線電系統(tǒng)。它具有近FM的音響品質(zhì)，以及數(shù)字傳輸使用方便的特性，在AM方面的改進(jìn)也很突出。
DRM系統(tǒng)采用編碼正交頻分復(fù)用(cOFDM)技術(shù)。所有由數(shù)字編碼音頻產(chǎn)生的數(shù)據(jù)以及相關(guān)的信號(hào)數(shù)據(jù)均被分發(fā)，以跨越大量緊密排列的載波進(jìn)行傳輸。所有載波均包含在傳輸信道中。采用時(shí)間和頻率交織的方法來(lái)減輕多徑干擾所造成的衰減。OFDM和編碼的各種參數(shù)均可以更改，使DRM可以在很多不同的傳播環(huán)境中順利工作。
DRM的最大比特率是72kbps。
DRM系統(tǒng)利用MPEG-4高效高級(jí)音頻壓縮(HE-AAC+v2)，以低數(shù)據(jù)率提供高音頻質(zhì)量。此外，碼激勵(lì)線性預(yù)測(cè)編碼(cELP)和諧波矢量激勵(lì)編碼(HVXC)語(yǔ)音壓縮算法則以更低的數(shù)據(jù)率提供僅語(yǔ)音編程，如圖2所示。
DRM+
DRM+表示DRM的后續(xù)開發(fā)，它是波段Ⅰ和波段Ⅱ(FM波段)中數(shù)字無(wú)線電傳輸?shù)臉?biāo)準(zhǔn)。并且，OFDM可提供高效頻譜利用和無(wú)干擾移動(dòng)接收。憑借其95kHz帶寬，DRM+適合歐洲使用的100kHzFM模式，因此可以在波段Ⅱ的各個(gè)頻段中傳輸。
最大有效數(shù)據(jù)率高達(dá)每多路186kbps。采用MPEG-4 HE－AAC+音頻壓縮可以將最多4種不同的音頻流，包括另外的數(shù)據(jù)服務(wù)，甚至是視頻流集成到一個(gè)DRM+多路復(fù)用器上。該系統(tǒng)的總體視圖與DRM的相同，即DRM+可“平穩(wěn)”集成到DRM中。
數(shù)字音頻廣播
在20世紀(jì)80年代晚期設(shè)計(jì)數(shù)字音頻廣播(DAB)系統(tǒng)時(shí)，最初有五個(gè)目標(biāo)：提供CD品質(zhì)的無(wú)線電廣播；提供優(yōu)于FM的車內(nèi)接收品質(zhì)；更有效地使用頻譜；允許通過(guò)電臺(tái)名稱而不是頻率來(lái)調(diào)諧；最后是允許傳輸數(shù)據(jù)。
均源于DAB的DAB+和T-DMB已經(jīng)集成了MPEG-4 HE-AAC+v2音頻壓縮和帶額外交織的Reed－Solomon糾錯(cuò)編碼技術(shù)。
DAB+
DAB和DAB+之間的主要差別在于，DAB數(shù)字無(wú)線電廣播采用MPEG-2 Audio Layer Ⅱ音頻壓縮技術(shù)，而DAB＋采用MPEG－4HE-AAC+V2音頻壓縮技術(shù)。
HE-AAC+v2是AAC核心音頻壓縮的擴(kuò)展集。此擴(kuò)展集結(jié)構(gòu)允許使用三個(gè)依賴于比特率的選項(xiàng)：普通AAC，用
于高比特率；AAC和頻譜帶復(fù)制(sBR)，即HE-AAC，用于中比特率；AAC、SBR和偽立體聲(Ps)，即HE-AAC+v2，用于低比特率。
每個(gè)音頻超幀都在能夠?qū)崿F(xiàn)重新配置同步與管理的五個(gè)連續(xù)邏輯DAB幀中傳送。
源自原始系統(tǒng)Rs(255、245、t=5)的Reed-Solomon RS(120，110，t=5)截短碼應(yīng)用于每個(gè)音頻超幀的110字節(jié)部分，以生成一個(gè)錯(cuò)誤保護(hù)包。外部(解)交織器可被120列的區(qū)塊(解)交織器視為一行。DAB+系統(tǒng)的框圖如圖3所示。
T－DMB
根據(jù)ETSI EN 300 401標(biāo)準(zhǔn)，T-DMB也是基于傳統(tǒng)的DAB傳輸系統(tǒng)。這意味著通過(guò)向現(xiàn)有DAB系統(tǒng)增加一個(gè)T－DMB視頻編碼器，DAB傳輸即可用于T－DMB傳輸。由于在同一個(gè)系統(tǒng)上提供T－DMB和DAB，因此T－DMB設(shè)備不僅可以接收T-DMB多媒體服務(wù)，還可接收DAB音頻服務(wù)。
T－DMB針對(duì)音頻服務(wù)使用比特分片算術(shù)編碼(BsAc)或者HE－AAC＋v2音頻編碼，針對(duì)視頻服務(wù)使用高級(jí)視頻編碼(AVc)，針對(duì)交互式數(shù)據(jù)相關(guān)服務(wù)使用二進(jìn)制格式場(chǎng)景(BIFS)。
高清廣播
[關(guān)鍵詞]軟件無(wú)線電；QAM；調(diào)制解調(diào)
中圖分類號(hào)：TN915.05；TN791 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2014）30-0099-01
在新興的數(shù)字調(diào)制方式之中，軟件無(wú)線電應(yīng)用的最為典型的調(diào)制解調(diào)信號(hào)就是QAM（正交幅度調(diào)制解調(diào)）。QAM的優(yōu)點(diǎn)很多，如：抗干擾能力強(qiáng)、能夠保持較小的頻帶占用率、能夠充分利用帶寬、具有強(qiáng)大的信息傳輸速率，由于具有以上諸多優(yōu)點(diǎn)，使得系統(tǒng)效率獲比之傳統(tǒng)方式明顯提高。已經(jīng)被有線衛(wèi)星通信、電視網(wǎng)絡(luò)、數(shù)字微波通信等頻帶資源十分有限的領(lǐng)域泛采用。我們來(lái)看一下在軟件無(wú)線電中實(shí)現(xiàn)QAM技術(shù)的特點(diǎn)和理論依據(jù)。
一、QAM調(diào)制實(shí)現(xiàn)研究
QAM （正交幅度）調(diào)制的一般表達(dá)式為：
y（t）=Amcosωt+Bmsinωt，0≤t
其中由兩個(gè)相互正交的載波構(gòu)成，每個(gè)載波被一組離散的振幅{Am}，{Bm}所調(diào)制，所以稱這種調(diào)制方式為正交振幅調(diào)制。式中，T為碼元寬度，m=1，2，…，M。M為Am和Bm的電平數(shù)。
QAM中的振幅Am和Bm可以表示成如下形式：
Am=dmA （1-2）
Bm=emA （1-3）
上式中，A是固定的振幅，（dm，em）由輸入數(shù)據(jù)確定。（dm，em）決定了已調(diào)QAM信號(hào)在信號(hào)空間中的坐標(biāo)點(diǎn)。QAM調(diào)制框圖見圖1-1。
在調(diào)制過(guò)程中，輸入數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)串并變換后分為兩路，分別經(jīng)過(guò)2電平到L電平的變換，形成Am和Bm。為了抑制已調(diào)信號(hào)的帶外輻射，Am和Bm還要經(jīng)過(guò)預(yù)調(diào)制低通濾波器，才能與載波相乘，最后將兩路信號(hào)相加就可得到已調(diào)QAM輸出信號(hào)。QAM是同時(shí)對(duì)載波的幅度和相位聯(lián)合調(diào)制的一種方式，是一種多進(jìn)制的調(diào)制系統(tǒng)，即MQAM。MQAM信號(hào)時(shí)域表達(dá)式可寫為：
s（t）=Ang（t-nTs）cos（ωt+n），n=1，2，3…，M （1-4）
調(diào)制后要發(fā)送的信號(hào)信息包含在載波的幅度An和相位n內(nèi)。
一般常見的MQAM有16QAM、64QAM，對(duì)于M=4的4QAM和正交相移鍵控（QPSK）是完全相同的。對(duì)于M大于4的多進(jìn)制相移鍵控方式（MPSK），信號(hào)點(diǎn)是等間隔均勻分布在一個(gè)同心圓周上的，而多進(jìn)制正交幅度調(diào)制（MQAM）中，信號(hào)點(diǎn)是均勻的分布在整個(gè)平面上的。16PSK和16QAM星座圖的比較見圖1-2，圖中a）為16PSK星座圖，圖中b）為16QAM星座圖。從圖中可以看出MQAM中相鄰信號(hào)的間隔大于MPSK中的信號(hào)間隔，即相鄰信號(hào)之間的干擾小，所以MQAM系統(tǒng)比MPSK系統(tǒng)的抗干擾能力更強(qiáng)。
二、QAM解調(diào)實(shí)現(xiàn)研究
軟件無(wú)線電的所有功能部分幾乎都用軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)，解調(diào)也在其范圍之中。數(shù)字相干解調(diào)的方法一般被使用在軟件無(wú)線電的解調(diào)之中。下面簡(jiǎn)要說(shuō)明QAM解調(diào)的數(shù)學(xué)過(guò)程。
信號(hào)表達(dá)式：
s（n）= amg（n-m）cos（ωn）+ bmg （n-m）sin（ωn） （2-1）
式中：am，bm=1，2，…M。
QAM解調(diào)通過(guò)對(duì)信號(hào)進(jìn)行正交分解，得到同相分量和正交分量：
同相分量：
XI（n）=amg（n-m） （2-2）
正交分量：
XQ（n）=bmg （n-m） （2-3）
對(duì)同相、正交兩路信號(hào)進(jìn)行多電平抽樣判決，即可恢復(fù)并行數(shù)據(jù)，再經(jīng)過(guò)并串轉(zhuǎn)換后可得所傳輸原始數(shù)據(jù)流。
QAM信號(hào)解調(diào)具體流程見圖4-3。
QAM信號(hào)解調(diào)過(guò)程中，在接收端，輸入信號(hào)與本地恢復(fù)的兩個(gè)正交載波信號(hào)相乘后，經(jīng)過(guò)低通濾波，多電平判決，L電平到2電平轉(zhuǎn)換，再經(jīng)過(guò)并串轉(zhuǎn)換就可得到輸出數(shù)據(jù)。
通過(guò)上文的分析和介紹，就可以在制作軟件無(wú)線電的過(guò)程中根據(jù)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行軟件無(wú)線電的程序編寫工作，實(shí)現(xiàn)軟件無(wú)線電的調(diào)制和解調(diào)工作。
參考文獻(xiàn)
[1] Walter Tuttlebee. 軟件無(wú)線電技術(shù)與實(shí)現(xiàn)[M]. 楊小牛，鄒少丞，樓才義，等，譯. 北京：電子工業(yè)出版社.2004：1-122.
