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在需求牽引和技術推動下，認知無線電技術應運而生。認知無線電（Cognitive Radio， CR）[3～6]W概念最早由瑞典Joseph Mitola博士于1999年提出，是對軟件無線電（Software Defined Radio，SDR）功能的進一步擴展。JosephM itola博士提出認知無線電的概念，最初的主要目的是想解決頻譜資源的有效利用問題。認知無線電可以感知周圍電磁環境，通過無線電知識描述語言（RKRL）與通信網絡進行智能交流，并實時調整傳輸參數（通信頻率、發射功率、調制方式、編碼體制等），使通信系統的無線電參數不僅與規則相適應，而且能與環境相匹配，以達到無論何時何地都能達到通信系統的高可靠性和頻譜利用的高效性。也就是說，SDR關注的是采用軟件方式實現無線電系統信號的處理;而CR強調的是無線系統能夠感知操作環境的變化，并據此調整系統工作參數，實現最佳適配。從這個意義上講，CR是更高層的概念，不僅包括信號處理，還包括根據相應的任務、政策、規則和目標進行推理和規劃的高層活動。所以，認知無線電是智能化的軟件無線電。作為一種更智能的頻譜共享技術，CR是具有頻譜感知能力的智能化軟件無線電，理論上允許在時間、頻率以及空間上進行多維的頻譜復用，從而大大降低頻譜和帶寬限制對無線技術發展的束縛，因此，這一技術被預言為未來最熱門的無線技術。

簡單而論，認知無線電實際上是把軟件無線電與頻譜監視和管理有效地結合在一起。認知無線電可以對周圍的電磁環境進行掃描監視，確定頻譜利用狀況，選取最佳的工作體制和參數，最終建立起可靠的通信鏈路。從電子偵察的角度來看，認知無線電實際上就是把軟件無線電與通信偵察有機地結合在一起。在認知無線電發射一方，通過對周圍電磁環境的自主偵察、分析，選擇最佳頻段或最佳信道（無干擾或干擾電平在允許范圍內）主動向接收方發送通信鏈路建立信號;在認知無線電的接收一方，自動截獲聯絡信號，并對其進行分析識別和解碼，一旦信號格式匹配就立即建立起通信鏈路，實現通信。

經過十幾年的努力，軟件無線電得到了快速的發展。但是，軟件無線電的概念也是逐步被認識、被理解的。提出軟件無線電概念的重大意義在于，它使人們的設計思路從以硬件為核心轉向以軟件為核心，這一設計理念已不知不覺地被現代無線電工程的各個領域所廣泛接受。認知無線電又是在軟件無線電的基礎上提出的智能化的無線通信技術，它著力解決頻譜資源的有效利用問題;認知無線電概念的提出將對現行的頻譜管理體制提出挑戰，并給無線通信帶來新的發展空間，同時也將有力促進軟件無線電的更快發展。

認知無線電可以感知周圍電磁環境，通過無線電知識描述語言（RKRL）與通信網絡進行智能交流，并實時調整參數（通信頻率、發送功率、調制方式、編碼體制等），使通信系統的無線電參數不僅與規則相適應，而且能與環境相匹配，以達到無論何時何地都能保持通信系統的高可靠性和頻譜利用的高效性。對于傳統的模擬無線電系統，其射頻部分、上/下變頻、濾波及基帶處理全部采用模擬方式，對整個系統頻帶進行采樣，即從中頻（甚至射頻）開始就進行數字化處理，這是軟件無線電的一個突出特點。而認知無線電是建立在軟件無線電的基礎之上，采用了隨時變化的通信協議技術，同時增加了一個新的元素――依靠人工智能的支持，感知其所在的環境及其所處位置，并在此基礎上改變其功率、頻率、調制以及其它參數，以求更高的

經過十幾年的努力，軟件無線電得到了快速的發展。提出軟件無線電概念的重大意義在于，它使人們的設計思路從以硬件為核心轉向以軟件為核心，這一設計理念已不知不覺地被現代無線電工程的各個領域所廣泛接受。認知無線電是在軟件無線電的基礎上提出的智能化無線通信技術，它展現了一種全新的頻譜管理模式，并將自身與外部環境智能匹配，它著力解決頻譜資源的有效利用問題;認知無線電概念的提出將對現行的頻譜管理體制提出挑戰，并給無線通信帶來新的發展空間，同時也將有力促進軟件無線電的更快發展。

參考文獻

[1]郭彩麗，張天魁，曾志民，等.認知無線電關鍵技術及應用的研究現狀[J].電信科學，2006（8）.

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1 軟件無線電系統研究背景與現狀

無線電通信在社會生活、經濟發展和國防建設中發揮著極其重要的作用。近二十年來，隨著微電子技術、計算機技術、VLSI技術和軟件技術的飛速發展，無線電通信也經歷了卻日益增強；使用頻段由低到高，調制方式由AM ， FM到數字調制：多址方式由FDMA到TDMA，CDMA；傳遞信息由電報、語音發展到數據和多媒體。無線電通信技術，尤其是移動通信技術的迅猛發展。早在70年代末英國的Romsey公司為了研究解決頻譜擁擠問題的方法，制造了第一個軍用“軟件無線電”系統[2]。它工作在很低的頻率，在中頻對信號采樣后送入8085處理器，用軟件進行后續處理。受當時技術水平的限制，該系統結構復雜，造價昂貴，但它驗證了直接對低載頻信號進行采樣的可行性。

軟件無線電是對傳統無線電通信體系結構的一次重大革新。它使通信系統擺脫了硬件結構的束縛，在系統結構相對通用和穩定的情況下，可以拓展多種服務。因此，軟件無線電己成為解決不同體制之間互操作問題和開展多種業務的手段，具有巨大的商業和軍事價值。目前以美國和西歐為主導的各國都在積極地致力于軟件無線電技術的研究和系統的開發。

2 軟件無線電模型

理想中的軟件無線電平臺要由幾部分構成：RF模塊與天線子系統AlD/A模塊、由DSP芯片織成的高速處理模塊。

軟件無線電的基本思想是：直接對RF信號進行采樣，通過加載軟件模塊來實現所需的功能，包括以前由專用硬件完成的信道檢測、調制解調，以及編碼解碼等等。

3 DRM 系統的軟件模擬

DRM 使用 COFDM 技術，是 OFDM 調制與信道編碼的組合。所有的編碼音頻和相關數據，都均勻分配到多個相鄰載波上，而所有載波都在分配的傳輸頻道中。當前 30MHz 以下無線電廣播頻道帶寬為 9/10kHz。DRM 系統可用于：1標準帶寬，以滿足當前規劃的情況；2半帶寬（4.5/5kHz），允許與模擬調幅信號聯播；3雙倍帶寬（18/20kHz），在頻率規劃允許時可提供更大的傳輸容量。

系統的輸入基本上可分為音頻/數據信號和信息數據信號兩大類，各有其不同的用途，所以在信號處理上略有不同，應該根據信號和節目材料的類型，選擇適合的編碼參數，才能達到數字 DRM 系統的信號質量。主業務信道最終要加到信道編碼器中，其形成過程簡述如下只能傳送一套節目的單一性。

DRM 系統采用 COFDM 方案，其發射機是將語音和數據信息通過信源編碼變為數字信號，然后通過信道編碼有選擇地加入冗余保護，再通過 OFDM 調制、上變頻后發送到 DRM 廣播的 MW/SW 頻段。

DRM 接收機將接收信號下變頻為中頻信號，再進行同步、信道估計、信道解碼、信源解碼后得到原來的語音和數據信息。

4 DRM 系統的關鍵技術

信源編碼主要解決數據存儲、交換和傳輸的有效性問題，即通過對信源數據率的壓縮，力求用最少的數碼傳遞最大的信息量。

DRM 系統中應用了 SBR（頻帶恢復）技術，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方法，可與 AAC 和 CELP 聯合應用，構成目前能力最強的壓縮方法。使用 SBR 的目的是重建音頻信號中被編碼器丟失的高音段。為了更好地實現這個目的，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帶寬提高到等于或大于模擬 FM 音頻帶寬（15kHz）。在語音編碼時，SBR 還可以提升窄帶語音編解碼系統性能，給播音員提供 12kHz 的音頻帶寬，用于多語言廣播等。由于多數語音編解碼系統都是窄帶的，SBR 的重要作用不僅在于提高音質，而且可用于提升語音的清晰度和語音的可懂度。

OFDM 技術對頻率偏移非常敏感，這種頻率偏移是由于信道的多普勒頻移和振蕩器的不穩定，破壞了接收端各子載波間的正交性。頻率偏移會造成 ICI，而采樣時刻不準確的后果是 ISI，嚴重時接收機將完全不能識別調制在原信號中的信息。OFDM 系統對時域偏差的敏感性要比單載波系統好一些，但是，頻域上頻率的很小偏移卻會產生很大的誤碼率，因此，如何精確估計頻偏非常重要可以人為在發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時域偏移和頻域偏移。

5 DRM 系統的虛擬無線電仿真

1992年5月，美國Mitre公司提出了軟件無線電的概念，即由硬件作為無線電通信的基本平臺，而把盡可能多的無線及個人通信的功能用軟件來實現。軟件無線電系統具有結構通用化、功能靈活、系統改進和升級方便，以及可對不同無線電系統進行互操作的優點，其優勢主要體現在以下幾點：

1.系統結構可實現通用，功能實現靈活，系統的改進和升級很方便；

2. 提供不同系統互操作的可能性；

3. 系統采用模塊化設計思想，模塊具有很強的通用性，能在不同系統間復用；

4. 一般而言軟件開發周期較短，能快速跟蹤市場變化，成本也會降低。

總之，本章在前面研究的基礎上，根據 DRM 標準，開發出了 DRM 系統虛擬無線電中頻仿真軟件，將DRM的COFDM基帶信號調制到中頻上，為DAMB發射機和接收機的實體設計，提供了一個很好的仿真與測試平臺。

軟件無線電是對傳統無線電通信體系結構的一次重大革新。它擺脫了硬件體系結構的束縛，是解決不同通信體制之間互操作問題和開展多種業務的最佳途徑，具有巨大的商業和軍事價值。開發虛擬無線電系統可以快速建立軟件無線電原型系統，促進對軟件無線電體系結構的深入研究，因而具有理論和實踐上的雙重意義。

參考文獻

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[2]李棟，DRM 接收機技術，廣播和電視技術，2003 年第 9 期

[3]鄭蜀光，DRM 技術介紹，廣播和電視技術，2003 年第 5 期

[4]羅琳、吳樂南，基于虛擬無線電平臺的AM廣播接收系統，電子技術應用，1999年10期

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2.1GPP波形組件劃分

組件化的波形開發是軟件無線電的一個重要技術優勢[4]，是提高波形可移植性，提升硬件資源使用效率的技術基礎，對于提高波形開發的模塊化程度，加速新波形的開發進度都具有十分重要的作用。一般來說，GPP上的組件包括但不限于邏輯鏈路層組件和無線網絡層組件。

2.2GPP硬件抽象層的設計

硬件抽象層為各異構處理器上的通信波形組件屏蔽與硬件相關的接口，做到通信波形與硬件平臺的分離[5]，實現通信波形的跨平臺快速移植。在GPP上，硬件抽象層與波形組件之間通過CORBA進行交互。GPP硬件抽象層也實現了核心框架的邏輯設備(CF::Device)接口[6]，還封裝了接口、控制、路由表維護、中斷管理及標志位管理等功能模塊。

2.3GPP通信波形組件的設計

這里以無線網絡層組件為例進行介紹。無線網絡層組件端口示意圖，User即無線網絡層組件的使用者，可以為邏輯鏈路層組件或使用無線網絡層組件的其他組件。WirelessNetDataConsumer繼承自OctetStream接口[7]，通過該接口獲得上行和下行數據。WirelessNetControl繼承自Resource接口，實現通信波形的參數控制和狀態監控。WirelessNetCtlConsumer接口為無線網絡層組件控制接口，實現一系列的參數配置工作。

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軟件無線電是近幾年在無線通信領域提出的一種新的通信系統體系結構，其基本思想是以開發性、可擴展、結構最簡的硬件為通用平臺，把盡可能多的通信功能用可升級、可替換的軟件來實現。這一新概念一經提出，就得到了全世界無線電領域的廣泛關注。由于它所具有的靈活性、開放性等特點，不僅在軍、民無線通信中獲得了應用，而且還被推廣到其它領域。

FPGA (現場可編程門陣列) 是上世紀80年代中期出現的一類新型可編程器件。應用FPGA設計功能電路時，可以讓人們的思路從傳統的以單片機或DSP芯片為核心的系統集成型轉向單一專用芯片型設計。FPGA技術的發展使單個芯片上集成的邏輯門數目越來越多，實現的功能越來越復雜，人們通過硬件編程設計和研制ASIC，可以極大地提高芯片的研制效率，降低開發費用。

基于上述優點，用FPGA實現軟件無線電發射機，不僅降低了產品成本，減小了設備體積，滿足了系統的需要，而且比專用芯片具有更大的靈活性和可控性。在資源允許下，還可以實現多路調制，并能對每一路發射信號的幅度和相位進行細調，這也是實現3G智能波束跟蹤算法的基礎。

本文在設計上使用了基于多相濾波和單MAC的成形濾波器和高效CIC插值濾波器，充分考慮了性能和資源占用率的關系，并用MATLAB仿真出各模塊最佳的輸入輸出位數，從而實現了資源占用最少而性能最佳的目的。整個設計利用安立公司的PHS專用測試儀MT8801C對其頻譜、眼圖、星座圖和其它各項發射指標進行測試，均達到或超過專用TSP芯片AD6623的效果。

為了滿足系統對鄰道干擾的要求，設計中采用了4級級聯的CIC插值濾波器，插值因子D＝40。由于CIC濾波器的系數全為1，設計中只需要加法器、減法器和延時單元，而無需乘法器，這對于提高實時性、降低占用資源大有益處。為了便于實現，同時又保證每一級都不溢出，加減法器的輸入輸出位數均采用全精度。此外，為了改善FPGA的時延特性，提高系統的時鐘頻率，設計采用了流水線技術，在各級積分器之間插入寄存器。

4.NCO的FPGA實現

圖2中的NCO實際上是一個10.8M載波產生器。用38.4M的時鐘來分別采樣10.8M的余弦波和反正弦波得到離散值 cos (2π×10.8n/38.4)和-sin(2π×10.8n/38.4)，其中n為非負整數，可以看出這些值具有周期性，周期為32。我們把cos(2π×10.8n/38.4)和-sin(2π×10.8n/38.4)(0≤n≤31)這32個數量化后存入ROM，用38.4M時鐘把這些數循環讀出，即得到所需的正交數字載波。

除了上述的模塊外，還有乘法器和加法器模塊，分別用來實現頻譜搬移和I、Q的合并，它們與其他模塊配合，共同完成整個調制和數字上變頻。

本設計選用的FPGA芯片為xilinx的xc2s200e-6pq208，以下是ISE工具產生的布局和布線報告，為單路調制的資源占用情況：

五、結論

由以上的實測數據可以看出，本設計用了871個slice，完成整個調制和上變頻過程，調制的矢量誤差約0.7％，鄰道干擾值約-60 dB，結果令人滿意。另外，本設計是基于PHS系統的π/4 DQPSK調制，實際上只要改變里面的調制映射和成形濾波模塊，就可以實現其它各種數字調制，滿足不同通信系統的要求，具有通用性，是對軟件無線電思想的一個小小嘗試。

參考文獻

［1］郭梯云，楊家瑋，李建東.數字移動通信信［M］.北京：人民郵電出版社，2000.

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1無線電的發展歷程

無線電的發展過程是:模擬電路發展到數字電路;分立器件發展到集成器件;固定集成器件到可編程器件;小規模集成到超大規模集成器件;單模式、單波段、單功能發展到多模式、多波段、多功能;各自獨立的專用硬件的實現發展到利用通用的硬件平臺和個性的編程軟件的實現。20世紀80年代,隨著移動通信系統的領域的擴大和技術復雜度的不斷提高,為了克服技術復雜度帶來的問題和滿足應用多樣性的需求,特別是軍事通信對寬帶技術的需求,提出在通用硬件基礎上利用不同軟件編程的方法--軟件無線電,把無線電的功能和業務從硬件的束縛中解放出來。

在1992年5月在美國通信系統會議上,Jeseph Mitola(約瑟夫•米托拉)首次提出了“軟件無線電”(Software Defined Radio,SDR)的概念。1995IEEE通信雜志,出版了軟件無線電專集。同年美國軍方提出了軍用的Speakeasy計劃,即“易通話”計劃,這個計劃主要目標是設計美軍新一代無線電戰術電臺,這種電臺具有多種模式、多種速率、多種調制方式,多種接口方式和多種信息安全方式。軟件無線電在過去的幾年中從軍方的研究逐漸被民間商用移動通信領域所重視,特別是多頻段、多用戶、多模式兼容及互聯系統,對于未來移動通信技術特別是在我國3G通信之中的運用將會起到很關鍵的作用。

2SDR的概念、體系和特點

軟件無線電是在一個開放的公共硬件平臺上利用不同的可編程的軟件方法實現所需要的無線電系統。理想的軟件無線電系統是一種全部可軟件編程的無線電,并以無線電平臺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制。

理想的軟件無線電主要由天線、射頻前端、寬帶A/D和D/A轉換器、通用或專用數字信號處理器以及各種軟件組成。理想的軟件無線電的組成結構如圖1所示:

圖1 理想的軟件無線電系統

SDR的特點

(1) 可重構性,即系統功能隨著需求而改變的能力。軟件無線電必須在軟件和硬件兩方面都支持系統重構,才具有通過改變所運行的軟件來定義系統功能的能力。

(2) 靈活性。即系統在不改變軟件和硬件結構的條件下,對可重構的適應能力。軟件無線電必須能夠被精確配置成各種不同的虛擬設備,還要支持不斷涌現的新技術和新功能。

(3) 模塊化。即將定義系統的各個任務分解為相互獨立的軟件和硬件模塊,這些模塊通過接口以邏輯的方式連接起來形成所需要的系統功能。

3SDR在3G中的關鍵技術及發展趨勢

3.1A/D轉換技術

軟件無線電的信號接收原理如圖2.天線接收信號經放大,濾波和混頻將射頻(RF)信號變換到中頻(IF),經過一級抗混迭帶通濾波后由A/D轉換器在中頻進行A/D轉換,在由數字下變頻器(DDC)將IF抽樣信號變換為DSP芯片可直接處理的數字基帶信號,DSP完成各種所需的信號處理,并將處理結果送至用戶終端。發射過程與此類似,DSP處理后的信號經插值處理變換到IF,再經過D/A轉換,IF/RF變換后由天線發射出去。

圖2基于軟件無線電的信號接收原理

根據Nyquist采樣定理:采樣速率至少是模擬信號最高頻率的2倍,才能保證原信號被無失真的還原。因此要求大輸入信號的帶寬需要A/D轉換器有很高的采樣頻率.另外,有多路信號間的遠近效應而要求A/D轉換器有很大的動態范圍和取樣精度。目前基于軟件無線電的采樣技術有:過采樣技術、正交采樣技術、帶通采樣技術、并行A/D轉換技術。其中過采樣技術不僅可以降低前級混疊濾波器,也可以有效提高A/D轉換的信噪比。而并行A/D轉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,采樣頻率越高,可恢復的帶寬潛力越大。因此軟件無線電技術實現的難題和關鍵點就是A/D轉換器的速率和動態范圍。理想的SDR,A/D變換器的動態范圍應該在100-120db或者16-20位。最大輸入信號頻率在1Ghz和5GHz之間。但是以現在的技術發展水平,不可能達到這個要求。目前A/D轉換器的發展趨勢是低功率損耗的單片A/D轉換器,但是其分辨率的進步相對于采樣速率的進步要緩慢的多。但是隨著現代科學技術的進步,將超導和光采樣技術應用于A/D轉換器,已經成為未來的發展趨勢,其中“快速單通量”RSFFQ是最具突破性的一項技術,該技術基于超導基本量子機械特性,說明了離散的量化形式中存在著磁通。在該技術中,單磁通量子脈沖代表二進制值。因為一個完整的單磁通量子代表一個脈沖,所以這種技術的性能受到輸入信號最大轉速率的嚴格限制。因此可以通過對處理速度與分辨率進行折衷的方法來達到最佳技術性能。

3.2高速處理模塊DSP或FPGA

SDR能否有效實現取決于高速處理模塊的數據處理速度和精度。傳統的無線電設計可采用ASIC、DSP和FPGA器件的組合加以實現,而在軟件無線電設計過程之中 ,DSP、FPGA和ASIC之間的功能劃分也在發生變化。ASIC逐漸提供更多的可編程功能,而DSP和FPGA則開始具備ASIC的傳統處理功能,三者之間的界限正變得日益模糊。因此,設計人員在設計軟件無線電時,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處理功能提供最佳的可編程解決方案。(3)DSP可為涉及復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年推出的應用解決方案FFT-SDR-V4。它采用了美國德州儀器公司最高運算能力的DSP和Xinlinx高容量的FPGA(2000萬門),解決了軟件無線電發展中的瓶頸技術―信號處理的運算能力問題。

FFT-SDR-V4高性能軟件無線電解決方案集成了4路實時信號采集通道(每個通道105M, 14bit)和2路信號生成通道(每路160M, 16bit);同時配備了2顆Xilinx XC4VLX60 FPGA(800-2000萬門)和TI TMS320C6416(1G)高速DSP芯片共同構成了高速實時信號處理單元;標準cPCI接口,兼容PCI2.2 64位/66MHz;6U標準尺寸;這些結構提供了強大的實時信號吞吐、處理和傳輸能力,是當今軟件無線電的最佳解決方案之一。

4SDR在3G中的應用前景

隨著近年來軟件無線電技術的高速發展和逐漸成熟,全軟件無線電將占據未來移動通訊系統的核心位置,因為它可以使系統開發者完全通過軟件來靈活地配置和升級無線通信系統,從而降低成本和更加快速地應對市場的變化,例如從EDGE 升級到EDGE Evolution。Octasic公司近期公布了它的首款基于軟件無線電平臺的GSM,EDGE 和EDGE Evolution 的基站收發機(BTS)解決方案Vcolla-BTS,該產品應用了該公司突破性的數字信號處理技術。而英飛凌科技股份公司近日與SkyTerra和TerreStar 網絡公司聯合宣布共同開發全球首款基于英飛凌的創新軟件無線電(SDR)技術的多制式移動通信平臺。這種突破性技術能夠讓用戶采用成本相當于陸地蜂窩移動通信終端的大眾市場手機,在北美地區隨時隨地建立通信。基于SDR技術的衛星―陸地手機,可支持多種蜂窩和衛星通信制式,其中包括GSM、 GPRS、EDGE、WCDMA、HSDPA、HSUPA和 GMR1- 2G/3G等。

SDR使得系統具有靈活性和適應性,能夠讓不同的網絡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和基站。隨著SDR和3G技術的不斷成熟,在不久的將來,新一代移動通信技術可以提供更有效的多種業務,最終實現商業無線網絡、局域網、 藍牙、廣播、電視衛星通信的無縫銜接并相互兼容。

參考文獻:

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[3]陶然等.多抽樣率數字信號處理理論及其應用[M].北京清華大學出版社,2007.

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正如我們每天所看到的電視節目就是從電視臺通過數字信號的形式進行制作、傳輸、 播放等步驟，這樣的形式我們稱之為數字廣播 .數字廣播又分為三種，分為地面數字廣播、衛星數字廣播、網絡數字廣播。

（一）數字音頻廣播。數字音頻廣播是起源于20世紀60年代，表征著數字信息在我國的開始得到應用和發展，它采用了數字編碼、數字調制等技術實現對廣播的數字化，而且產生的效果要比模擬信號強上數百倍，取得的效果顯而易見，正是由于這種質量的提升才使得數字信號的應用更加的被大眾所接受，而且需求比較大，所以使得其不僅僅提供音頻服務，同時向其他的媒體產業提供服務，這種廣播也漸漸的成為世界上發展的潮流。

（二）數字電視廣播。數字電視廣播是在數字音頻廣播出現后產生的新型廣播技術，它起源于20世紀70年代，隨著數字化電視廣播的不斷發展，衍生出了電視節目的錄制，發射和接收，也就是我們現在看到的數字電視，這是一個全新的技術，它具有一些特殊的優勢，比如說抗干擾能力強、頻率資源利用率高等，數字電視的發展是在原有的模擬信號電視的基礎上改進的，數字信號電視的發展好壞在很大程度上關系著這個國家數字廣播電視產業的發展程度，也標志著這個國家數字技術水平，所以說要重視數字電視的發展，同時也要最大程度上的汲取新的技術手段來不斷地完善該技術。

（三）網絡廣播。網絡廣播在我們目前的生活中占據了很大一部分比例，扮演著不可替代的角色，網絡廣播在近幾年發展的勢頭較為迅猛，這和它所具有的特點有很大的關系，首先占用的資源比較少，開辦的門檻比較低，這也是它迅速發展的重要因素之一，另一方面，也正是由于這種原因導致了市場上缺少真正的專業人才，所以視頻制作也是很難找到讓觀眾津津樂道的好視頻，所以一些網站在商業上也是非常的慎重。

二、軟件無線電技術

（一）軟件無線電技術的概念

軟件無線電技術的基本概念是將開放的，通用的，可擴展的硬件作為無線通信的作用平臺，通過這個平臺實現更多的無線和個人通信功能，盡可能多的來實現應有的價值。如果要是將無線通信的各種功能都用軟件來代替，應該注意一些可能發生的狀況。

1. 軟件無線電技術同樣需要硬件，并不是不需要，而是將硬件作為了一個平臺，將這個平臺模板化，分為更多的形式來進行體現，一個典型的軟件無線電平臺是有模板化這樣的體現，它可以將這個平臺分為很多的版塊，比如把硬件單位劃分為射頻、中頻和基帶等層次，在各個層次之間通過總線來進行連接來實現各個層次之間的聯系。

2. 軟件無線電并非軟件控制得數字無線電，這兩者存在著很大的區分，二者的最終目的不相同，軟件無線電技術的最終目的則是通過軟件實現各種功能從而達到通信系統擺脫硬件系統的束縛，使系統的升級或者改進都是非常的方便，各個系統之間的聯系也更加的緊密。但是數字無線電并不能做到這一點，它只是通過自己的各個功能來使硬件與系統之間的聯系更加地相互依賴。

3. 軟件無線電技術面臨的首要問題就是對工作頻帶內的信號進行數字化，目前由于技術的限制，還無法在射頻階段進行對信號進行數字化處理，在目前的水平內可以再中頻階段進行信號的處理。

三、軟件無線電技術在數字廣播中的應用

隨著科技高速的發展，軟件無線電技術正在改變人類的廣播通信的傳統形式，在軟件無線電技術和數字廣播中它的基礎方式就是數字信號的處理。數字信號的處理可見占據很重要的地位，它包含了數字的信號處理和數字系統，在這些年以來，數字信號的處理已經取得了飛速的發展，已經能夠應對比較復雜的運算，甚至能夠運算復雜的模擬信號，另外，使用數字信號處理具有很大的優勢，首先我們可以發現它具有很大的靈活性，為了實現不同的用途，達到不同的功能，我們可以很隨意很簡單的就把一個數字信號系統通過軟件進行升級，從而達到我們的目的。另外它還具有可重復性，一個系統它能很精確的進行復制。此外它還具有復雜性，它可以完成語音識別和圖片壓縮這些功能且在便攜的裝置上完成。另外它還可以完成一些數字信號算法，更重要的一點是它的穩定性特別好，有很好的可靠性，所以它不會出現因為元件的老化而出現數據漂移的狀況。

在數字廣播的發展歷程中，軟件無線電技術無疑是給它注入了新鮮的血液與活力，我們可以了解到軟件無線電是基于總線連接方式的模塊，每一個模塊除了具有處理單元和存儲單元外，還應具有總線接口單元，所以軟件無線電的硬件平臺具有一些優點：

（1）它具有很高的靈活性，它含有很多的不同的功能模塊，正是由于這些不同功能的模塊，所以通過它們之間的不同組合就得到了不同的系統，用來完成不同的工作。

（2）它具有開放性，軟件無線電采用了標準的總線接口方式，在進行組裝的時候它不必采用一定廠家的生產，少了很多的束縛，只要是能夠符合國家規定的標準即可，這樣就大大的縮短了生產的周期，同時也由于這種開放性，也大大的降低了投資的風險性。

（3）它在進行功能擴展的時候比較方便，由于各個模版之間聯系不是很大，所以它在增加或者減少功能的時候對其他功能產生的影響微乎其微，這也大大提高了穩定性。 在我們的工作中也能減少很多的不必要的麻煩。

四、結 語

在這個信息化高速發展的時代里，數字廣播扮演者不可替代的作用，而軟件無線電技術作為數字廣播中的新鮮血液，還需要我們付出很多的努力去將這兩者進行融合交匯。數字廣播充斥著我們生活的各個角落，在這樣的潮流和趨勢下我們必將努力的順應時代的發展，不斷地去汲取新的技能去充實著自己，同時也會將這些新興的技能融入到我們的應用中去，就好比數字廣播中的軟件無線電技術，雖然過程會很艱辛，但是我堅信，通過我們的不斷努力，軟件無線電技術在數字廣播中的應用必將是一條康莊大道。我們也充滿信心的迎接這個時候的到來。

參考文獻：

[1] 張公禮著.全數字接收機理論與技術[M]. 科學出版社， 2005

篇7

（1）面板接口模塊主要完成通信系統基帶收發處理模塊與面板之間的信號接口，面板上的信號通過面板接口模塊連至基帶收發處理模塊，面板接口模板硬件上是緊貼在機箱面板的前接口板。

（2）基帶收發處理模塊是整個系統硬件平臺的控制核心和基帶收發處理通道，其任務包括信道編譯碼、交織與去交織、組幀與拆幀、調制與解調、信號采集、同步與定時跟蹤等功能，同時還控制系統協調工作。

（3）模擬電路模塊主要完成系統基帶信號與模擬中頻的接口電路。模擬中頻接口電路主要包含放大電路、混頻電路、濾波電路等，主要完成以下功能：發送時完成放大功能，頻合輸出的模擬信號經模擬中頻接口電路放大后送至RF模塊；接收時將射頻模塊送來的中頻信號與頻合輸出的本振信號混頻，經過低通濾波后送至基帶收發處理模塊。

（4）RF模塊：在發送時，RF模塊主要完成混頻、濾波、功率放大后變換到射頻發送出去；在接收狀態，RF模塊主要完成低噪聲放大，高靈敏度接收并將射頻信號變換到中頻送到模擬電路模塊。

（5）電源模塊是一個比較獨立的部分，主要為各個插板提供模擬電源與數字電源。

二、基帶收發處理模塊設計

基帶收發處理模塊是整個系統硬件平臺的控制核心和基帶收發處理通道，為了便于系統改進與調試，系統基帶的硬件平臺設計基于軟件無線電的設計思想。該系統可以很方便地通過算法改進，實現多種不同調制解調方法、不同糾錯編碼方式、不同的分集合并方式等。

基帶收發處理模塊包括的主要硬件單元有：DSP分析處理模塊、A/D變換器、FIFO、FPGA、EPROM、晶振及其驅動電路等。同時基帶收發處理模塊還包括以下接口信號：與終端的數據與控制信號線接口、與面板的接口信號、與模擬電路模塊的接口信號（I，Q兩路的模擬信號），其組成框圖如圖1所示。

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本文說明多重標準車用數字無線電接收機概念如何應用于七種數字無線電標準：數字調幅廣播(DRM)；DRM+；數字音頻廣播(DAB)；DAB+；地面數字多媒體廣播(T－DMB)；高清調幅廣播(HD－radio AM)；高清調頻廣播(HD－radioFM)。

在可行并且高效的情況下，接收機使用針對每個數字無線電標準的完全嵌入式軟件來實施數字信號處理技術，如濾波、解調、同步、糾錯等。

sDR作為一個協處理器與汽車DSP系列配合使用，可用于超高品質的AM／FM接收和音頻后處理。專用汽車DsP可提供高集成、強大、經濟的模擬與數字解決方案，尤其適合汽車行業應用。配合汽車DSP系列的協處理器概念如圖1所示。

協處理器概念加上高效數字無線電接收方案，使汽車DSP經過實際驗證的高性能AM／FM接收性能進一步得

到擴展，可提供高性能、靈活、高效的SDR并支持相同數字無線電標準的多個接收機，用于背景掃描、多音頻，數字應用和視頻應用。

數字調幅廣播

數字調幅廣播(DRM)是一種適合30MHz頻率以下的中、短、長波數字無線電系統。它具有近FM的音響品質，以及數字傳輸使用方便的特性，在AM方面的改進也很突出。

DRM系統采用編碼正交頻分復用(cOFDM)技術。所有由數字編碼音頻產生的數據以及相關的信號數據均被分發，以跨越大量緊密排列的載波進行傳輸。所有載波均包含在傳輸信道中。采用時間和頻率交織的方法來減輕多徑干擾所造成的衰減。OFDM和編碼的各種參數均可以更改，使DRM可以在很多不同的傳播環境中順利工作。

DRM的最大比特率是72kbps。

DRM系統利用MPEG-4高效高級音頻壓縮(HE-AAC+v2)，以低數據率提供高音頻質量。此外，碼激勵線性預測編碼(cELP)和諧波矢量激勵編碼(HVXC)語音壓縮算法則以更低的數據率提供僅語音編程，如圖2所示。

DRM+

DRM+表示DRM的后續開發，它是波段Ⅰ和波段Ⅱ(FM波段)中數字無線電傳輸的標準。并且，OFDM可提供高效頻譜利用和無干擾移動接收。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的各個頻段中傳輸。

最大有效數據率高達每多路186kbps。采用MPEG-4 HE－AAC+音頻壓縮可以將最多4種不同的音頻流，包括另外的數據服務，甚至是視頻流集成到一個DRM+多路復用器上。該系統的總體視圖與DRM的相同，即DRM+可“平穩”集成到DRM中。

數字音頻廣播

在20世紀80年代晚期設計數字音頻廣播(DAB)系統時，最初有五個目標：提供CD品質的無線電廣播；提供優于FM的車內接收品質；更有效地使用頻譜；允許通過電臺名稱而不是頻率來調諧；最后是允許傳輸數據。

均源于DAB的DAB+和T-DMB已經集成了MPEG-4 HE-AAC+v2音頻壓縮和帶額外交織的Reed－Solomon糾錯編碼技術。

DAB+

DAB和DAB+之間的主要差別在于，DAB數字無線電廣播采用MPEG-2 Audio Layer Ⅱ音頻壓縮技術，而DAB＋采用MPEG－4HE-AAC+V2音頻壓縮技術。

HE-AAC+v2是AAC核心音頻壓縮的擴展集。此擴展集結構允許使用三個依賴于比特率的選項：普通AAC，用

于高比特率；AAC和頻譜帶復制(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。

每個音頻超幀都在能夠實現重新配置同步與管理的五個連續邏輯DAB幀中傳送。

源自原始系統Rs(255、245、t=5)的Reed-Solomon RS(120，110，t=5)截短碼應用于每個音頻超幀的110字節部分，以生成一個錯誤保護包。外部(解)交織器可被120列的區塊(解)交織器視為一行。DAB+系統的框圖如圖3所示。

T－DMB

根據ETSI EN 300 401標準，T-DMB也是基于傳統的DAB傳輸系統。這意味著通過向現有DAB系統增加一個T－DMB視頻編碼器，DAB傳輸即可用于T－DMB傳輸。由于在同一個系統上提供T－DMB和DAB，因此T－DMB設備不僅可以接收T-DMB多媒體服務，還可接收DAB音頻服務。

T－DMB針對音頻服務使用比特分片算術編碼(BsAc)或者HE－AAC＋v2音頻編碼，針對視頻服務使用高級視頻編碼(AVc)，針對交互式數據相關服務使用二進制格式場景(BIFS)。

篇9

這種提高的復雜性不僅帶來了RF設計挑戰，也改變了RF測試的特點。必須使用超出傳統RF發射機一致性測試的測量功能，檢驗SDR發射機的性能。僅僅通過一致性測試并不能保證器件正確工作，也不能為保證產品質量提供經濟的手段。SDR發射機必需滿足大量的系統要求，包括在以前的要求基礎上增加的新要求。更重要的是，這些發射機將利用固有的智能和靈活性，動態適應當前條件和要求。這些復雜的軟件控制的變動通常會導致毛刺、間歇性干擾、脈沖畸變、數字到RF耦合及軟件相關的相位誤差。

為真正解決這一系列新的瞬變現象和新問題，SDR系統設計人員必須同時在時域和頻域中全面分析和檢定自己的系統。在系統參數隨著時間變化時，使用DPX可以隨時發現反常的信號事件和非線性器件行為，顯示實際RF信號表示。必需執行選頻觸發，確定瞬變事件發生的時點。必須執行多域時間相關分析，確定每個問題的具體成因。此外，把整個事件無縫捕獲到存儲器中對后續深入分析具有重要意義，因為很難重建發生觸發的條件。這些檢驗信號性能隨時間變化的高級調試方法與傳統靜態一致性測試相結合，對有效執行SDR測試至關重要。

收發機測試

以SDR收發機為例，發送組件可能包括功放器、濾波器、混頻器、DAC、頻率振蕩器和DSP電路。其它組件可能包括低噪聲放大器、混頻器、ADC、頻率振蕩器、DSP和控制電路。

圖1是收發機簡化的功能方框圖，其中沒有數字中間頻率(IF)或數字RF。注意，這個圖中的每個方框可以通過軟件控制。

圖1：典型SDR收發機實現方案的功能方框圖和測試設置

檢驗典型SDR收發機的性能要求采用綜合測試戰略，把沿著發送/接收鏈不同點上進行的測量關聯起來。例如，可以通過卓越的實時信號分析儀(RTSA)的頻率模板觸發(FMT)捕獲間歇性信號。RTSA可以使用頻率模板違規，然后觸發邏輯分析儀和示波器，允許用戶查看相關信號的數字特點和模擬特點。通過使用這種方法，設計人員可以確定邏輯電路或模擬控制電壓中是否發生與頻域違規相關的某個事件。除通過高級觸發彌補數字/RF鴻溝外，頂級RTSA可以在相關的時域、頻域和調制域中分析和顯示信號。

超越固態一致性測試

SDR測試本身包括傳統發射機測試。無線電每種不同的可能配置都必須符合傳統規范，如占用帶寬、通道功率和鄰道功率。對采用時分雙工或時分復用的系統，存在著定時要求，如上升時間和下降時間。對跳頻系統，可能同時有與跳頻PLL系統有關的頻域和時域指標。與傳統發射機不同，SDR器件必須在更加廣泛的工作模式下通過這些測試，這提高了一致性測試的復雜性。

調制質量測量也是一致性測試的重要組成部分。對數字調制的信號，其通常包括誤差矢量幅度(EVM)或相關功率(RHO)測量。此外，支持模擬模式的SDR設計必須通過一致性測試。調制質量既是一致性測量指標，也是系統性能問題。EVM差會降低數據速率、語音傳輸清晰度和發送范圍。EVM指標還可以洞察潛在的發射機問題。基于這些原因，EVM是調試SDR時首先要考慮的指標之一。

遺憾的是，單純的一致性測試并不足以保證SDR正常工作。為實現網絡靈活性，每個SDR器件必須隨時間變化來改變重要的工作參數，以跟上網絡需求。當然，所有這些變化都由軟件控制的收發機硬件實現。因此，幫助捕獲可能的RF毛刺、瞬變和其它異常事件的工具至關重要。確定哪個組件導致了問題也是一個重大任務，要求采用全面的調試戰略。為使器件和網絡正常運行，必需考慮新的測試方法，幫助檢定和分析SDR RF鏈路怎樣隨時間變化。

領先的RTSA為SDR調試提供了強大的功能。首先，必需發現物理層中存在的問題。這些瞬變事件發生得可能非常快，在其隨時間變化時，當前的RTSA使得設計人員能夠在頻域中觀察到這些事件。在使用RTSA發現異常信號行為之后，用戶可以在時間相關的多個域中觸發、捕獲和分析相關信號。這種超越純粹一致性測試的能力對檢定和調試動態信號必不可少。

跳頻和發射機測試

許多系統中都使用跳頻，包括軟件定義的系統，以避免檢測、擁堵和干擾，改善擁有多路徑和衰落的環境中的性能。跳頻在廣泛的頻率上擴展信息。這提高了系統的強健性，因為頻率相關誤差(如干擾或衰落)只會導致部分數據丟失。通過增加前向糾錯編碼、隔行掃描及混合ARQ重傳等技術，可以有效恢復在跳擁堵過程中丟失的數據。

圖2：110 MHz跨度的數字熒光顯示技術，顯示了2.4 GHz ISM頻段。這里的信號與圖3中顯示的信號類似。現在使用數字熒光和Max Hold軌跡顯示信號，可以看到真正信號行為的實地RF表示

除常見的跳定時、頻率穩定時間和幅度穩定時間測量外，還可以使用多種其它測量，使用RTSA調試跳頻無線電。跳頻涉及頻域、時域和調制域交互。能夠以相關的方式顯示這3個域在調試SDR器件中提供了寶貴的工具。

圖2是藍牙器件跳頻的數字熒光顯示畫面。傳統上一直用于高級示波器的DPX數字熒光顯示技術已經應用到RF領域中，部分RTSA現在已經采用了這種技術。DPX第一次允許用戶查看“生動的RF”信號，為查看RF信號行為提供了無可比擬的能力。

在圖3中，顯示了一個藍牙信號。RTSA的頻譜圖(右下方)顯示了頻率行為隨時間變化情況。可以看出，在這些跳周圍有很高的頻譜能量。在這種情況下，在發生跳頻時，發射機可能會干擾相鄰器件。捕獲跳頻使用的儀器必需有足夠寬的實時帶寬，以捕獲大部分跳序列帶寬及其周圍發生的頻率散射。

圖3：藍牙跳序列，包括(從左上方順時針方向) 110 MHz跳序列的頻率對時間、包括某個時點上紅色頻譜圖軌跡的頻譜、功率對時間概況和頻譜圖

盡管藍牙不一定使用軟件無線電實現，但它可以很好地說明在試圖實現跳頻系統時面臨的挑戰。對大多數跳頻系統來說，能夠測量每個跳頻十分重要。例如，藍牙規范要求79個跳頻中的每個跳頻(1 MHz通道間隔)位于特定值的75 KHz范圍內。這保證不同制造商的器件之間正確互操作。對這一測量，用來測量跳序列的儀器必須涵蓋整個跳頻范圍。在2.4 GHz ISM頻段中，頂級RTSA的110 MHz實時帶寬足以涵蓋整個83 MHz頻段，同時還會檢查帶外干擾。

篇10

隨著社會的發展，無線電頻譜已經成為無線通信領域極為重要的資源。伴隨社會無線通信業務的極速增長，當前無線電頻譜資源已經接近匱乏。頻譜資源的高效利用作為無線通信技術當前亟需解決的問題，同時其也成為制約無線通信發展的阻礙。基于無線通信技術的需求和科技的進步，認知無線電技術由此產生，其能夠對周遭電磁環境進行感知，同時通過無線電描述語言與通信網絡進行交流。認知無線電通過參數的調整，將環境與無線電參數進行匹配，以確保通信系統的可靠性及頻譜資源的高效利用。

1 認知無線電的概述

1.1概念

針對于認知無線電的概念解釋，其中最具代表性的是Mitola、FCC、ITU-WP8A及John Notor等人和組織提供的認知無線電概念。

Mitola認為認知無線電是為保障個人無線數字助理及網絡偵測用戶需求且為這些需求提供適合的無線電資源，認知無線電是軟件無線電的一種，同時綜合應用軟件、應用界面及認知等性能[1]。

FCC將認知無線電定義為通過運行環境的改變來控制發射機參數的一種無線電[2]。

ITU-WP8A將認知無線電定義為能夠感知并了解操作環境，自主調整操作參數的一種無線電。

John Notor認為軟件無線電不是實現認知無線電的必須條件，同時認知無線電不是軟件無線電的發展，兩者間屬于重疊關系[3]。

1.2特點

（1）認知能力。認知無線電能夠由工作環境感知到周遭信息，由此來標識頻譜資源的使用狀況，由此來重新選擇頻譜資源的適應工作參數。根據瑞典皇家學院使用的認知循環得知，認知無線電的任務主要包含三個方面：頻譜感知、頻譜分析及頻譜判定。其中頻譜感知主要用來檢測可使用頻段及頻譜空穴現象；頻譜分析主要用來分析估計頻譜獲取的頻譜空穴特點；頻譜判定主要根據頻譜空穴的特征及用戶的需要進行傳輸數據的選擇。

（2）重構能力。認知無線電能夠通過當前動態編程的改變從而使用不同無線傳輸技術來接收輸出數據，基于對頻譜授權用戶進行干擾的基礎，使用授權系統中的閑置頻譜為用戶提供極為可靠的服務，以上便是認知無線電重構內容的工作核心。當頻譜被指定用戶使用的時候，認知無線電能夠通過兩種應對方式進行解決：一是切換到其他空閑頻段進行通信；二是繼續使用此頻段，但要通過改變該頻段的發射速度及調制方案來避免對用戶造成通信干擾。

（3）兩種無線電之間的關系。軟件無線電系統內部的A/D及D/A完全變更至中頻，通過對系統進行采樣，由中頻進行數字化處理；認知無線電技術基于軟件無線電采用通信協議技術，同時增加人工智能的支持，對其自身環境感知極為敏感，并能根據環境合理調整通信功率、頻率及其他參數[4]。軟件無線電系統具有較高的靈活性，但較于認知無線電缺乏一定智能。認知無線電能夠自適應頻譜環境，而軟件無線電能夠自適應網絡環境。

2 認知無線電研究現狀

2.1 DARPA

美國國防研究計劃局已經對頻譜資源的有效利用展開研究，關于XG計劃的研究目標有以下兩點：第一，研究靈活的頻譜分配技術，檢測頻譜環境，開發頻譜使用機會；第二，在軟件支持的基礎上研究靈活的政策機制，主要體現在定義抽象行為、操作模式對應策略；同時策略約束通過下載軟件完成。

2.2 E2R

E2R是歐洲委員會的綜合項目，該系統可以為多種空中接口、協議及應用提供相關的平臺和所需環境，同時通過認知算法的升級和重新配置實現資源的高效利用。重新配置能夠靈活的改變軟件設置，以此來提高網絡及設備性能。E2R系統需要實現系統功能來完成，主要包括：服務協議、安全、干擾、下載、設備重新設置、服務適應與供應、系統檢測、頻譜轉移及動態資源管理等。當前E2R項目進程處于第二階段進行中，其在2006年開始啟動至今。

2.3 BWRC

BWRC對于認知無線電的研究主要集中在認知無線電策略及與開發相關技術上，主要的研究內容包括：認知無線電的物理層面、認知無線電多用戶、試驗平臺、MAC設計及認知無線電規則等方面。

2.4 WINLAB

WINLAB在認知無線電研究領域中涉及到的項目主要有：開放頻率使用認知無線電及認知無線電平臺。開放頻率的使用認知無線電項目在2004年秋天開始啟動，通過與朗訊公司的科學技術合作，使用認知無線電算法和構架研究實現無線頻率的開放使用[5]。主要研究內容包括頻率連接調度算法的共享、定價、頻譜仲裁及干擾避免機制等。

2.5 CWT

CWT在認知無線電的研究區域包含兩個項目，第一，美國的無線網絡實現技術―VT認知引擎，主要內容是開發并且測試認知無線電系統原型，于未被使用的TV頻道實現WiFi的無許可操作，用來研究合法無線電及認知無線電之間的協作關系；第二，美國全球協作的公共安全認知無線電模型，通過建立認知無線電模型的方式來識別三種不同的公共安全波形，且相互協調[6]。

除此之外，為了保障無線網絡具備更優的認知無線電技術，提高頻譜的利用效率，IEEE同時制定出兩種不同的網絡協議，即802.11h與802.22。其中IEEE802.11h能夠有效為無線局域網開放5GHz的頻譜，降低無線網絡的頻譜干擾，實現頻譜資源的共享。IEEE802.22通過運用認知無線電技術將電視廣播的VHF頻帶頻率作為寬帶訪問線路進行利用，由此來支持未經許可的無線設備占用未經使用的TV頻帶。

3 認知無線電發展前景與技術

3.1終極無線電

國內有研究學者研究出盲源分離的無線通信技術，其能夠脫離感知頻譜空穴，直接在隨意信道上進行通信，其能夠有效屏蔽信道中的各種信息干擾，準確分辨出所需信息，該種無線電被稱為終極無線電。終極無線電主要通過盲源分離來實現頻譜資源的高效利用，但盲源分離的基礎是信號遠離噪聲的理想情況，實際生活中無法實現，由此終極無線電的研究仍在繼續，面臨諸多挑戰。

3.2關鍵技術

（1）頻譜檢測。頻譜檢測技術主要包括單點頻譜檢測，其主要通過檢測單個無線電節點來確定無線環境的頻率占用狀況；多點協同頻譜檢測：將多個節點的頻譜檢測結果統一，提高檢測正確性。

（2）頻譜資源分配。解決頻譜資源分配緊張的方法有兩條，第一，通過提高頻譜資源的利用率和充分利用授權用戶的頻譜資源；第二，提高通信系統的運行效率，將已獲得的頻譜資源進行優化分配，提高利用率。正交頻分復用技術屬于當前有效實現頻譜資源控制的主要傳輸方式，其能夠通過頻率的合理組合來實現頻譜資源的高效利用，合理控制頻譜、時間及功率等資源的利用。

（3）動態頻譜管理。動態頻譜管理同時被稱作動態頻譜分配，其主要通過發射端來執行。頻譜管理主要通過自適應策略來高效利用通信頻譜，同時能夠較大程度提高無線通信的靈活性和信道使用能量，從而實現主用戶和次用戶間避免沖突和公平共存頻譜的目的。動態頻譜管理可以通過對頻譜的辨認來了解頻譜可用時間從而實現頻譜的合理分配，頻譜分配主要根據頻譜節點數將頻譜分配給一個或多個節點。動態頻譜管理應當對節點的接受能力進行評估，同時對源節點到目標節點進行合理調整。

（4）位置感知。地理環境的差異會對無線電信號產生影響，例如，室內與室外、城市與農村、山區與平原等相比較，后者的無線電信號較前者更強一些。認知無線電技術中的定位系統和地理信息系統的結合，能夠有效幫助其識別自身位置，由此根據所處環境選取適當發送頻率及調制方式等。

（5）鏈路保持。通常授權用戶進行再次通信時，認知無線電技術需要在極短的時間內將正在進行得頻率空出，同時還需保障通信的連續性，以上便是認知無線電技術中的鏈路保持技術。諸多研究學者認為，編碼技術可以用來實現鏈路保持技術，主要方式通過增加鏈路冗余達到數據冗余。但冗余數與鏈路可靠性并不成正比[7]。

（6）物理安全。認知無線電系統使機會方式與用戶頻段相結合，容易干擾到主用戶，因此頻譜感知必須具備極強的弱信號檢測功能，主要用以檢測主用戶的信號，方便其切換頻道。與此同時，認知無線電系統較易受到干擾與攻擊，即為“模仿主用戶攻擊”的問題。跳頻通信系統具備極強的抗干擾能力，能夠有效解決無線通信的干擾問題，同時能夠容許系統出現較高的擴頻頻段，能夠與認知無線電技術進行完美融合。由此看來，在認知無線電技術中引用跳頻通信技術能夠為無線電系統提供物理安全保障。

3.3重點研究內容

（1）理論與應用。主要為大規模的應用提供堅實的基礎，其中相對重要的內容包括：認知無線電的理論基礎與相關網絡技術，例如，頻譜資源的合理管理、跨層次的優化等[8]。

（2）系統開發。當前，多個試驗驗證系統正在進行開發，一旦開發成功，會對認知無線電的基本理論及關鍵技術提供驗證所需的測試床，能夠促進認知無線電技術的使用范圍。

（3）系統結合。當前認知無線電技術不應當對授權用戶做出改變，授權用戶與認知無線電用戶一同進行工作時，勢必會提高無線通信效率。當前，諸多研究已經在分析認知無線電與現有無線通信相結合的方式，有了一定成果。認知無線電與智能天線和軟件無線電等相互結合的應用方式具有良好的發展前景。

（4）隱藏終端。有工程師認為，認知無線電技術能夠識別其周遭的發射機，但對接收機無法識別，由此便會出現隱藏終端的問題，加之電信自由化問題，造成認知無線電技術僅能對其了解信號產生反應。認知無線電無法識別其他頻段，造成一個完整的無線電感知系統無法識別頻段的使用方式。

（5）頻譜法律管理。當前情勢下，諸多頻段已經成為人類開展業務的一種手段，特定情況下，人類為獲取頻段的優先使用權會投入巨大資金，但是新的服務可能會干擾到基礎設施，由此造成當前業務模式出現問題。

（6）頻譜與路由聯合選擇技術。認知無線電技術能夠根據周圍環境的變化來實現通信頻率的正確選擇，通常情況下，通信頻率的改變的前提是適當調整上層協議，例如，路由協議等方面。認知無線電技術根據頻譜改變來正確選擇頻譜感知路由協議的過程需要技術人員深入研究。除此之外，認知無線電技術中的認知引擎、認知算法及通用平臺等幾方面內容同樣值得深入探討[9]。

4 結語

認知無線電是一種基于軟件無線電的智能無線電，其能夠完美展現新型的頻譜管理模式，同時將自身與外界環境進行融合，以此來解決通信需求與頻譜資源間的供需矛盾。認知無線電帶給無線通信發展空間的同時促進了無線電的發展，其屬于多種高科技技術的綜合，在軍事及民用領域的應用前景極為廣闊。認知無線電技術在應用過程中會面臨諸多難題，需要諸多技術性的突破，將其納入實際進行應用還需要時間，該領域的諸多問題已經成為無線通信研究的重點。

參考文獻

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[2]張玲.認知無線電網絡中的動態信道分配技術探析[J].網絡安全技術與應用，2015，04（06）：52-54.

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[8]李瑞正，周威.淺析軟件無線電發展現狀及關鍵技術[J].數字技術與應用，2013，07（09）：207-208.

篇11

1.2軟件平臺

數字廣播電視系統中的軟件無線電技術采用的是分層軟件體系，其包括DSP指令、函數庫、信號流變換庫、小波與濾波的變換、調制算法庫、編碼算法庫、信道糾錯編碼庫及各種無線電信令規程庫等。

1.3關鍵技術

現代的無線電已經是將計算機、通信等技術融合為一體的新技術。首先，寬帶多頻段是其核心技術，軟件無線電技術的工作寬帶一般是1Mhz到3Ghz，如果其天線采用傳統方法，由于天線長度的影響，會對信號的傳輸產生影響。其次，采用數模和模數技術，將兩者的轉換器靠近天線，并將其移到RF前端，對較高頻段的信號進行數字化，這個過程需要對工作寬帶和模數采樣頻率進行較高的要求。另一方面，環境的復雜性對模數轉換器的速率和寬帶都提出了較高的標準，要求其動態范圍較大，在寬帶達到要求時，也應注意ADC是否具有較高的采樣率。最后，DSP技術和高速數字處理技術也是軟件無線電的核心技術之一，數字信號在經過模數轉換器處理后，DSP軟件將繼續對其進行處理，因此說軟件無線電技術的關鍵是數字處理能力。硬件技術和軟件技術是影響無線電技術的重要因素，目前軟件無線電技術在實際中的應用由于受到硬件技術的限制，特別是在木塊分化方面，因此應加強硬件技術的改進，為軟件技術提供一個廣闊的發展平臺。

2數字廣播電視系統中軟件無線電技術的應用

數字廣播電視的基本原理就是將模擬信號轉變為數字信號，實現其完美過渡。將A/D變換器靠近射頻天線以盡早獲取模擬信號，隨后將其轉化為數字信號是軟件無線電技術的基本思路。無線電技術以數字廣播電視為載體，在產生數字信號后，利用數模轉換器將信號轉化為模擬信號。軟件無線電技術以較強的靈活性，通過升級去完成對一些關鍵技術的突破。

2.1DRM的發展

由于數字化媒體的快速發展及調頻廣播競爭的加強，許多機構已經開始了調頻廣播數字化的技術實驗。由于當前數字信號和模擬信號同時存在，可以借助無線電技術對模擬設備進行研制。隨著無線電技術的發展，為了提升無線電廣播的質量，可以將數字廣播與資源有效結合起來。

2.2DRM中無線電技術的應用

由于廣播的寬帶較窄，信號的動態范圍較大，在實際應用中對其方案的選擇應慎之又慎。可以對一個寬帶變頻模塊進行增加，將其增加到A/D/A天線間，使信號由全頻變為中頻帶，然后對中頻帶信號的預定功能進行實現。

2.3DRM發射機中軟件無線電技術的應用

相比較接收機，發射機的研制顯得更為復雜，發射機一般包含三個獨立的子系統，其中的調制子系統和數字編碼負責對數字信號和相位的處理，而模擬處理子系統則更多的被應用于調相符號或幅相符號的轉換上，功率放大以及信號的發射則依靠發射子系統來實現。

2.4數字電視接收系統

當前廣泛采用的是中頻數字化結構，其原理是通過多頻段的天線將數字信號傳送到RF部分，隨后經過模數轉換器和數模轉換器的轉換，再經過數字上下變頻器，其將信號傳送給DSP進行處理。在以軟件無線電技術為基礎的數字電視接受系統，首先要通過模擬變頻對信號進行處理，使其與模數轉換器的信號相適應，經過模數轉換器的處理后，其輸出為基帶信號，然后數字變頻對寬帶內的信號進行正交變頻，使其成為與信號帶寬相適應的數字信號，這種信號要能夠被HDTV處理。在實際中，為了提高數據的處理速度，常常采用較多的處理器模塊。而在軟件無線電技術中，都是采用軟件對算法進行處理，通過軟件的升級來增加新的功能，而HDTV接收機正是以軟件無線電原理為依據，在此基礎上，其不僅可以產生能夠適應多種編碼速率的數字電視信號，而且其自身的系統升級能力也較強。HDTV實現新制式的播放方法對軟件無線電技術降低成本具有較大的幫助。

2.5軟件無線電技術中的實際應用

在互聯網和3G時代，信道調制方式會極大影響數字廣播電視的發展，因此需要引進新的無線通信技術。當下用戶需要的是多層次配置，而軟件無線電技術中正是一種優質資源，依靠其實現各種業務的最佳配置，改變以往的追求統一性的調制方式，努力建立一個開放性的平臺，通過平臺上軟件的升級來實現業務的各種特征。

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文

1 概述

隨著現代科學技術的迅猛發展，信息社會將以移動通信和巨大全球性市場為標志，移動通信業務將向企業和個人提供豐富多彩的信息和娛樂，涵蓋話音，視頻和高速INTERNET接入。目前許多國家已經開始了3G業務的營運，向世界各地的用戶提供話音和多媒體數據服務。3G為通信業，信息科技業和媒體業帶來了重大機遇，從根本上改變了移動通信僅僅是固定電話的便攜式替代品的傳統觀念。

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170元

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在現實生活中，軟件定義無線電技術在軍事方面的應用不斷地發展研究，各國為了早日實現軍事化的軟件定義無線電技術，加大了對軟件定義無線電的研究。目前，軟件定義無線電技術已成為未來軍事通信發展的趨勢。①

1 軟件通信體系結構

1.1 硬件體系結構

軟件通信體系中硬件體系結構采用了面向對象技術，通過面向面向對象技術的概念對系統內部的典型模塊進行劃分，要求實際系統一旦實現，必須將其詳細的、完整的接口進行公開。軟件開發人員可以通過公開的接口，對硬件的性能和容量以加載特定的波形，第三方則通過公開的接口，提供系統內部模塊，方便了新技術的插入。

硬件體系結構除了要對所有無線設備系統內部硬件模塊的組成進行定義，還要給出所有無線設備內部硬件的物理屬性。當無線設備系統內部硬件物理屬性符合條件時，這些硬件設備就可以應用到實際平臺硬件模塊，具有統一性，針對所有的通信設備來說都是通用的，實現了硬件模塊設計的實用性與通用性，節約了系統成本。未來無線通信系統發展主要以軟件為主，而現代無線通信系統是由軟件與硬件相結合來實現無線通信的功能。因此，為滿足無線通信系統未來發展的需求，硬件模塊要具有一定的可擴展性，這可以確保在原有硬件模塊基礎上，通過增加新的功能或者在已有的硬件模塊中增加新的硬件模塊來實現新的技術，既保證了硬件模塊統一性，又增加了硬件模塊內在的靈活性，滿足軟件無線電發展的需求。②

1.2 軟件體系結構

在軟件通信體系中軟件與硬件所承擔的功能不同，根據軟件在通信體系中所承擔的功能，可將軟件體系結構由上到下分為應用程序、核心框架、公共對象請求體系中間件和嵌入式實時操作系統四部分。其中核心框架、公共對象請求體系中間件以及嵌入式實時操作系統三部分共同構成了軟件體系結構中的核心內容，也是軟件體系結構中一個通用的軟件平臺。軟件平臺的構成給開發人員和波形的設計帶來了新的要求與限制，有利于實現波形從一個無線通信系統到另一個無線通信系統的移植。

1.3 安全體系結構

軟件通信體系中安全體系結構，為了保證在不同的無線通信系統能夠相互通連與相互操作，是為了確保用戶的信息在傳輸、發送、處理以及存儲過程中的完整性與機密性。在安合體系結構中，整個系統的安全功能是由一個通信保密模塊、紅邊處理器以及黑邊處理器三部分共同來完成的，而非一個邊界分明的安全模塊來單獨完成。③

2 軟件定義無線電系統

軟件定義無線電系統又稱為軟件無線電系統，是一種可以通過軟件進行編輯，實現全部功能的無線電，具有較高的靈活性與通用性。用戶通過軟件無線電系統，對動態修改配置對系統中的網絡裝備與軟件更新設備進行修改，從而獲得更好的服務與性能。軟件定義無線電系統是通過一個簡單的終端設備，運用軟件重配置功能來支持各種不同種類的無線系統與服務的新技術。固定或者移動的軟件定義無線電設備，都能讓用戶通過改變軟件改變接收與發送的特征。移動無線電系統與改變運行模式的軟件定義無線電設備相互通聯，并且能夠同時在多種公共安全頻帶中工作。

軟件定義無線電系統不僅具備基本的無線通信功能，還具有以下三個方面的功能：一是通過軟件定義無線電系統能夠升級系統所裝載的軟件，以此來達到對系統的升級與功能的更新。④二是軟件定義無線電系統可以支持不同電臺系統的相互通聯，達到不同獨立運行的電臺系統能夠互傳信息。三是軟件定義無線電系統主要以軟件為主，解放了硬件通信業務傳輸方式，通過軟件定義無線電系統所裝載不同軟件實現動態配置系統功能。

3 軟件定義無線電的發展

軟件定義無線電技術采用現代化高端軟件進行操縱與控制，具有高自動化程度與較強的擴展能力，打破傳統依賴于硬件發展的通信體系。軟件定義無線電體系的發展是通信領域的第三次革命，經歷了從固定通信到移運通信，模擬通信到數字通信的改革。

軟件定義無線電技術作為現代通信行業新技術，在未來的無線電通信應用中有良好的發展前景，可能成為未來無線電通信技術的支柱。軟件定義無線電技術可以多頻段多模式的手機、衛星通信、智能天線以及蜂窩移動通信系統、無線局域網等各個相關的應用領域。

4 總結

隨著科學技術的不斷發展，軟件定義無線電系統在各個領域中得到了廣泛的應用，無線通信體系朝著通信數字化、智能一體化的發展。由于我國目前無線通信體系硬件水平的有限，導致軟件無線電通信還達不到理想的要求。針對軟件通信體系與軟件定義無線電系統的研究，可以預見，軟件定義無線電技術可能成為未來通信行業發展的核心內容。⑤

注釋

① 范建華，王曉波，李云洲.基于軟件通信體系結構的軟件定義無線電系統[J].通信技術，2011，51（8）：1031-1037.

② 劉獻，張棟嶺，陳涵生.軟件定義無線電及軟件通信體系結構的規范[J].計算機工程，2009，30（1）：95-98.