1、软件无线电的概念。
2023年5月在美国通信系统会议上，joe mitola首次提出了“软件无线电” (software radio)的概念。软件无线电是一种实现无线通信的新的体系结构。它的基本概念是把硬件作为无线通信的基本平台，把尽可能多的无线通信及个人通信功能用软件实现。
这样无线通信新系统、新产品的开发将逐步转到软件上来而无线通信产品的价值将越来越多地体现在软件上．打破了传统通信功能的实现仅仅依赖于硬件发展的格局。软件无线电的概念，最早是为军事通信的互联互通问题而提出来的。经过近十年的迅速发展软件无线电已发展成现代移动通信(特别是第三代移动通信)的基石。
软件无线电的出现是通信领域继固定通信到移动通信、模拟通信到数字通信之后的第三次变革【1】。
2、软件无线电的主要特点：
1)灵活性。软件无线电可以通过增加软件模块，很容易增加新的功能。可以和其他任何电台进行通信，并可以作为其他电台的射频中继，还可以通过无线加载来改变软件模块或更新软件。
2)开放性。软件无线电采用了标准化、模块化的结构，其硬件可以随着器件和技术的发展而发展或扩展，软件也可以随需要而不断升级。软件无线电不仅能和新的体制电台通信，还能与旧的体制电台兼容。
软件无线电已经成为第二代移动通信系统的关键技术。软件无线电技术可以解决多种通信标准及频谱拥挤的问题，以达到多种通信频段、多种信道调制及多种数据格式的互操作性。可软件无线电是近年来发展起来的新技术，虽然对它的研究理论上趋于成熟，但是具体实现环节上许多技术问题还需要解决。
其中的关键技术概括：
1)开放式总线结构及实现。软件无线电的一个重要特点是其开放性，这主要体现在软件无线电所采用的开放式标准化总线结构上，只有采用先进的标准化总线，软件无线电才能发挥其适应性广、升级换代方便等特点。由于软件无线电的研制国内外部起步不久，在研制开发过程中，必须逐步形成标准化的硬件平台和软件平台，而标准化总线是构筑上述两个平台的奠基石，现有的软件无线电研究和实验系统中一般采用双总线结构，即：
控制总线和高速数据总线。控制总线结构如vme总线、pci总线等，尽可能采用现有的工业标准，以便于利用已有的软件及硬件平台，加快开发速度。高速数据总线结构则是软件无线电体系结构的软件，目前还没有形成标准，世界各国都在努力研究，以期得到适合软件无线电高速数据处理的总线结构标准。
2)智能天线技术。天线部分是软件无线电不可替代的硬件出入口，只能靠硬件本身来完成，不能用软件加载来实现其全部功能。但是软件无线电由于其具有智能的、可编程的数字信号处理核心，所以可以充分利用这一优势，对固定天线接收下来的信号进行优化组合，达到提高信噪比、抑制同信道干扰、增大系统容量的目的。
固定天线与数字信号处理核心的结合，构成了可以动态配置的天线特性，即智能天线。软件无线电这部分的要求包括：无线能覆盖所有的工作频段；能用程序加载的方法对功能及参数进行设置。
3)高速a／d技术。软件无线电对a／d要求是非常高的。对它们的要求主要包括采样速率和采样精度。
采样速率主要由信号带宽决定，因为软件无线电系统的接收信号带宽较宽，而采样速率一般要求大于信号带宽的2.5倍，因此采样率较高；采样精度要求在80db的动态范围内不能低于12位。除了进一步提高器件性能外，还可采取多个adc并联使用的方法。
4)数字下变频技术。数字下变频(ddc，digital down converter)是a／d后首先要完成的处理工作，包括数字下变频、滤波和二次采样，是系统中的数字处理运算量最大的部分，也是最难完成的部分。
5)高速数字信号处理技术。高速数字信号处理部分主要完成基带处理、调制解调、比特流处理和编译码等工作。这部分工作用高速数字信号处理器(dsp)完成，这是软件无线电的一个核心部件，但也是一个主要瓶颈。
单路数字语音编译码，调制解调能用单个dsp实现。当单个dsp处理能力不足时，可采用多个dsp芯片并行处理提高运算能力。
6)信令处珲技术。在现代的移动通信系统中，信令部分已经是用软件完成的，软件无线电的任务是将通信协议及软件标准化、通用化和模块化。无线接入是无线通信的重要内容，其协议的主体是公共空间接口，目前已经形成许多不同的标准。
因此，当用软件无线电实现多模互联时，使用通用信令处理是必要的。这就需要把现有的各种无线信令按软件无线电的要求划分成几个标准的层次，开发出标准的信令模块，研究通用的信令框架。
3、软件无线电结构。
软件无线电的基本思想是以一个通用、标准、模块化的硬件平台为依托，通过加载软件来实现各种无线电功能，从基于硬件、面向用途的电台设计方法中解放出来。功能的软件化势必要求减少功能单。
一、灵活性差的硬件电路，尤其减少模拟环节，把数字处理(a／d、d／a)尽可能靠近大线。
软件无线电主要由三部分组成，即射频处理(含天线)前端；高速a／d、dia；数字信号处理(dsp)。
4、理想的软件无线电结构。
软件无线电的核心思想是将a／d、d／a尽可能地靠近天线，尽早地将天线接收下来的模拟信号数字化，dsp对a／d转换后的数字信号进行同步提取(载波恢复、时钟恢复和帧同步)、信号调制样式的自动识别、信道解码、信源解码、信号特征提取(解调)。理想的软件无线电结构如图l所示，其中接收机部分是对天线接收到的射频信号直接进行全宽带a／d转换，转换后的高速数据流送dsp处理，最后由窄带d／a转换为语音、数据或者图像输出。然而，这样不但目前a／d器件采样率、输入带宽无法满足所述软件无线电结构要求，而且后续的dsp也无法实时处理大量的高速数据流，所以这是一种理想的软件无线电结构。
图1 理想的软件无线电结构。
5、软件无线电硬件平台的结构。
经典的软件无线电结构从全局的角度划分，包括实时信道处理流、环境管理流和辅助软件工具。实时信道处理流的处理对象是输入输出信息流，所以必须是实时的，它包括了信道编译码和无线接入协议。信道编译码是广义的(包括调制和解调的过程)，它又可分为：
天线单元、射频转换单元、中频处理单元、基带处理单元和比特流单元。环境管理流从频率、时间、空间三方面不问断地提供无线环境的特征，包括信道识别、估计干扰水平及用户定位等信息，供实时信道处理流使用，因而它是近实时的处理。辅助软件工具用于增强服务功能或承担部分分析无线电环境的功能，它包括**和离线的系统分析工具、信号处理工具等【2】。
信道编译码囊括了整个无线通信的处理流程，是研究的主体和重点。
现在运用较广的结构是中频采样结构。首先射频信号通过模拟器件变换为某一中频信号，然后经过ad带通采样数字化，经过ad的数字信号直接由数字下变频(ddc)变换到基带进行处理。直接数字下变频器通过改变输入本地载波的频率、低通滤波器的带宽及抽取滤波器的抽取率来选择所需的信道，这样做的好处是使用专用数字芯片极大地降低了通用数字信号处理器件的运算负担，也保证了一定的灵活性。
但是软件无线电的思想要求尽量用通用数字信号处理器件来定义系统的功能，使用专用数字器件的同时，会降低系统的灵活性，如ddc的参数设定后就基本固定并且不便调整，那么它自由地选择不同频段，不同标准的通信系统的某一信道将会很困难。
使用直接下变频将射频信号直接变换到基带，用更灵活的数字可编程器件来进行信道选择，会方便得多。但正如前面提到的直接下变频会面临不得不处理下变频的偏移问题，这使后面的数字器件有了额外的处理负担，而且直接下变频方法一般只能实现3o～40 db的镜像信号的抑制能力。而如果采用低中频方法，它不但可以用更灵活的数字可编程器件来进行信道选择以保证灵活性，也不需要处理下变频的偏移问题，而且它又可比较容易地实现60～7o db的镜像信号抑制。
从射频变换到低中频(一般小于等于lo m}iz)的信号，可以进行过采样，低通滤波器也会工作在较低的频率，这样的处理负担现在的通用数字器件是可以承受的。这是我们选择低中频采样结构的原因。
6、采用低中频原则的多模接收机结构。
整个结构采用“模拟系统选择，数字信道选择”的方法【3】实现宽带信号的接收，在系统的模拟电路部分选出整个系统的信号，然后在数字电路部分选出需处理的信道进行处理。模拟系统选择的结构如图1所示。由于采用低中频原则，所需信号的镜像信号不在系统的带宽内，所以在射频前端就可采用一个带通滤波器(artl)进行镜像抑制滤波，再加上在ad变换后面采用的i、q信道的相位抵消镜像信号抑制，就现有的器件水平，整个对镜像信号的抑制能力可达到70～8o db。
由于要求接收多个系统的信号，而各系统的工作频段不同，这就要求模拟频率振荡器( )可根据接收系统的不同产生几个固定的频率，频率的选择根据系统的中频、带宽及设计要求决定，一般选择比所需系统的最低频率低10 l }lz的频率，进行系统选择的带通滤波器则是按照变换后的系统中频和带宽滤出所需系统的信号，其频率和带宽在几个可选值之间可变，整个模拟系统选择的讨稗如图2所示。
当选出了所需系统信号后，就要选出所需的信道，这部分被设计在数字电路部分中处理，所以称为数字信道选择。现有的移动通信的体制分为：频分多址、时分多址和码分多址。
采用频分方式的移动通信系统已属淘汰行列，现有数量很少；采用时分和码分方式的移动通信系统是现有移动通信的主体技术，由于三者使用的多址方式不同，它们之间完全不能兼容。下面就对3种多址情况分别进行讨论（图3）
因为码分多址是下一代移动通信的首选技术，下面就以采用码分多址技术的is一95为例说明数字信道选择的过程。数字处理的部分采用通用数字可编程器件(flea+dsp)，flea进行解调、解扩处理，dsp进行基带数据处理。在模拟射频处理及md变换后，所需系统的信号就在一个很低的已知中频上，我们首先要对它进行解调，利用数控振荡器(nco)产生与已知中频(可变)同频的载波信号进行正交解调，匹配滤波器则根据系统的带宽、波形参数的不同是可变的。
从模拟射频处理到模数变换再到正交解调这一部分电路的整个结构是不变的，它适用于各种标准的移动通信系统，可变的只是nco和匹配滤波器及模拟滤波器的参数；之后的电路结构则是根据不同的系统需要改变的。图4中的同步电路主要是用于时钟同步和载波同步，对于不同的多址方式算法基本相同，也可以采用结构不变、参数可变的方法。去信道引导序列和walsh码相关器(解扩过程)是cdma的独特处理过程，如果将它放在dsp中处理会使dsp的处理负担过重，所以将它们放在flea中，但这样也会影响到接收机的灵活性，因为对于频分和时分系统的信号，这一部分电路是用不上的，而fpc,a中的电路不象dsp中的**可变性很强。
同时由于is一95(还包括宽带cdma系统)用rake接收机来解决多径干扰的问题，这部分电路需要有多个支路和其它的一些辅助电路。我们可以将这一部分电路在fpga中保留，接收频分和时分信号时则将其短路，这样就可以多用一些资源来保证接收机的灵活性。对于不同的cdma系统这部分电路是可以根据参数改变来满足要求的。
时分多址和频分多址要用均衡电路来对抗由于移动信道的多径干扰引起的码间串扰问题，而码分多址不需要这种处理，如果这部分电路在dsp中完成不能保证实时性，那么也必须采用和上面相同的处理方法。以上的处理最大限度地保证了接收机的灵活性和可重置性。dsp中的基带数据处理部分是完全可编程的，只要根据接收系统的变化，载人不同的软件即可。
认知无线电到软件无线电
掌銮。武警石家庄士官学校。武。颖。摘要 认知无线电技术进一步扩展了软件无线电 的功能，成为解决频谱资源匮乏问题的有效方法。基于认知无线电在无线通信中的重要作用，介绍了认知无线电的概念，概述了认知无线电在民用和军用领域的应用情况，讨论了认知无线电涉及的关键技术，指出了开展认知无线电技术研究的重要意义 ...
软件无线电
4g软件无线电处理器体系结构研究。移动设备在以一个惊人的速度在全球范围内普及，现已成为人们生活中不可缺少的组成部分。目前世界范围内商用移动通信技术已经进入4g移动通信时代。软件无线电的基本思想是以一个通用 标准 模块化的硬件平台为依托，通过加载模块化 标准化和通用化的软件，实现各种无线通信协议的一种...
软件无线电
软件无线电结课 题目 软件无线电的应用。学院 xxxxxxxxxx学院。专业班级 xxxxxxxxxxx班。任课教师 xxxxxxx 姓名 x x 学号 xxxxxxxxx 日期 2010年01月。摘要。软件无线电的基本思想是以一个通用 标准 模块化的硬件平台为依托，通过软件编程来实现无线电台的各种...