软件无线电之SWR基础知识及实际应用

随着无线通信数字化和计算机应用进入无线电领域，一种新的无线通信体系结构——软件无线电，正受到国内外广泛重视，这是继模拟通信到数字通信、固定通信到移动通信的又一次重大变革。

软件无线电ＳＷＲ　集无线电台和计算机于一体：采用标准的开放式总线结构，进行模块化设计；具有可编程功能、重组能力，实现多信道、多模式工作；使用宽带智能天线，具有多频段射频变换能力：能在不同无线信道之间、各种网络之间用作无线网关，并可灵活地扩展网络功能；适应不同无线电环境，具有传输安全和信息保密性。

ＳＷＲ集中体现了无线通信宽带化、数字化、综合化、网络化、智能化的发展方向。ＳＷＲ研究开发始于军事通信，美国防部为解决多种军用电台互通，１９９２年开发易通话ＳＰＥＡＫｅａｓｙ　多频段、多功能电台，１９９９年完成四部样机，其功能可替代１５种电台。军用无线电台主要特点是多频段、多信道、多模式、多调制方式、多编码方式、多业务和多协议，ＳＷＲ通过软件编程，可灵活地更改功能和提升性能。１９９５年北美、欧洲将ＳＷＲ技术用于通用移动通信系统ＵＭＴＳ　，提供高度灵活和自适应的传输方案，支持高达２Ｍｂｐｓ各项业务，在ＧＳＭ基站和各类手机进行开发应用。由我国提出的３ＧＰＰ规范的ＴＤ—ＳＣＤＭＡ ３Ｇ时分双工移动通信方案也基于ＳＷＲ技术。

ＳＷＲ频率覆盖２１．５ＭＨｚ一２ＧＨｚ，此前大量的研究开发集中在３０—４００ＭＨｚ频段，短波频段因其频率覆盖系数大１５－２０　，造成射频处理特别是宽带天线技术难度大；信道存在频率选择性和时间选择性衰落、多径时延、频率拥挤、干扰大；传输频带窄、数据传输速率严格受限，因而短波频段成为实现ＳＷＲ的瓶颈。本文在分析ＳＷＲ含自适应智能天线　基本技术基础上，探讨短波ＳＷＲ相关技术。

２ 软件无线电技术

２．１ ＳＷＲ概念

以硬件作为无线通信的基本平台，把尽可能多的无线及个人通信功能用软件实现。ＳＷＲ工作原理与个人电脑十分相似，可使多个收发信机同时在一个硬件平台上运行，该平台相当子数字信号处理器ＤＳＰ　利用指令，实现指定信号的带通滤波、自动增益控制ＡＧＣ　、频率变换和调制解调，每种波形有自己的程序，贮存在机内存储器中，需要时输入信号处理器。

中频甚至射频数字化是实现ＳＷＲ的先决条件，数字无线电采用专门的数字电路，实现单一的通信功能，而ＳＷＲ以可编程能力强的ＤＳＰ器件代替专用数字电路，使系统硬件结构与功能相对独立，基于一种相对通用硬件平台，通过软件实现不同通信功能。 目前ＳＷＲ设计有两类：一是软件定义无线电ＳＤＲ　，能控制和配置信号处理单元：一是ＳＷＲ，由软件本身完成信号处理。

２．２ SWR结构

按处理功能区分，ＳＷＲ结构包括信道处理、环境管理和软件工具（库）三大部分。ＳＷＲ硬件结构的基础是采用尽可能靠近天线端的宽带模数或数模变换器ＡＤＣＤＡＣ　、微处理器和ＤＳＰ。

信道处理包括从天线到用户终端所有处理，又可分成信道编解码和信源编解码两部分，各部分处理功能如下： １　天线信号处理功能：射频信号方向选择、多径补偿、干扰抑制。

２　射频变换：中频射频信号变换成射频中频信号，产生功率输出。

３　中频处理：变换调制基带和中频之间发送接收信号，宽带ＡＤＤＡ变换。

４　基带处理：对数据信号进行调制解调。包括各种数字调制的算法如８ｐｓｋ、ＧＭＳＫ　和模拟基带调制如ＦＭ、ＳＳＢ　，传输安全处理等。

５　比特流处理：通过多路复用器ＭＵＸ　把多个用户的数据流合路分路，完成交错、分组、卷积等编码处理、信息加密处理：装入各种纠错码的编译码软件和各种密码算法软件。 ６　信源处理：完成窄带话音ＡＤ或ＤＡ转换，通过编码算法软件对话音信号进行编译码处理。

环境管理使用频率、时间和空间连续表征无线电环境，充分利用数字化和射频信号中的大量信息，评估传输质量，分析信道特性，根据无线电环境的变化而自适应地配置收发信机的数据速率、调制方式、信道编码方式，调节信道频率、带宽以及无线接入方式。

２．３ 软件分层通用模型