导语：在软件无线电的撰写旅程中，学习并吸收他人佳作的精髓是一条宝贵的路径，好期刊汇集了九篇优秀范文，愿这些内容能够启发您的创作灵感，引领您探索更多的创作可能。
1概述
无线电应用日益广泛、电磁环境日趋复杂，无线电监管的工作难度在持续不断地增加，如果能得到目标现场的信号完整采样，并将原始采样数据完全存储，以软件无线电的处理思想进行后期分析，将会给无线电监管工作带来质的改变。
这种全新的监管模式随着高性能的软件无线电接收机、遍及超高传输速度的网络、能提供强大的存储和计算能力的云服务的诞生将逐渐成为一种可能。
1.1无线电监管
无线电管理的核心目标是在全国或全世界的无线电通信和其他无线电业务领域内以最合理、最公平、最有效和最经济的方式地使用、利用或保护有限的无线电频谱/卫星轨道资源，使得各种无线电通信网和各无线电台站能够经济、有效地在各种无线电环境下不受干扰地正常工作，为国家的经济建设、国防建设服务，保障人民的生命和财产安全，提高人们的物质和精神的生活水平，推动国家社会与经济的发展和科学技术的进步。
当代无线通信的复杂性和设备的广泛性对监管工作的有效性提出了极高的要求，因此各国都建有自己的监管机构和技术体系，如：美国设有一个监控中心、全国设有13个监测站；我国设国家、省、地市三级管理和监测建制机构，并设有短波、卫星、超短波三张监测网，部分监测网设有多个遥控监测站。
除卫星监测之外，主要设别有扫频仪、宽频接收机、定向天线等，主要对无线电发射的基本参数，如频率、电平、示向度、仰角、测向质量等系统地进行测量、传输。鉴于历史延承及技术发展水平的限制，目前通常最后只记录结果数据，而不是监测到的某个信号的原始数据，如果一个信号从此消失，而监测系统无法解码时，存在无法回溯等不利情况的发生。
1.2软件无线电技术
软件无线电论坛（SDRForum）（非盈利的推动软件无线电技术发展的国际组织）给出的软件无线电的定义：“一个无线电系统中，天线以后就数字化，对信号的所有的必要的处理都由存放在高速数字信号处理器中的软件来完成”。就是采用数字信号处理技术，在可编程控制的通用硬件平台上，利用软件来定义实现无线电台的各部分功能：包括前端接收、中频处理以及信号的基带处理等等。即整个无线电台从高频、中频、基带直到控制协议部分全部由软件编程来实现。
SDR被认为仅具有中频可编程数字接入能力。发展历史无线电的技术演化过程是：由模拟电路发展到数字电路；由分立器件发展到集成器件；由小规模集成到超大规模集成器件；由固定集成器件到可编程器件；由单模式、单波段、单功能发展到多模式、多波段、多功能；由各自独立的专用硬件的实现发展到利用通用的硬件平台和个性的编程软件的实现。
软件无线电的主要特征的尽可能靠近天线、尽可能宽带高速的完成接收到的信号的数字化，之后主要依靠软件来实现信号的处和应用。
澳大利亚万瑞（WinRadio）公司就有系列的采用SDR结构体系无线电接收机产品，其中WR-G39DDC模块覆盖HF/VHF/UHF/SHF20KHz～3.5GHz宽频软件接收机，带有两个可同时工作的独立的DDC信道，每个信道的瞬时带宽达4MHz，可用于录音或其它数字化处理，接收机还提供16MHz宽的实时频谱分析仪。具有很高的灵活性、大动态范围、高灵敏度、快速扫描、高精度等性能，不仅可以作为监测接收机，也可以作为快速搜索（1GHz/s超快搜索速度）接收机和测量接收机。可采用USB接口可方便地连接到任何IBM兼容PC机，一台可以控制多个接收机组成多信道系统。
1.3高速互联网时代
现代计算机网络的基本理念框架体系基本源于美国军队在1968年开始组建的阿帕网（ARPNET），就在这个互联网原型诞生后的70年代，一系列沿用至今、在今后得到巨大发展的技术一一诞生，如：TCP/IP协议、以太网，同期微电子及计算机技术也在高速发展，它们相互激荡和促进。在经过约四十年的发展，系统和系统之间、区域和区域之间的互联从很困难到现在到处都能得到广域、城域接入，接入方式和接口形式五花八门到现在互联方便的以太网为主，速度从几K提升到10M、100M、1000M、10G、并将步入40/100G。无线局域网技术也有了高速的发展，速度在802.11n上已经能达到300Mbps并开始展望600Mbps，将来也会有更高的接入速度。
此外一个重要的特性，高速接入的时代同时也是越来越多需要协同工作或跨地域的系统都逐渐在向TCP/IP网络靠拢并得到良好地承载的时代。更多的终端嵌入了TCP/IP网络接入功能，并实现了联网工作。
关键词：软件无线电；多速率信号处理；抽取；内插；多相滤波
中图分类号：TN911-7文献标识码：B
TheMulti-rateSignalProcessinginSoftwareRadio
MIAORunjiang,XUELei
(ElectronicEngineeringInstitute,Hefei,230037,China)
Abstract：Inthispaper,theconceptionofsoftwareradioandmulti-ratesignalprocessingisintroduced.Thesignalcoderateateverynodeinthesystemofsoftwareradiomaybechangedbymulti-ratesignalprocessing.Decimationandinterpolationaretwobasicmeansofmulti-ratesignalprocessing,thetheoryofthemisanalysedandtheirrelatedarchitectureofpolyphasefilerisgivenhere.Thenumberofdigitalfilter′sstepsateverybranchofthisarchitecturewillbereducedto1/D(or1/I)oftheoriginal.Sothisarchitectureisaneffectivewaytoreal-timesignalprocessing.
Keywords：softwareradio;multi-ratesignalprocessing;decimation;interpolation;polyphasefilter
1引言
软件无线电是当代无线通信发展的方向，其基本思想是：将A/D和D/A尽可能靠近RF端，在数字化的通用硬件平台上，用软件近可能多地实现软件无线电的各种功能。软件无线电具有灵活性、标准化、模块化的特点，为解决目前无线通信系统所存在的难兼容、难升级、开发周期长等难题提供了选择。
基于带通采样定理，软件无线电能够实现对整个工作频带的信号直接进行数字化，然后用数字信号处理方法完成对信号的接收和解调。为了提高软件无线电对不同体制信号的适应性，带通采样的带宽应越宽越好。但是，采样速率的提高使采样后的数据流速率增大，对后续的信号处理能力提出了苛刻的要求。因此，有必要对采样信号进行降速率处理，多速率信号处理是这种降速率处理的理论依据。
2多速率信号处理
多速率信号处理的实质是用数字信号处理方法直接改变抽样信号的速率，抽取和内插是其基本环节。
2.1整倍数抽取
整数D倍抽取是指原始抽样序列x(n)每隔(D－1)个取一个,形成一个新序列xD(n),xD(n)=x(Dn),正整数D为抽取因子。D倍抽取器符号如图1所示，设序列x(n)的频谱为x(ejw)，求得序列xD(n)的傅里叶变换xD(ejw)=1D∑D－1k=0Xej(w－2πk)D，表明抽取后序列xD(n)的频谱为原序列x(n)的频谱经频移和D倍展宽后的D个频谱的叠加和。根据Nyquist采样定理，若序列x(n)的采样率为fs,则模拟信号的最高频率(无模糊带宽)fH≤fs/2，否则x(n)的频谱发生混叠。当以D倍抽取率对x(n)进行抽取后得到的抽取序列xD(n)之取样率为fs/D,其无模糊带宽为fs/(2D),所以当x(n)中含有大于fs/(2D)的份量时,xD(n)的频谱必然产生混叠,无法从xD(n)中恢复x(n)中频率小于fs/(2D)的低频信号分量。如果先用一个数字滤波器(归一化带宽B=π/D)对X(ejw)进行滤波得到V(ejw)，该信号只含有小于π/D频率分量,再对V(ejw)进行D倍抽取,就可以避免频谱混叠。一个完整的D倍抽取器结构如图2所示，抽取前后信号频谱如图3所示。经过抽取提高了信号的频域分辨率。
2.2整倍数内插
整倍数内插是指在原始抽样序列的相邻两抽样点之间插入(I－1)个零值,设原始抽样序列为x(n),则内插后的序列为:
内插器符号如图4所示。设序列x(n)的频谱为x(ejw)，求得序列xI(n)的傅里叶变换xI(ejw)=X(ejwI)，表明内插后序列xI(n)的频谱为原序列x(n)的频谱经I倍压缩得到的。因此，xI(ejw)中不仅含有x(ejw)的基带分量(w≤π/I),而且还含有其高频分量(w>π/I)。对内插后的信号进行低通滤波,就可以从内插信号频谱中恢复出原始基带谱,使内插序列中的(I－1)个零值都变为x(n)的准确值,所以经过内插提高信号时域分辨率。完整的I倍内插器结构如图5所示。
抽取运用于软件无线电接收机，降低了接收信号数据速率,便于数字信号处理。内插运用于软件无线电发射机，提高了输出信号频率，便于调制发射。通过先内插后抽取，也可以实现抽样率的分数倍变换。
3多速率信号处理的多相滤波结构
多相滤波结构是指将数字滤波器的转移函数H(z)分解成若干个不同相位的组。图2和图5抽取内插器结构中滤波器都是在高取样率(在D倍抽取之前,I倍内插之后)条件下运行的。采用多相滤波结构可以提高抽取内插
器的计算效率，有利于信号的实时处理。如图6所示，在FIR滤波器中，H(z)=∑N－1n=0h(n)z－n，N为滤波器的长度，将h(n)分成I个组，H(z)=∑I－1m=0z－(I－1－m)Rm(zI)，Rm(zI)=∑Q－1n=0h(nD+D－1－m)(zI)－n，将此滤波器代入图5，由内插器的等效转换，得到内插器的等效滤波结构，如图7所示。此时，滤波器位于内插器之前，降低了对滤波器的实时性要求，并且每个支路滤波器的阶数只有原来的1/I，有利于提高运算精度。抽取器的多相滤波结构与此相似。当抽取倍数D或内插倍数I很大时,可以采用多级实现,每节滤波器设计时应考虑通带带宽、过渡带带宽等参数。
以上分析都是针对低通信号的,对带通信号常常采用频谱搬移,先把位于中心频率f0处的带通信号搬移到基带,然后再利用低通信号的抽取方法进行抽取。反之，通过内插器后接带通滤波器可以将基带谱搬移到射频频段。
4结语
多速率信号处理是软件无线电实现信号处理数字化的关键，多相结构不但简化了滤波器的设计，而且是软件无线电信道化接收机和发射机的基础。
参考文献
［1］杨小牛,楼才义,徐建良.软件无线电原理与应用[M].北京:电子工业出版社,2001.
［2］宗孔德.多速率信号处理[M].北京:清华大学出版社,1996.
［3］JoeMitola.TheSoftwareRadioArchitecture[J].IEEECommunicationMagazine,1995(5):26-38.
【关键词】软件无线电；智能天线；波束形成
引言
随着时代的发展，社会的进步，移动无线电信号已经越来越普及，但是随之而来的信号之间的干扰也越来越强烈。减弱无线电信号干扰，提高无线电通信质量是当前应该研究的重要课题。利用软件无线电发展的智能天线能够与周围环境特点相结合，随时监控周围的信号强弱，找到信号最强的天线方向，进行对应调整。并且能够通过对信号的追踪，将通讯信号维持在最好的范围。通过软件进行算法的自动更新，能够在不改变智能天线的配置的同时增强无线通讯，提高系统稳定。
1软件无线电的定义
2智能天线的构造和基本算法
智能天线结合现代数字信号处理技术，用过简单的数据算法，形成稳定的定向波束，让天线能够根据用户的信号需求进行调整，避开信号不稳定的位置，实现移动信号的最大化，尽量避免同种信号的干扰。智能天线的主要是通过天线阵列、射频前端、A/D转换器、自适应信号处理器等装置构成。如果智能天线的天线能够接收到智能信号，就可以通过不同天线的智能单位进行分配，由射频前端进行接收处理，在经过数字信号转换，通过自适应信号处理器进行处理，形成不同波束来实现矢量输出。智能天线和传统的天线收集方式不同，它能够通过以上方式形成用户特定的接收波束，将信号稳定在某一确定的接收范围，使信号在其中定向传播，相当于把不同信号稳定在不同范围中，降低同种信号之间的干扰以及电磁污染。提供一个固定的方向来让用户接受，这样做大大提升了信号传输的工作效率，有效保障了信号的稳定性，避开了传统方式中同种波段信号之间的相互干扰。
3自适应波束形成算法介绍
4软件无线电技术的可行性
5结束语
利用软件无线电对智能天线进行调整，不需要进行繁琐的硬件调整，只需在系统中安装提高软件无线电实用性的软件。因此该系统具备很高的可维护性以及能够稳定操作的系统环境，能够将系统的信号发射整体运用提高，增强扩充性能。通过软件无线电对智能天线进行调整，能够增强信号范围，使系统变得更加平稳，减少同类信号的干扰。但智能天线对设备的要求很高，就在一定程度上增加了元件的可操作性能，使系统分配更加复杂，不能够改变波束的转变移动范围。所以是否利用软件无线电对智能天线进行调整，还要结合实际情况进行分析。
[1]葛利嘉.智能天线及其在军用软件无线电中的应用[J].军事通信技术，1997，02：1~16+30.
[2]童克波，宋荣方.无线通信中软件无线电结构的智能天线技术[J].江苏通信技术，1999，06：26~28+41.
[3]束永江.软件无线电在现代雷达中的应用[J].火控雷达技术，2003，02：6~11+20.
[4]朱婷婷，赵林，李忱.智能天线在军用软件无线电中的应用研究[J].仪器仪表用户，2006，04：9~10+71.
关键词：软件无线电；测试；移动通讯
作者简介：何纬（1981-），男，江苏泰兴人，工程师，研究方向为软件无线电技术；邵瑞（1983-），男，江苏徐州人，工程师，研究方向为软件无线电技术
0引言
软件无线电技术（SDR）可以通过硬件和软件的结合，使无线通信设备、终端等具有可编程、可重配置的能力，其提供了能完成多种模式、多个频段、多种功能无线通讯测试的一种解决方案。软件无线电的关键在于使用软件来完成过去使用专业硬件无线电平台才能完成的工作，其结构特点是将A/D、D/A尽可能靠近频射端，从而使信号尽早数字化，然后借助拥有强大的信号处理能力和灵活的可重构特性的可编程平台实现对多种通信标准的支持。
1软件无线电的研究现状
2软件无线电的体系结构
3认知软件无线电的关键技术
4在移动测试领域中的应用
5结语
参考文献：
[1]杨小牛.从软件无线电到认知无线电,走向终极无线电——无线通信发展展望[J].中国电子科学研究院学报,2008(1)
[2]陶玉柱,胡建旺,崔佩璋.软件无线电技术综述[J].通信技术,2011(1):37-39
使其性能指标根据特定应用模式进行调整，从而降低能耗。上面几种收发机实现方案在系统设计方面都是沿用传统的设计方法，即系统的各项指标是按最坏信道质量的极端情况进行设计的。如果能够找出一种系统设计和电路实现的方法，根据特定的信道和电路PVT状态，动态调整CMOS电路的工作条件，使其性能恰好满足要求，即收发机前端性能是对信道质量和电路PVT是自适应的，则收发机的功耗将是最低的。
2软件无线电收发前端设计思路
2.1应用于软件无线电收发机前端的动态电压调节技术
动态电压调节是CMOS数字集成电路中重要的降低功耗的方法，如果能将这种技术用于射频/模拟/混合信号电路，则在电路电流恒定的情况下，电路功耗随电压的下降线性减小。这项技术的成功应用，将使电源电压成为主动调节手段，而非被动的电路状态条件，成为软件无线电收发机前端的自适应降低功耗的重要手段。
2.2性能优化友好的功耗有意识软件无线收发机前端设计方法
2.3软无线电收发前端系统功率动态优化算法
3软件无线电收发前段设计方案
由于工艺的不断演进，CMOS集成电路的规模和速度不断提高，使复杂的信号处理功能得以在个人无线通信终端上实现。本项目拟利用数字信号处理技术，解决软件无线电收发前端信道质量自适应问题，降低系统功耗。
3.1应用于软件无线电收发机前端的动态电压调节技术
3.2软无线电收发前端系统性能动态优化算法
4结束语
关键词：软件无线电调制器数字上变频器
上世纪90年展起来的软件无线电SDR（SoftwareRadio／Software－DefinedRadio）的基本思想是：构造一个具有开放性、标准化、模块化的通用硬件平台，将各种功能用软件完成。这是一种全新的思想，它一经提出就受到了广泛的重视。但是，到目前为止，各国对软件无线电的研究还非常有限。由于软件无线电实现的前提是高度数字化，而现阶段的器件水平还不能达到要求，同时软件无线电的设计还缺乏统一标准，因而只能利用软件无线电的思想，根据系统要求，对其结构适当调整，进行系统设计。
本文采用可编程器件和专用器件相结合的设计方法和分层的设计思想，给出了一种基于软件无线电的通用调制器的设计和实现方法，并给出了系统的测试结果。
1总体设计方案
1．1总体方案框图
通用调制器总体方案框图如图1所示。
系统使用的主要器件有四个：通用DSP、可编程逻辑器件（FPGA）、可编程数字上变频器和D／A变换器。其中的两个主要芯片：通用DSP和FPGA均为通用可编程器件。这样，在系统设计时，存在着通用器件的功能定义问题。为了使系统的功能在器件之间进行合理的分配，充分、有效地利用芯片资源，并使系统设计简单、清晰，在软件无线电体系结构的基础上采用了分层的设计方法，将系统的结构分为三层：接口层、配置层和处理层。
（1）接口层
接口层用来与外界通信，控制整个系统的工作模式。接口采用DSP的主机并口（HPI）。图1所示的外部控制器为PC机，即PC机的并口与DSP的HPI口相连并通信，将系统工作模式的控制参数传递给DSP。需要指出：任意带并口通信方式的器件或仪器均可代替PC机，控制系统的工作模式。
（2）配置层
配置层用来给处理层配置参数，由通用DSP完成。DSP根据其主机并口接收到的控制参数调用相应的程序，计算出配置层所需要的各个参数值，并产生相应的时序信号，将计算结果配置给可编程器件FPGA和数字上变频器。
（3）处理层
处理层由FPGA、数字上变频器和D／A转换器组成。当FPGA和数字上变频器的参数配置完后，处理层脱离配置层单独工作。由FPGA产生对应特定比特流、特定调制方式的I、Q信号，并产生特定的时序信号将I、Q信号写入数字上变频器完成调制过程，再由D／A转换器将数字信号变为模拟已调信号输出。
1．2系统的工作过程
系统的工作过程和图2所示。
系统的初始状态是DSP等待主机接口（HPI）中断。当DSP接收到主机接口中断后，调用中断程序。这个中断程序将使DSP执行以下几步：
（1）首先将DSP的XF脚置高，这个信号变低可以使处理层退出工作状态，进入参数配置状态，同时放弃总线，并使DSP获得总线控制权；
（2）DSP从主机并口接收控制系统工作模式的有关参数；
（3）DSP计算处理层需要的各项参数；
（4）DSP将参数写入处理层相应的地址；
（5）DSP将XF脚置低，放弃总线控制权，并使处理层接管总线，进入工作状态。
（6）DSP重新进入等待主机接口中断状态。系统随时可以根据需要改变工作模式，重新配置参数。
2硬件实现
系统的硬件结构比较简单，与总体方案框图的结构基本相同。主要器件有：TI公司的DSP芯片TMS320VC5402、ALTERA公司的FPGA芯片EPF10K30RC240、HARRIS公司的数字上变频器HSP50215和D／A转换器HI5741。
2．1接口设计
本设计充分考虑了系统与外界接口的设计熏使系统具有很好的开放性和灵活性。
TMS320VC5402的8－bit并行主机接口包含了许多控制信号线，使得它可以通过两个触发器与25针的并口直接相连。外部的设备或器件可以通过这个并口方便地控制系统的工作模式和状态。
在EPF10K30的内部逻辑设计中，有一个随机比特流产生模块，在这个模块中也设计了比特流信号的输入接口，使系统既可以对自身产生的比特流进行调制，也可以对外部输入的比特流进行调制。
另外，在EPF10K30和HSP50215的参考时钟输入引脚也设计了外部接口，通过这些接口可以用外部时钟信号方便地控制系统工作的参考时钟，适应用户的需求。
2．2总线控制
总线控制包括两个方面：总线的电平转换和总线控制权交接。
由于HSP50215和EPF10K30均为＋5VTTL器件，而TMS320VC5402的管脚为＋3VTTL电平，因而需要进行电平转换。所使用的芯片为带三态输出的电平转换芯片SN74LS16244和SN74LS16245。前者为单向芯片，用于地址总线；后者为双向芯片，用于数据总线。
从图1可以看出，系统某些信号线存在着复用的问题。这些信号线包括：HSP50215的数据、地址总线和写控制信号线WR。它们同时与DSP和FPGA的相应信号线相连，因此必须要处理好总线冲突问题。图3为总线控制电路设计。
由图3可以看到，DSP的XF、HOLDA和HOLD信号作为握手信号与EPF10K30中的总线控制模块相连。其中XF是TMS320VC5402的外部标志信号，可以用指令“SSBXXF”或“RSBXXF”将其置高或置低。当DSP放弃总线时，将XF置低，此时FPGA将HOLD置低，使DSP进入HOLD状态，当HOLDA也变低后，FPGA占用总线。当DSP要回总线时，将XF置高，此时FPGA立即放弃总线，同时将HOLD脚置高，使DSP退出HOLD状态。另外，DSP的HOLD信号的非信号与总线电平转换芯片的使能信号相连。这样可以保证不存在总线冲突问题。HSP50215的写控制信号WR也做类似的处理。
3软件设计
系统的软件设计包括两大部分：FPGA的内部逻辑和控制设计以及系统的参数计算和配置。FPGA的内部设计主要完成从基带比特流信号产生一直到对应不同调制方式、不同信息比特、不同码速率的I、Q信号的产生，另外还包括总线控制逻辑和片选信号产生等。
系统的参数包括三个部分：传送到DSP的HPI口的系统工作模式控制参数、FPGA的内部参数、数字上变频器的参数。系统的参数结构可以用图4表示。
系统的工作模式控制参数主要有如下三个：调制方式、基带比特流速率和载波频率。这三个参数由外部控制器通过并口传递给DSP的HPI口。它们处在最顶层，是确定下层各个参数的基本依据。
FPGA内部参数也有三个：基带比特流速率与FPGA参考时钟频率的比值、基带比特流串并转换的位数和IQ信号在查找表中的起始地址。这三个参数分别由基带比特流速率和调制方式决定。
成形滤波器参数对于根升余弦或升余弦滤波器而言也有如下三个：滚将系数α、内插倍数IP和跨越的码元周期数目DS。这三个参数是中间参数，它们并不会直接配置到数字上变频器中，而是计算成形滤波器系数的参数。根据系统的工作模式控制参数，可以确定最佳的成形滤波器参数。
数字上变频器参数，即HSP50215的内部参数，数目比较多，包括：重采样频率高、低位控制字；载波频率高、低位控制字；调制方式控制字；增益控制字；FIFO深度控制字；成形滤波多项式控制字（包括DS和IP）；复位控制字；同步启动控制字以及I、Q两路各256个成形滤波器系数。总共需要配置的参数为522个。这些参数分别根据系统的工作模式参数和成形滤波器参数确定。
正确计算出上述各个参数，并正确地配置到芯片EPF10K30和HSP50215内部，就可以得到正确的已调信号。
4测量结果
本次实验用实时频谱分析仪TEK3086对系统所产生的各种已调信号进行了观测，图5给出部分观测结果，包括BPSK、QPSK、8PSK和GMSK。
图5中各种已调信号的基带I、Q信号的符号速率均为5ksps，载波频率均为1MHz。每个图中又包含四个小图。左上角为中频信号的频谱图；右上角为星座图；左下角为I路信号的眼图；右下角为Q路信号的眼图。眼图的张开度以及星座图中各个矢量点的离散程度（矢量幅度误差的大小），表明了系统码间干扰和噪声的大小，也是衡量调制器性能的两个重要参数。图5（a）、（b）、（c）采用根升余弦成形滤波器，内插倍数IP＝16，跨越的码元周期数目DS＝4，滚降系数分别为：0．5、0．7和0．7。图5（d）采用高斯成形滤波器，IP＝16，DS＝5，BT＝0．3。比较这四个图可知：BPSK和GMSK已调信号的眼图张开度最大，矢量幅度误差最小，信号性能最好，QPSK信号次之，8PSK信号眼图张开度最小，矢量幅度误差最大，与理论分析一致。从测量的结果来看，系统具有较好的性能，有一定的实用价值。
关键词软件无线电系统设计可行性研究
软件无线电的基本思想是构造一个开放、标准、模块化的通用硬件平台，将无线电通信系统的各种功能如调制解调类型、数据格式、加密解密、通信协议等通过软件编程来实现。将宽带A/D和D/A转换器尽可能靠近天线端，即尽可能早地将接收到的射频模拟信号进行数字化是软件无线电接收机的基础架构思路。
目前由于A/D及DSP或CPU等器件的处理速度限制，直接对射频进行采样还无法实现，对于高频更多地采用下变频并采用中频采样技术。在A/D采样后通过高速通信口送给计算机的SDR软件进行后续处理（如图1所示）。
2软件无线电理论基础
软件无线电是一种以现代通信理论为基础，以数字信号处理为核心的，以微电子技术为支撑的新的无线通信体系结构。其基础理论主要包括数据采集理论和数字下变频技术，其中数字下变频又包括2.1带通采样理论
带通采样定理：设一个有限带宽的信号x（t），其通带为（fl，fh），如果采样频率fs满足以下条件，则x（t）能被其采样
■（1）
重构信号x（t）的表达式为：
■
（2）
式（1）中，M=fh/（fh-fl）-N，带宽B=fh-fl，中心频率fc=（fh-fl）/2，fh是上限截止频率，fl是下限截止频率。很显然，最小采样频率fs与B有如下关系:fs大于或等于2B小于4B。
3接收机硬件设计与实现
在本接收机中，主要分为多段射频预处理部分、包含多频段天线、高放、混频、DDS本振部分，高速AD负责将MF频段、HF及VHF频段混频后的中频信号进行模数转换、MCU负责系统控制、PC通信，系统总体结构（如图2所示）。
3.1射频预处理部分
软件无线电中一项重要的技术就是理想天线技术，但实际中只能在特定的频段内实现相对理想的天线，因为在本方案设计中将本接收机的天线分为中频MF段0.3M-3M段、HF段3M-30M段、VHF低段30M-150M段共三段，使用三付相应频段的天线来代替全频段天线。
在各频段天线后设置独立的射频放大部分，将射频放大到适合后级采样或混频电路所需要的电平标准，使用分立高频放大电路实现。
3.2本振及下变频部分
受限于A/D及后级处理能力，除MF段直接进行送往A/D模数转换处理之外，HF/VHF两个频段需要下变频到4.5M再送往A/D处理。本振采用直接数字频率合成器（DDS）来实现。
本设计中使用了一片DDS程控生成频率范围为3M-150M的正弦波本振信号源，对HF、VHF各使用了一片LT5512来混频，混频输出混合到一路，送入下级A/D变换，HF、VHF的混频控制由MCU控制DDS频率及LT5512的使能端实现两路分离。
3.2.1AD9851180MHz完整DDS频率合成器
AD9851是一款高度集成的器件，采用先进的DDS技术，内置一个高速、高性能数模转换器和比较器，共同构成数字可编程频率合成器和时钟发生器。以精密时钟源作为基准时，AD9851能产生一个频率稳定、相位可编程的数字化模拟输出正弦波。该正弦波可以直接用作频率源，或在内部转换为适合捷变时钟发生器应用的方波。AD9851的创新型高速DDS内核提供一个32位频率调谐字；对于180MHz基准时钟，输出调谐分辨率可以达到0.040Hz。AD9851内置独特的X6基准时钟乘法器电路，无需高速参考振荡器。该6XPLL乘法器对无杂散动态范围（SFDR）和相位噪声特性的影响极小。该器件还提供5位数字控制相位调制，使其输出能够以180°、90°、45°、22.5°、11.25°及其任意组合的增量发生相移。
3.2.2LT5512有源双平衡频混器
LT5512是一款有源双平衡混频器IC，专为高线性度HF、VHF和UHF应用而优化。该IC包括一个用于驱动混频器的集成LO缓冲器放大器和一个用于改善LO-RF隔离度的RF缓冲器放大器。内部偏置电路免除了增设精准外部电阻器的需要，并允许采用使能控制（EN）引脚来关断器件。外部匹配的RF和IF端口使得混频器能够在非常低（1MHz以下）或高达3GHz的频率条件下使用。差分LO输入是专为单端或差分输入驱动而设计的。LT5512是无源二极管混频器的一种高线性度替代方案。与具有转换损耗并需要高LO驱动电平的无源混频器不同，LT5512提供了转换增益且所需的LO驱动电平低得多。
3.3模拟数字转换部分
根据A/D理论SNR公式：
（3）
关键词：DSP；软件系统；无线电；雷达；应用技术
1基于DSP的软件无线电系统概述
1.1DSP原理与特征分析
DSP，俗称数字信号处理器，是利用计算机软硬件设备和信号处理设备，通过对信号的数字化采集、变换、滤波、估值与识别等算法研究，再结合微处理器与软硬件设备，来实现各种算法[1]。DSP系统主要由以下四部分组成：抗混叠滤波器用于滤掉输入信号中高于折叠频率的分量，数据采集A/D转DSP系统的处理器用于将输入信号转换为数字信号，D/A转换器可将数字信号转换成模拟信号，低通滤波器可滤除高频分量，得到平滑模拟信号。
与传统的ASP相比，DSP具有高精度，高可靠性，高性能，灵活性大，成本低，，扩展性好，易于大规模生产应用；DSP芯片则具有接口便捷，多功能，体积小，功耗低等特点。现阶段我国关于DSP系统研究正处于逐步完善阶段，尤其是对信号处理的能力，以及硬件与软件方面取得了跨越性的发展。
1.2软件无线电
软件无线电是一种基于现代通信理论，采用数字信号处理与微电子技术将标准化、模块化的硬件单元以总线方式连接构成通用的硬件平台，再加载各种软件以实现无线电通信功能的一种开放式无线电通信体系结构。
软件无线电因其系统结构的一致性与通用性，并可采用不同软件实现各项功能的特点，使得功能的完善与升级更加便捷，且系统各模块可复用，极大地降低了更换成本；同时在相对一致的硬件平台加载各种软件所对应射频可使系统的相互操作性成为可能。另外，软件开发周期较硬件短，成本较低，易于更新，使通信系统的生存期更长了一些；若采用新数字信号处理手段，不仅可以提高抗干扰性能，还可实现其他超越性系统功能，如在线改变信号调制模式。
1.3基于DSP的软件无线电系统的特点与优势
传统的A/D器件采样率，输入宽带已无法满足高速发展的软件无线电结构，且现阶段DSP在进行高速实时数据流处理时仍然有所局限。为了实现理想的DSP的软件无线电设计，还须将射频信号从混频专为中频带通采样，且在DSP前加数字上、下变频器，来突破系统的局限性。
2DSP的软件系统下的无线电雷达应用技术研究
基于DSP原理以及软件无线电研究出的DSP的软件系统下的无线电雷达技术，其在雷达系统中的应用主要体现在现代雷达收发系统中的数字接收机，以及高中频雷达信号处理系统，这里笔者就这两方面进行具体探究。
2.1在雷达收发系统中的应用分析
2.2在雷达信号处理系统中的应用分析
这里的DSP用于中频处理和发射控制雷达信号，可实现信号检测与调制解调前处理数字信号，用编程和DSP完成基带与中频处理减少了混合信道的过程花费，集中信号处理资源有利于进行统一的信号处理。其中DSP的主要任务是处理门限检测、相干信号、恒虚警和杂波，分析频谱和数据算法，提取多普勒与目标信息。
该雷达信号处理系统不仅片内存储容量大，且无需外带存储器；还具备特殊的总线共享结构，而无需外部控制电路；DSP控件之间耦合紧密且相对独立，构成有统一存储空间和高数据传送率的高速实时数据流并行处理系统。
3应用前景与研究意义
3.1应用前景
DSP的软件系统下的无线电雷达技术的应用瓶颈是其数据流系统的速度难以达到实时性处理要求，而近几年高速DSP技术的发展正逐步在克服速度障碍。而目前该技术在雷达收发系统、信号处理系统和数据处理系统中应用虽然广泛却不全面仍有待于进一步的扩展研究。该技术的灵活性与开放性决定了其为雷达数字系统研究提供了重要的发展方向，一方面可以通过突破功能单一、可扩展性差的传统雷达数字系统的设计局限，将开放性的最简硬件作为通用平台，用可升级也可重新配置的应用软件来实现数字收发与信号、数据处理等功能；另一方面发射系统通过软件控制变换的波形；在通用且开放式的硬件平台上设计DSP软件无线电接收系统和信号处理系统，接收各种形式的信号，完成相应的算法运算，输出各种数据格式的运算结果[4]。在未来的研究中还可将该技术应用于雷达数据处理系统中，实现各种目标数据处理、多雷达信号特征融合和外设通信等功能。
3.2研究意义
与传统的软件无线电雷达技术相比，DSP的软件系统下的无线电雷达技术的应用使雷达系统在通用性、灵活性和兼容性方面更有优势，不仅适应了新时代电子战雷达系统的需要的高速实时数据处理功能，还大量避免了装置闲置，节省了硬件成本，提高了雷达系统的运行效率。同时该技术也促进了系统的互联和升级，还能使雷达系统具有更好的抗干扰性和摧毁性、安全保密性，极有可能是雷达数字系统的突破性技术。
结束语：DSP的软件系统下的无线电雷达技术在继续研究的过程中，将会突破各种发展瓶颈，成为未来电子战中雷达的“重磅科技”。
[1]邹彦，唐冬.DSP原理及其应用[M].北京：电子工业出版社，2006：218-311.
[2]任亚卫，王文海.基于DSP的软件无线电系统设计与实现[J].计算机与信息技术，2009，（12）：35-38.
【关键词】第三代；移动通信系统；软件无线电技术
软件无线电技术的核心是以硬件为无线通信的基本平台，用软件来实现无线通信功能。这就实现了无线通信系统的通用性和灵活性，方便了系统的升级和互联。该技术最早用于军事方面，后来才扩展到无线移动通信领域。本文将研究无线电技术在第三代移动通信系统的应用。
一、第三代移动通信系统中的软件无线电技术
（一）第三代移动通信系统
第三代移动通信系统最大的特点就是能够实现全球无缝覆盖和漫游。此外，还有以下几个特点：能够提供多媒体业务，能够适应多种业务环境如蜂窝、无绳、卫星移动、PSTN、数据网、IP等，具有单一的通信号码，能够保证高质量的服务、按需分配宽带，有多频多模通用手机，频谱利用率高、容量大，网络结构能满足使用有线和无线多种业务要求，系统起始配置能充分利用第二代设备和设施，随后可平滑升级。
（二）软件无线电技术在第三代移动通信中的应用
1、软件无线电技术为第三代移动通信手机和基站提供了一个开放的、模块化的系统结构。2、软件无线电技术实现了智能天线结构，空间特征矢量包括获得DOA、计算每射频通道权重和天线波束赋形。3、实现了各种信号处理软件，包括各类无线信令规则与处理软件、信号流变换软件、调制解调算法软件、信道纠错编码软件、信源编码软件算法等。
二、软件无线电技术在SCDMA中的功能
软件无线电技术能够提供一个开放的模块化的系统结构，实现智能天线，还能同步检测、建立和保持。除此之外，软件无线电软件技术还能够实现用户终端D―QPSK解调器中的载波恢复、频率校准和跟踪，实现每码道功率的测得和发射功率控制。软件无线电软件技术能够接收通道的电平检测和增益控制，扩频调制和调节，包括WALSH码和PN码的产生。无线电技术还能进行语音编译码，产生和检测DTMF、MFC及各种信号。信道编码、复接和分接，发射脉冲成形滤波，SWAP信令的差错检测，接收信令的差错检测，发射通道的数字预失真，几站收发信机的校准。
三、第三代移动通信技术中软件无线电的新进展
（一）体系结构分层化与软件模块化
软件无线电的系统结构是开放式的、模块化的且可即插即用的。这种系统结构在很大程度上增强了第三代移动通信系统的灵活性和重用性。第三代移动通信系统的软件设计按层级的方式来组织，并能在一定程度上减小软件设计的复杂性。软件无线电不仅在硬件方面需要模块化，在软件方面也要模块化。缺乏标准的应用级的软件到软件的API与缺乏对存储器、缓存空间与处理资源的量化。这使得软件重用度低下，花费较大，且研制周期长，因此需要把软件实用地分成模块并清楚定义广泛应用的接口。
（二）软件无线电结构数学分析化
（三）面向对象化
第三代移动通信系统的服务对象是个人，所以第三代移动通信系统中的软件无线电技术应该面向对象设计。面向对象设计是一种很有效的设计方法。软件无线电活性强，对对象具有很强的选择性。因此，软件无线电功能的设计应该面向对象。
（四）认知化、智能化
（五）计算机化
软件无线电计算机化可以为第三代移动通信系统提供更强的灵活性、网络性与良好的人机界面。计算机化是指软件无线电需要与计算机技术相结合。目前软件无线电与计算机结合体现在两个方面，一是提供友好的人机对话界面，而是利用PC机进行第三代移动通信系统的基带处理。
四、结语
随着科学技术的发展，软件无线电技术已从开始的军事研究扩展到移动通信系统的应用。软件无线电具有很大的潜力，它能创造出一个具有采用新标准、动态定义新软件的无线通信基础结构。本文综合讲述了软件无线电在第三代移动通信系统中的应用，归纳总结了软件无线电体系的结构。
[1]张鹏.软件无线电技术在移动通信测试领域的应用[J].电子测量技术，2013，03：110-117.
[2]任.移动通信系统中的软件无线电技术探讨[J].电子制作，2013，08：166.