时间：2024-03-08 14:36:05
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇无线电的定义，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
Sun Guangdong
（Daqing Radio Monitoring Station，Daqing 163311，China）
摘要： 软件无线电是将硬件作为无线通信的基本通用平台，用软件实现尽可能多的无线通信功能。它被视为继模拟和数字技术后的又一次电子技术革命。未来理想的网络将是一个统一网络，这个网络会容纳多种协议与标准，将对各种传播环境与物理介质进行适应，还有更加开放的接口需要其来提供，所以软件无线电将会有更加广阔的发展前景。
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.
关键词： 软件无线电 射频天线 DSP数字处理 高性能总线技术
Key words: software radio；RF antenna；DSP digital processing；high-performance bus technology
中图分类号：TP39 文献标识码：A文章编号：1006-4311（2011）19-0170-01
0引言
在1992年5月的美国电信系统会议中美国科学家Joe.Mitola首次对软件无线电（Software Radio）作了明确定义：将硬件作为无线通信的基本通用平台，用软件实现尽可能多的无线通信功能其具有开放性、灵活性的特点，它采用的是模块化设计原则，其结构为开放的ISO/OSI体系，同时它也可编程、可移植，支持多模式、高速率、宽频段的无线通信。
1软件无线电面临的技术挑战
近些年，软件无线电技术有了一定的发展，然而仍然存在很多技术难题，如射频天线、DSP数字处理及高性能总线等问题。可以说这些技术决定着软件无线电的发展和实现。
1.1 射频天线软件无线电系统的理想状态是天线部分应对整个无线通信频段都有覆盖，它的主要特点是频率高、带宽。我们能够利用智能天线与多频段组合式天线将其实现。智能天线的理念是：天线利用若干高增益的动态窄波束对多个用户分别进行跟踪，窄波束对准期望用户，波瓣零点对准期望信号以外的干扰信号，从而得到最大的信干比。多频段组合式天线是在全频段甚至每个频段使用几付天线组合起来以形成宽带天线。宽带天线被视为是实现理想软件无线电系统的最佳天线方案。近一些年发展的微机电系统器件被高度小型化，能够当作小型开关来代替天线中体积大、成本高的真空继电器、二极管及超宽带场效应晶体管，是促使宽带可重构天线设计得以实现的一项突破性技术。MENS技术的应用将使WB和UWB天线的体积和成本降低多个数量级。
1.2 DSP数字处理技术在软件无线电发展中，DSP的限制作用已经成为瓶颈问题，DSP数据处理精度与处理速度和软件无线电台的实现与否有直接关系。现在，数字信号处理及数字控制的方案大概包含：数字信号处理器（DSP）、可编程逻辑器件（FPGA）、可由参数控制的硬件电路、用户定制集成电路（ASIC）。对于以上四种方法，可编程性能为DSP最高，后者依次降低，ASIC不具编程能力；运算速度则相反，以ASIC为最高，DSP最低；功耗以DSP为最高，ASIC最低。在软件无线电的设计中，要综合考虑器件性能和特点，构架可编程性能高、运算速度快、功耗低的系统。另外，虚拟无线电（Virtual Radios）也是可供选择的一种方法，其思想是把高速ADC当作模拟和数字的接口，以高性能的工作站硬件作为处理器的核心。该方案就使用户能够对工作站的软件与硬件加以运用从而对新的算法进行设计，而且能够使系统结构的实验方便地在工作站上进行。
1.3 高速总线技术总线资源也是在软件无线电硬件平台中，总线资源也是特别重要的，总线资源对数字器件之间传输数据的能力起着决定性的作用。若没有足够的总线的带宽，那么整个平台的处理能力将会受到严重影响。通用总线有VME总线与PCI总线两种类型，在这两种类型中，VME总线是软件无线电的最佳选择，因为它拥有最成熟的技术、具有最好的通用性、得到最广泛的支持。然而，目前这两种总线形式处理高速复杂系统的的能力比较紧张的问题凸现出来了。当前，一些公司已对专用总线类型进行了开发，而且在软件无线电的通用硬件平台上已经得到应用。比如加拿大Spectrum Signals Processing 公司开发的SONANO总线支持高于 400 Mbit/s的全双工数据传输。设计中，估测总线能力需求时涉及到的方面有：硬件平台上详细的任务分配及整个系统的数据流量的分析，因此必须做认真仔细的考虑。
2无线电软件的应用和优点
如今，软件无线电的应用越来越广泛，在蜂窝移动通信系统中软件无线电的应用也是一个发展趋势。如我国的第三代移动通信系统TD―SCDMA中就结合了软件无线电、智能天线、全质量话音压缩编码技术与联合检测技术等新通信技术。蜂窝基础结构以合适的软件无线电技术为基础，他可以利用安装新软件进行升级，这与配置新硬件相比更廉价、更迅速，同时也使得数字通信更迅速地进入市场，提高频谱的利用率。在无线电监测系统中，软件无线电的作用也越来越重要。在达到一定精度的前提下，与利用硬件来实现监测、测向等功能相比较，软件无线电的能够大大节省资金。例如，华日公司的小型监测系统则成功运用了软件无线电技术。跟踪新技术的能力是软件无线电最大的优点。对于目前无线通信系统的技术，其应用与数字通信相比已经非常落后了。这在很大程度上是因为经费的问题与时间的问题，包括配置底层的基础设备来完成特殊的空中标准设置。因为资金投入很大，不可能经常对设备升级，因此新技术应用大约会滞后10年。软件无线电消除了需要预先定义空中接口标准的大量工作，它仅需要一个接口定义及应用程序接口。进而使软件的运行可以在不同的操作平台上进行，而且使无线电设备可以对必要的软件进行下载。理想中的软件无线电还能够适用于任意一种调制器、编码器、指定信道带宽的射频信道协议。
3结束语
软件无线电是现代计算机技术、超大规模集成电路和数字信号处理技术在无线电通信应用的产物。软件无线电的通用性和灵活性决定了它的发展将在一定程度上决定或改变无线通信发展的方向，它将使无线通信具有更大市场价值和发展前景。
参考文献：
[1]NNakajima,RKohno, SKubota．Research and Developments of Software-Defined Radio Technologies in Japan[J]．IEEE. Commun. Magazine,2001，(8)：146-155．
[2]J Mitola．The software radio arichitecture[J]．IEEE Mag.，1995，(5)：26-38．
【关键词】船舶；无线电；安全
近年来，我国航运事业得到快速发展，水上各种船舶日益增多，船舶无线电通信设备是一种船舶强制配备设备，无线电通信设备的配置是船舶安全运行的保证，以便在航运过程中一旦遇险，起到及时沟通的作用。但目前船舶无线电的安全问题日益突出，无线电通信秩序不堪的状况日趋严重。无线电通信对保障船舶航行安全起着极其重要的作用。如何进行船舶无线电安全管理是当前船舶无线电管理关注的焦点。因此，研究船舶无线电安全管理具有十分重要的现实意义。鉴于此，笔者对船舶无线电的安全管理进行了相关思考。
一、无线电安全的基本内涵及其现状
无线电安全是指重要无线电业务不存在外来攻击、侵害的现实或处于正常使用的保障状态，包括无线电信息安全和无线电环境的电磁兼容、不明干扰信号的快速查处。无线电安全的监测分为电磁环境监测、设备监测和常规监测。目前，在通信网络中，数字化技术被广泛应用，无线扩频技术、无线接人系统、公众数据通信、移动卫星通信等业务快速发展。设置和使用电台（站）的数量迅速增加，频率和卫星轨道资源日趋紧张，电磁环境日益恶化；无线电干扰逐年增加，尤其是大功率超短波发射机，一些使用单位把设备架在高山、高塔及高楼，由于发射天线过于密集，发射功率过大，加上设备指标不符合规定或发射机使用已久、性能指标下降，使得互调干扰、谐波干扰、杂散发射超标等现象越来越多，越来越严重。对船舶无线电通信而言，广泛的信号覆盖必然带来无线电安全保障的极大挑战。加之各类电台数量的不断增加，使得通信信息的噪音明显提高，造成电磁环境大面积恶化，对船舶电台信息通信造成了极大的影响，降低了电台的接收能力。虽然船舶电台在船舶上安装时，考虑了船舶通信的特殊性，但在实际过程中，由于船舶无线电管理人员的安全意识不高和管理手段落后，不按规定使用无线电频率，随意占用重要频率，使得船舶无线电的应用现状不容乐观，严重影响到了无线电安全和水上通信的畅通。
二、加强船舶无线电安全管理的措施
船舶无线电安全是航运安全管理中的一个重要环节，船舶无线电安全管理对船舶的安全运行尤其重要。为确保船舶无线电通信安全，加强船舶无线电安全管理的措施，可以从以下几个方面采取措施，其具体内容如下：
1.大力宣传无线电的法律法规
大力宣传无线电的法律法规是加强船舶无线电安全管理的关键。在船舶无线电通信过程中，船舶无线电管理人员的安全意识，直接关系到船舶无线电的安全。对船舶无线电管理人员来说，应重视船舶无线电的安全，加强无线电安全意识。大力宣传无线电的法律法规可以在一定程度上提高船舶无线电管理人员的安全意识。具体说来，大力宣传无线电法律法规的措施，可以通过定期开展对船舶无线电管理人员的培训工作，通过专题讲座的形式强化船舶无线电安全意识，提高船舶无线电管理人员对无线电安全的重视，建议主管机关将无线电管理基本知识和国家法律法规制成宣传资料，分发到各个船舶用户手中方便自学。另外，大力宣传无线电的法律法规，还可以通过将无线电安全相关的法律法规纳入船舶无线电管理人员的考试范围，通过考核无线电安全的相关法律法规，加深他们对相关法律法规的了解。
2.加强船舶无线电的监测监听
加强船舶无线电的监测监听，在加强船舶无线电安全过程中也必不可少。在船舶无线电的管理中，加强船舶无线电的监测监听，使船舶无线电的安全隐患控制在一定的范围内，对于防范船舶无线电的安全威胁具有重要的作用。GMDSS就是全球海上遇险与安全系统，在GMDSS中，VHR频段的16频道、70频道，MF的490kHz、518kHz、2182kHz、2187.5kHz以及HF的各个遇险与安全频率，都是专用的频率或频道，与航行安全的关系重大。这些频段应采取重点监听的方式，以便监测干扰和非法占用频率的现象，及时采取相应措施找到干扰源消除干扰。
3.定期对船舶无线电设备检验
定期对船舶无线电设备检验，对于确保船舶无线电安全也至关重要。对船舶无线电设备的检验是船舶无线电安全运行的可靠保证，在加强船舶无线电安全管理的过程中，定期对船舶无线电设备检验，检验电台执照是无线电管理机构对建立船舶台站的书面许可，办理了电台执照就等于在管理机关中备了案，就不会出现无证行事，难于管理的局面。根据有关规定，货船电台执照的有效期是五年，在有效期满前三个月应提出申请核发新执照。无线电设备检验分为换证检验和定期检验，换证检验五年一次，定期检验一年一次。
三、加强对船舶电台安全管理的措施
1.严禁随意占用重要频率
严禁随意占用重要频率，是加强对船舶电台安全管理的重要举措。在船舶电台管理中，随意占用重要频率是影响船舶电台安全管理的重要因素。严禁随意占用重要频率，可以有效使船舶电台的频率准确发送出去，以便船舶无线电在船舶运行中发送出安全可靠的通信信息。在船舶无线电的重要频率中，包括MF/HF/VHF无线电话、DSC和NBDP的遇险与安全频率；NAVTEX系统播发频率；本船航线附近的海岸电台常用的MF/HF无线电话频率、VHF无线电话频道、无线电传频率、HF窄带海事安全信息播发频率以及本船常使用的无线电传真台播发频率等等，在加强对船舶电台安全管理时应予以重视。
2.掌握无线电波传输规律
掌握无线电波传输规律，是加强对船舶电台安全管理的有效途径。在船舶无线电运行过程中，GMDSS的地面通信系统工作频段有MF、HF和VHF。在MF、HF、VHF三个频段中，根据信号传输的距离来区分，一般来讲，HF信号传输最远，其次是MF信号，传输距离最近的是VHF信号。掌握无线电波传输的规律，应熟（下转封三）（上接第121页）悉信号传输的距离，在呼叫接收电台的时候，应根据本船离接收电台的远近选择频率，以选择最近的接收电台。在呼叫时，尽量先不要使用大功率，若呼叫不通或信号很差时，才考虑采用大功率。船员操作无线电设备应注意合理使用频率资源。具体说来，可以从四个方面采取措施，一是在各个频段上应尽量减少遇险和安全通信频率的使用，优先等级低的通信尽量避免使用遇险和安全通信频率。二是在港口或船舶密集区严禁使用MF/HF发信机发射信号。三是测试信号发送的影响必须保持到最低限度。四是凡正在装卸燃点较低和挥发性较强易燃气体货物及其他危险品货物时，禁止调试所有发射设备。
3.延缓发射机的性能下降
在加强对船舶电台安全管理的措施中，通过定期保养发射机，延缓发射机性能下降，可以确保船舶无线电通信的安全。在船舶无线电通信的设备中，新设备的安装应按安装工程师的建议安装，通过确保合理布局并积极配合主管机构的无线电安全检测。在单边带发射机的安装方面，互调失真是单边带发射机的主要技术指标。它定义为发射机工作于额定功率输出情况下，由调制器、放大器及末级功放的非线性引起的新的非谐波的失真，其中以三阶互调影响最大。另外，互调失真产物对通信也有重要的影响，一是落在信号频带内作为干扰进人接收端，从而降低信噪比；二是使输出频谱扩展，对邻近信道产生干扰131。从爱护发射机，减少因性能下降对电磁环境造成影响这些角度来看，定期对发射机进行外部保养是非常必要的。
四、结语
总之，船舶无线电安全管理是一项综合的系统工程，具有长期性和复杂性。为确保船舶无线电安全管理，要从无线电安全管理和电台安全管理两个方面采取措施，一方面大力宣传无线电的法律法规、加强船舶无线电的监测监听和定期对船舶无线电设备检验；另一方面还应严禁随意占用重要频率、掌握无线电波传输规律、延缓发射机的性能下降，只有这样，才能营造一个良好的无线电通信环境，确保船舶无线电安全运行。
参考文献
[1]张玲.加强水上无线电台管理 保障船舶航运通信安全[J].中国无线电，2009（06）.
[2]赵金丽，施继，余江，程骋.基于空中载体的无线电监测探索与实践[J].中国无线电，2012（03）.
[3]刘一凡.船员海上求生技能存在的问题及对策[J].航海教育研究，2009（03）
[4]邵鹏，李峰，苗立松.气象雷达受干扰非法无线接入设备在作祟[J].中国无线电，2012（05）.
关键词:无线电;干扰系统;信号识别
中图分类号:TN975文献标识码:A文章编号:1673-0992(2010)03-026-01
干扰信号类型通常是未知的,它可能是短持续时间的窄带信号或者连续的宽带信号。所以我们需要通用的测量方案去探测所有类型的干扰。因此,正确的测量方法是以高分辨率带宽来监测宽频率范围,并且高速扫描该频段。这样就可以捕获窄带短时信号。为了快速定位干扰源测量设备必须是便携式的,而且可配置方向性天线。测量结果的存储也是实用的功能,监测人员可以利用其实现后续的归档和测量信号的分析。
一、无线电抗干扰原理
世界各国对通信抗干扰技术的研究一直就是热门话题,目前,通信抗干扰装置中或多或少有智能化模块部分,但是,在系统对抗层次上还可以进一步提高。基于软件无线电的通信抗干扰装置能够灵活多变、实时动态地实施通信对抗,是提高系统对抗的一个有效措施。软件无线电的基本思想是尽可能地将宽带APD或DPA转换器靠近天线,尽可能地通过软件定义系统的各种功能,让尽可能多的系统功能由软件实现。软件无线电的概念一经提出就得到广泛的重视。因此,把软件无线电的概念引入通信抗干扰中是一个有益的尝试。
二、无线电引信干扰技术
从上图可以看出无线电引信干扰机原理,整个电路由信号接收、信号检测与识别、干扰生成和干扰发射四个模块组成。信号接收模块对接收到的引信信号进行载频估计和前置放大后,由功分器分为三路,其中两路送给信号检测与识别模块进行信号检测和调制识别,另外一路送给干扰生成模块进行下变频和射频存储(DRFM)。调制识别对引信信号的调制类型和调制参数进行识别,得到引信的调制类型和调制参数;信号检测对引信信号进行解调,获取引信调制信号,当脉冲能量达到给定门限时,射频存储电路对引信信号进行取样、存储,同时干扰控制器通过控制调制信号循环延时生成干扰调制信号,DRFM 在该信号的作用下产生中频干扰信号。干扰发射模块将中频干扰信号进行上变频后得到射频干扰信号并发射出去。
三、无线电信号调制的识别
无线电引信信号一般是用基带信号对载波的某一个或几个参数进行调制,因此调制识别问题实际上是一种典型的模式识别问题,引信调制识别可分为调制类型的识别和调制参数的识别。
图2 引信调制类型识别框图
图2给出了引信调制类型识别框图。引信调制类型的识别过程包括:信号预处理部分、特征提取部分和分类识别部分,用于确定引信的工作体制。引信信号参数的识别过程也就是解调过程,即对已经识别出调制类型的信号进行解调,获取调制信号的周期、脉宽等调制参数。引信调制参数识别框图如图3所示。
图3 引信调制参数识别框图
无线电引信干扰是引信对抗的主要方面,本文根据无线电引信的特点,提出了无线电引信干扰技术。该技术能够快速捕捉无线电引信信号,根据引信信号的特征参数来确定引信的工作体制,同时对引信信号进行解调和参数识别,并据此重构出引信干扰信号,使引信“早炸”。并设计了自适应无线电引信干扰技术方案,分析了无线电引信信号调制识别技术,可以看出,该技术具有较好的应用前景。
四、无线电干扰技术分析
无线电干扰类型包括同频干扰、互调干扰、带外干扰、杂散干扰、镜像干扰等。常见的无线电干扰是互调干扰。任何一个干扰源信号有其固有的特征,包括时间相关性、幅度相关性.频谱特性以及音频特性等。在查找干扰过程中,抓住了信号特征就可以事半功倍。不同频率的信号其电磁传播特性也不同,短波绕射能力强,传输距离远,而微波反射能力强但衰落快,这些都要引起我们的重视。此外,在进行多设备、多点测试时,要充分考虑不同设备和天线接收信号的差异,测试地点地形、地貌的差异,设备设置参数的差异,以确保测试数据的一致性。主要技术有:
1.RF分频段处理技术:为了实现宽频带(几MHz到几千MHz)的侦察、收发,受元器件的制约,一个BPF不可能实现,所以有几个BPF在控制单元的统一控制下进行分频段处理,无论在高频段还是在低频段,虽然品质因数与带宽是一对矛盾,但是要根据实际情况让BPF的品质因数、带宽尽量合适,以便达到系统要求。
2.高速APD转换技术:软件无线电的思想要求APD转换尽量靠近天线,所以必须采用高速APD转换器,对于带通信号,带宽越宽,载波频率越高,要求采样速率就越高对APD的现状、应用进行了详细的介绍。
3.DSP处理技术:DSP处理技术是软件无线电中的核心,可以实时频率转换、滤波、扩频、调制、解调、编码、加P解密等国际大公司,如Lucent、Motorola、TI、AD等都致力于开发具有可编程、高速处理能力的器件。③
参考文献:
[1]李世贵,李青.军事通信抗干扰进展与展望[J].重庆大学学报:自然科学版,2001,24(2):148―153.
【关键词】认知无线电；频谱管理；动态频谱管理技术
当前的无线网络采用的是固定频谱分配政策，有关政府机构根据一定规则将无线频谱资源固定地分配给授权用户使用。近年来随着对频谱资源需求的不断增加，固定分配频谱的政策在一些特定频段面临频谱资源匾乏的问题。于是，人们提出了认知无线电技术。认知无线电作为一种更智能的频谱共享技术，能够依靠人工智能的支持，感知无线通信环境，理论上允许在时间、频率以及空间上进行多维的频谱复用，从而给出了一种高效利用频谱资源的新途径，为有效解决信息流量急剧增加与频谱资源日益紧张之间的矛盾提供了技术支持，同时为解决无线通信网络间的互扰问题提供了新思路。
1 认知无线电技术
认知无线电（cR）这一术语最早是瑞典皇家技术学院Joseph Mitola博士于1999年在软件无线电的基础上首次提出的fzl，是一种利用动态频谱访问技术，通过与其所在环境的交互动态改变发射机参数的无线电设备。它能够感知外界环境，并使用人工智能技术从环境中学习，通过实时改变某些操作参数（比如传输功率、载波频率和调制技术等），使其内部状态适应接收到的无线信号的统计性变化，以达到以下目的：
1.1 任何时间任何地点的高度可靠通信：
1.2 对频谱资源的有效利用。
现在世界上大多数对认知无线电的研究应用都是针对这两个目标来展开的。认知无线电通过分析外部环境提供的激励来认识它通信任务的内容，通过对接收和发送的信息内容进行分析，选择适当的解决方式
综上所述，认知无线电是一种能够依靠人工智能的支持，感知无线通信环境，根据一定的学习和决策算法，实时、自适应地改变系统工作参数，动态地检测和有效地利用空闲频谱的无线电。
根据上述定义，CR主要具有两大特性：一是认知能力，即通过与无线环境交互来实时感知特定的时间和位置上未使用的频谱部分，从而可以暂时使用这些未用的频谱资源，而不会妨碍许可的用户：二是可重配置性，可以对CR动态配置以便在各种频率上发送和接收信号，并使用其硬件设计支持的多种不同接人技术以获得最大的自适应性。通过这两种特性，可以选择最佳的频带和配置最佳的操作参数。
2 频谱管理
频谱管理是将行政管理，科学技术手段相结合，从而保证无线电通信设备不产生有害干扰，有效的工作和服务。简而言之，频谱管理就是有条理地管理使用无线电频谱的全过程。
2.1 频谱划分
无线电频谱划分是为各种无线电业务划分无线电频谱的过程，它们即有专用的也有共用的。在国际频率划分表基础上，各国主管部门将频段分配给国家无线电业务和具体系统。
为了有效的使用频谱，划分的频段必须符合预期的业务要求的传播条件。例如业务要求提供全向覆盖一个大的区域，如广播电视，则分配的频段应在频谱的较低段。这些分配有时还要细分成频道以确保一定的负荷。信道和频率复用要求得到满足。
2.2 频率协调
由于无线电频谱是一种宝贵的国家资源，而且来自专用的和政府用户需求是不断增加的，因此，需要设置一种机构，由他们来把频率指配给某种业务和系统，借此才能接纳大量用户，这就是频率协调处理。
频率协调处理从给一个系统选定频率开始，该频率不应对其他现有系统产生有害干扰，然后，这些资料可以与相应用户交换或协调，以保证各系统兼容。这种处理的目的是使通信系统之间的干扰最小而频率复用率最高。
2.3 频谱监测
频谱监测工作是频谱管理的关键，频谱管理和执行官员完成他们相应使命都需要通过监测过程收集数据，通过频谱监测，可以得到频谱占用的情况和无线电台站工作质量的统计信息，可以协助频谱管理机构了解频谱使用的程度，并与档案文件或数据文件上的指配数据相比较，有效支持频率指配、执照核发工作。频谱监测还可以帮助解决频谱工程、频率协调中的一些问题，如电磁兼容问题。
3 认知无线电下的频谱管理
目前的频谱管理采用固定频谱分配策略，频谱资源被分配给固定的授权用户。例如，分配给电视频道的技术发展起来的，它具有智能感知频谱环境的能力。具有认知无线电功能的无线用户在非授权状态下可以与授权用户进行频谱共享，因此认知无线电技术必然会对目前的频谱管理产生影响，频谱管理部门也力求将这种频率的使用纳人其管理之下。从提高频谱利用率的角度出发，不仅不应该压制基于认知功能的非授权频谱使用，而且应该加以鼓励，但是这与目前的频谱管理规则发生冲突。因此，好的解决方法是改变频谱管理思想和频谱管理规则，使其适应用户的需求和技术的发展。
如何改变频谱管理思想和频谱管理策略以适应认知无线电的发展需要，目前还在进一步研究和探讨中。首先，要实现认知无线电下的频谱管理，必须得到频谱管理部门的支持。近些年来，一些频谱政策管理部门，如美国联邦通信委员会（FCC>、英国通信办公室（Ofcom）对认知无线电技术都给与了积极的支持。另外，一些国际组织和大学也在积极进行认知无线电下的频谱管理策略研究。
目前现有的频谱共享技术，如工业、科学和医用频段、工作于3GHz-10GHz的超宽带系统和传统窄带系统共存等通常应用于固定频段的频谱共享，或受限于发送功率的短距离通信。这些技术在提高频谱利用率的同时却增加了干扰，限制了通信系统的容量和灵活性。因此，只有彻底改变当前固定频谱分配策略，部分甚至全部采用动态频谱管理技术，使多种技术可以实现“频谱共享”，才能彻底改变频谱缺乏的问题。
>> 基于不同解码类型的8PSK软解调算法研究 极化调制技术在EDGE系统中的应用 ISCP-D2PSK调制在突发通信中的应用 一种基于小波变换的PSK信号调制样式识别的新方法 软件实现离散PCM/FM调制信号 QAM信号在软件无线电中实现调制解调 债务重组在用友U8V10.1财务软件中的实现探讨 WIMAX系统中调制的FPGA设计与实现 基于FPGA的软件无线电调制器设计与实现 8种特色卤水的调制（二） Edge无法调用下载软件 调制解调软件实验建设的研究 “营改增”后运输费用在用友U8―V10.1软件中的实现 一种基于软件的无线电调制解调器的设计与实现 一种基于软件无线电的通用调制器的设计和实现 矢量信号源中IQ调制器的设计与实现 OFDM系统中TCM调制解调器的设计与实现 基于软件无线电的MQAM信号调制识别 ZUK Edge的全屏魅力 基于MATLAB的跳频扩频调制系统的实现 常见问题解答 当前所在位置：
关键词： EDGE；8PSK；软件无线电；EVM
DOI： 10.3969/j.issn.1005-5517.2013.10.007
引言
在GSM（全球移动通信系统）蜂窝移动通信系统中，业务分语音业务与数据业务两类。在无线传输中，不论语音业务还是数据业务都采用了GMSK（高斯最小频移键控）的调制方式。GMSK调制具有恒包络和带外辐射小的优点，满足了语音业务和一些低速数据业务的需求，但是它无法适应不断发展的多媒体数据业务需求。EDGE（增强数据速率的GSM演进）是为了GSM向第三代移动通信系统过渡的通信标准，被称为2.75G[1]。它的主要目的是提高数据的传输速率，实现2G到3G的平稳演进。因此，EDGE采用了比GMSK调制更高数据速率的8PSK调制，在符号速率保持不变的前提下，采用8PSK调制技术所能达到的数据传输速率是GMSK的4倍，可以充分满足未来无线多媒体应用的数据业务需求[2]。
8PSK调制作为一种传统的调制方式，被蜂窝移动通信采用还是第一次。现有的8PSK调制实现方法分为模拟实现和数字实现，如调相法和相位选择法，一般都是硬件实现。这就造成灵活性差、成本高、调制精度不高、实现困难和结构复杂等问题，无法适应当前移动通信的要求。随着现代工艺和器件的发展、特别是软件无线电技术的发展，给8PSK调制的软件实现创造了条件。利用软件实现8PSK调制，体现了软件无线电的灵活性和开放性。对于EDGE系统，8PSK调制的软件实现只是修改和增加一些调制代码，很容易实现，也可减低成本。本文重点研究一种适合EDGE系统8PSK调制的软件实现方法。
8PSK调制原理
[3]。8PSK调制具有更高的数据速率和频带效率，图1给出了3GPP协议实现的流程图，其数据业务调制比特率为812.5kb/s，波特率为270.833kb/s[4]。di为输入调制比特序列，x（t）为输出调制后的8PSK射频信号。di 进过符号映射输出复数sk，再进过符号旋转输出复数rk，然后进过线性GMSK脉冲滤波输出基带信号y（t），再进过上变频处理输出8PSK的射频调制信号x（t），其中下标i和k分别表示调制比特序号和调制波特序号。
8PSK调制比特是遵循Gray（格雷）码的格式，其映射规律如下：
查表算法
EDGE系统的8PSK实现可采用查表算法，具体实现如图3所示。实现算法前，要建立两张数据表，幅度参数表与相位参数表。根据I、Q的递推关系式中的参数k、i及当前的波特确定查表的地址，通过计算输出I、Q数据。
图中实现步骤说明如下：
a）初始化包括预先的的幅度参数表和相位参数表；
b）顺序3个调制比特决定了调制参数，利用k与i决定符号旋转参数，他们共同决定相位参数映射地址；
c）k与i可以确定幅度参数的起始位置及移位参数，可以决定幅度参数的映射地址；
d）参数递推算法实现两个功能，一是波特周期的5周期的移位叠加的参数控制；二是整个波特数的移位，即加1；
e）I、Q数据根据其递推关系式生产。
性能分析
无论用DSP还是用FPGA实现8PSK调制的查表算法，都要对参数进行量化。这是由于c（i）为连续信号，以及cos（k）、sin（k）的取值精度不同。量化是实现8PSK调制性能指标的关键[7]。衡量信号调制的指标通常采用EVM（误差矢量幅度）。EVM定义为误差矢量平均功率与参考矢量平均功率比值的平方根。实际上，调制信号与参考信号在幅度、相位以及频率上存在特定差异，这些差异在I/Q平面上表现为测量信号与参考信号星座点在幅度和相位上的差异。其中，相位、幅度差异是由发射机初始相位、频率偏差、相位噪声以及射频通道增益变化造成的。因此去除频偏和初始相位影响的测量信号与参考信号之间的误差可以用I/Q平面上的误差矢量来表示，如图4所示。
软件无线电的结构
WIF（wirelessinnovationforum）定义了SDR的功能架构。如图1所示，射频天线、下变频、A／D与D／A转换、基带信号处理、通用处理器等功能单元为模块化形式，通过高性能的背板总线互连，组成一个模块化、开放性、便于灵活扩展和重复利用的可编程硬件平台。主要构成单元：1）宽带／多频段天线：软件无线电要支持多种通信标准／制式，因而要在很宽的频宽内工作，目前大多采用组合式的多频段天线；2）射频前端：射频前端包括低噪声放大器、功率放大器及滤波器等，其工作频率范围应当足够宽，如LTE等对灵敏度和BER要求更严格，这也对LNA／PA的线性度、功耗、噪声提出更高要求；3）A／D与D／A转换：目前大多数无线通信标准都工作在VHF、UHF、SHF频段，直接在射频上进行A／D和D／A变化还难以实现，一般是通过混频器完成模拟信号的上下变频。ADC和DAC的采样率／更新率、分辨率、动态范围（SFDR）、抖动等都是影响SDR性能的关键因素；4）DSP／FPGA／GPP：DSP／FPGA／GPP都是实现SDR的主流处理硬件，DSP的处理速度低但适于复杂算法的实现，对于数字信号处理非常擅长；FPGA的工作速率高但复杂计算能力相对较弱，适用于复杂性不高的计算密集型任务；GPP难以保证算法实时性要求但通用性和灵活性高，因此在实际的应用中会按它们各自的特点组合使用；5）系统总线：背板总线将系统中各功能单元互连，组成一个模块化、开放性、便于灵活扩展和重复利用的可编程硬件平台。高速数据传输能力、同步、供电等都是重要因素，另外还要考虑到总线的延续性；6）软件无线电系统和其他网络的接口，可以和PSTN、ISDN及其他移动网络实现互通。
频谱分析仪／矢量信号分析仪基本结构
Fourierseries证明时域中的任何电信号都可以由一个或多个具有适当频率、幅度和相位的正弦波叠加而成，这构成了频率测量的基础。频域测量可以帮助我们确认信号的谐波分量，这在无线通信、频谱监测、EMI分析中有重要应用。20世纪50年代HP发明超外差频谱分析仪，从图2中看到，射频信号经过衰减器和低通滤波器到达混频器，然后与来自本振（LO）的信号相混频产生中频信号，当输入信号的频率和本振频率之差是中频频率时，信号就会在显示屏上响应。超外差频谱分析仪的原理基于完成多次扫描的同时被测信号没有明显变化，因而它容易漏掉瞬态信号，无法完成严格的实时频谱分析。随着半导体技术的发展，ADC、DSP、FPGA、GPP等被引入到测试测量行业中，“实时频谱分析仪”就是最典型数字化改进，其利用DSP／FPGA／GPP对ADC后的数字信号做FFT；与超外差频谱仪扫描过程不同，“实时频谱仪”的频带处理是并行的、实时的，另外还可以完成触发、流盘回放等测试功能。DSP／ASIC／FPGA等信号处理单元的引入也扩大了频谱仪的功能，除快速、高分辨率频谱测量外还可以分析数字调制信号（误差矢量幅度、I／Q相位误差、I／Q幅度误差等）。受限于ADC、FFT硬件／DSP的发展水平，“实时频谱仪”在一开始还仅能做到基带部分数字化，如图3所示：射频信号要首先经过带通滤波器抑制带外杂散信号，然后通过低噪声放大器、下变频、中频滤波器输出中频信号，中频信号经过I／Q解调后生成2路低频模拟信号，低频模拟信号再通过2个ADC实现模数转换，随后再由DSP／ASIC／FPGA等实现数字基带信号处理。模拟器件一致性缺陷会导致I／Q信号在幅度、相位不平衡，2路信号时延不一致带来的判决点误差也将影响信号的性能，另外模拟器件的温度漂移也会影响系统的测试精度。SDR要求将A／D、D／A尽可能靠近射频端从而使信号尽早的数字化（见图4），而高性能ADC、FPGA／DSP的推出使得数字中频频谱仪实现。射频前端处理方面，数字中频频谱仪与模拟中频频谱仪无明显变化，重点在下变频后的中频输出直接通过ADC实现模数转换，使用数字处理方式实现数字下变频、中频滤波器、包络检波器、视频滤波器及幅度定标等，最终完成输入信号谱的计算和显示。与模拟中频频谱仪比，数字中频结构极大地改善了频谱仪的测量速度、精度及利用高性能FPGA／DSP测量复杂信号的能力（见图5）。虽然理想的SDR要求实现无线电信号的全带宽数字化，但当前的放大器还无法满足理想带宽，ADC／DAC在转换速度、分辨率及动态范围上也达不到技术要求，即便可以研发出这样水平的芯片，受限于高昂的成本、功耗和体积也很难普遍应用。
软件无线电的关键技术
1）A／D和D／A模数转换器和数模转换器采样速率和采样精度等性能的提高实现了数字中频结构，这使得距离理想的SDR更近一步。衡量A／D、D／A性能的主要指标是采样率、分辨率、信噪比、无杂散动态范围和总谐波失真等指标。大多数无线通信标准都工作在VHF、UHF、SHF频段，直接在射频上进行A／D变化还难以实现，一般先将射频信号经过下变频处理变为中频输出，然后再由ADC数字化。根据奈奎斯特定律，ADC的采样率要至少高于信号最高频率的2倍，否则将造成混叠。为了预防混叠现象的发生会在ADC前段增加抗混叠滤波器，但抗混叠滤波器的滚降速率有限造成在滤波器的通带和截止带之间有过渡带存在，因此ADC的采样率通常要高于信号带宽的2．5倍。3G、LTE、WiMAX等通过高阶调制来增强数据传输速率，复杂的相位和幅度调制对A／D的信噪比提出更严格的要求。作为衡量ADC性能的重要指标，信噪比的因素主要有量化噪声、等效热噪声和孔径抖动等［4］，其中量化噪声又是影响ADC信噪比的主要因素。量化噪声的信噪比为：SNR＝6．02N＋1．76＋101g（fs／2B）式中：N是分辨率，fs是采样频率，B是模拟输入信号的带宽。通过上面的公式可以发现增加分辨率或采样频率都可提高信噪比，但ADC的采样率和分辨率是相互制约的，过高的采样率会限制转换精度的提高，反过来，同时高的转换精度也是以牺牲采样率为代价的。因此，将输入的宽带信号下变频为IF中频窄带信号降低了对ADC采样率的要求，这样可以选择更高的分辨率。以泰克RSA6000系列为例，其中频A／D转换器是14bit，采样率是300MS／s。SFDR和总谐波失真是ADC的另一重要指标，这主要由A／D转换器的微分非线性特性导致。以基本频率为F0的射频信号为例，经过ADC转换后会产生以F0为倍数的谐波分量，而这些谐波之前互相调制又产生互调失真。一般通过改善A／D的线性特性来降低杂散信号带来的失真。2）数字中频技术随着WiMAX／LTE等宽带无线通信技术的逐渐成熟，对无线设备数字中频带宽和通道数的要求也越来越高。对于如此大的运算带宽需求，许多DSP处理器难以满足实际应用，引入数字中频处理减轻DSP处理负担成为关键。数字中频技术包括数字上变频（DUC）、数字下变频（DDC）、波峰因子衰减（CFR）和数字预失真（DPD）等。
数字上变频器主要对低速率的基带数字信号进行插值、滤波，形成更高速率的信号，然后再和数控振荡器（NCO）产生的相互正交的正余弦数字载波信号混频，完成频谱搬移后的信号还要经过波峰因子消减（CFR）后进行D／A变换。如图6、7所示，是Altera针对于WiMAX所设计的DDC／DUC，其基于1024点FFT的OFDM设计，工作带宽是10MHz。通过图示可以看到2路速率为11．424MSps的I／Q信号，经过3级FIR的插值滤波、NCO数字混频、I／Q信号相加后形成91．392MSps中频信号。数字下变频是A／D变换后的数字信号处理器件，首先将数字化后的中频信号与数控振荡器（NCO）产生载波信号混频，实现中频到基带信号的搬移；在对I／Q信号进行基带处理之前还要经过抽取、滤波等。还是以Altera针对于WiMAX所设计的DDC／DUC为例，91．392MSps的中频信号通过过采样、NCO混频，三级FIR，最终得到2路11．424MSps的I／Q信号。波峰因子衰减（CFR）和数字预失真（DPD）技术主要用于通过采用数字信号处理线性化功率放大器，来提高无线电单元的传输效率。例如在LTE、WiMAX中，多载波信号的线性组合会导致中频信号产生较大的峰均比，而通常功放（PA）的线性区是有限的，这样容易出现信号失真和带外泄露。波峰因子衰减（CFR）和数字预失真（DPD）技术可以改善PA输出的线性度，更好地满足LTE、WiMAX对误差矢量幅度（EVM）和邻道泄露比（ACLR）的要求。数字中频处理可以通过ASIC和可编程芯片方式实现，但因为频谱仪要支持2G、3G和4G等多种无线通信协议，而不同标准所采用调制制式对中频处理能力的要求不一样，采用可编程芯片实现将兼顾处理能力和灵活性。数字中频涉及的CIC／FIR滤波、NCO、插值／抽取、混频等需高速处理且算法简单，使用FPGA实现是一种很好的选择。3）DSP／FPGADSP和FPGA都是实现软件无线电的主流信号处理硬件，但在实际中一般根据它们的特点组合使用。以LTE、802．11ac标准为例，OFDM和MIMO技术的引入实现了高数据率和抗干扰能力，但矩阵分解及相乘对数字信号处理器提出很高要求，另外DDC／DUC中的有限脉冲响应（FIR）和级联积分梳状（CIC）滤波器使用DSP也难以实现，而FPGA的强大并行处理和密集计算可以满足要求。对于编码、交织、加扰、符号映射和子载波分配／导频等算法比较复杂，适合使用DSP来完成。除了以上的物理层实现外，无线综合测试仪等还包含协议栈及信令测试功能，比如LTE的呼叫建立和释放、小区搜索、HARQ协议、链路自适应及工控等有着严格的定时要求，这一般由专门的通信协议处理模块（DSP）来实现［6］。从成本、效率等方面来讲，DSP和FPGA组合应用是比较成熟的方案。FPGA和DSP组合方式一般分为2种［7］，一种是FPGA和DSP作为2个独立的单元；另一种是在FPGA芯片中嵌入DSP核，比如Xilinx的Virtex－6FPGA和AlteraStratixIII。与第一种方式组合方式相比，嵌入DSP核方式集成度高便于开发者调试。NIPXIe－5644R矢量信号收发仪采用了Virtex－6FPGALX195TFPGA，该FPGA与ADC、DAC、PCIExpress总线、DRAM、SRAM、PFI0、数字I／O和PXI触发器直接连接，允许通过自定义编程完成数字上下变频、IFFT／FFT、交织、扩频、符号映射、编码等物理层实现。虽然基于通用处理器（CPU）的频谱仪最接近于理想软件无线电的要求，但无线通信中直接利用CPU处理无线通信协议还难以实现。
无线通信涉及大量计算且要严格保证实时性，有时很多计算还是突发性的，CPU在信号处理能力上很难保证；无线通信中实时要求的精确度要达到μs级，而PC操作系统的实时性仅仅在毫秒级；综上从运算能力和实时性上讲，通用处理器很难直接代替DSP／FPGA。通用处理器虽然不是为实时信号处理设计的，但它的通用性很好且升级速度快，在传统的封闭测试仪器中一般负责人机界面及部分测试测量算法的实现，同时提供USB／GPIB／LAN等接口以实现仪器控制。以NI为代表的开放式射频测试厂商提供基于PXI总线平台，在该平台中通用处理器除完成以上功能外，用户可以利用LabVIEW和不同的无线通信工具包开发测试程序，这些程序可以直接下载到FPGA／DSP上实现特定应用。
射频测试厂家解决方案
自1992年美国科学家J．Mitole提出软件无线电概念以来，很多采用SDR理念和技术的设备不断涌现，但目前应用主要集中在军用领域。经历海湾战争后的美国意识到各军兵种电子通信设备互联互通的重要性，因此一直致力于基于“软件无线电”的联合战术无线电系统，如通用动力的数字模块化无线电（DMR）、雷神公司的联合战术终端（JTT－SR）、哈里斯的“猎鹰”。据美国军事与航空航天电子网站披露，自2009年开始德国军队就和射频测试巨头R＆S一起开发软件无线电应用［8］。在移动通信领域，软件无线电技术已经应用到3G／LTE／Wimax／LTE－A等基站中，日本NTT、中兴、华为、诺西等均已推出成熟产品并获得广泛应用，中兴通讯B8200和R8860还获得了由国际电工委员会（IEC）颁发的InfoVision大奖。限于功耗、成本、网络封闭性等因素，手机终端基本还是依靠硬件处理不同制式信号。
目前在移动通信测试领域，很多厂家的产品都采集了软件无线电技术，但在细节方面还是有很多不同。根据测试仪器的开放程度一般分为以Agilent、R＆S、安立为主的传统仪器厂商和以NI、Areoflex等为主的开放式仪器厂商。以上2类射频测试仪器都具有“软件定义仪器”的特征，在维持硬件平台基本不变的情况下，通过更新软件完成功能的拓展。传统测试仪器内部结构不公开，通过GPIB／LAN等总线控制仪器完成测试；用户根据需求先购买带有部分测试功能的仪器，随后再通过购买选件拓展测试功能或协议，但底层代码和程序一般是不开放的，如R＆S的FSQ／SMU系列。开放式仪器一般基于PXI、VXI总线，这种模块化设计的思路更接近于SDR的要求。以NI提供的模块化射频测试方案为例，在基于PXI／PXIe标准总线的机箱中插入模块化的射频前端、中频及基带处理、本振单元，在实时性要求不高及算法不复杂的应用中，中频处理模块仅完成数字上下变频的功能，编解码、符号映射等依靠模块化的CPU完成，比如第一代RFID标签测试（ISO14443、ISO15693等）。针对于3G／LTE／WiMAX等通信测试，NI提供基于Xilinx的Virtex－5FPGA、Virtex－6FPGA的中频和基带处理模块，其中FPGA完成数字上下变频（DUC／DDC）、波峰因子衰减（CFR）和数字预失真（DPD），FPGA中的DSP内核完成编解码、交织、扩频、符号映射等复杂算法。可以选择PXIe－5641R这种将中频和基带处理集中在一起的板卡，也可以选择ADC和数字上下变频（ASIC）功能的PXI－5622，再使用单独的FPGA板卡完成基带处理。如图9和图10所示的2X2MIMO原型验证系统，PXIe－5673和PXIe－5663完成射频和中频处理功能，基带信号处理中密集算法都是在FlexRIO的FPGA上完成，包括FFT、符号映射、MMES均衡算法等，保证了系统的实时性。模块化的架构也使得单个PXI机箱中可实现多组RF信号生成和采集，因为同一机箱中的所有下变频器或上变频器可以共享同一本地振荡器实现相位相干（通道间载波抖动小于0．1°），这样能满足MIMO中空间数据流分离对同步的要求。NI提供P2P技术保证PXIe－5663／5673等射频收发模块和PXIe－7965R间高速传输数据，因为这些数据传输直接在模块间进行而不经过控制器，所以能减少数据延迟带来的问题。基于“虚拟仪器”概念的射频测试系统已经获得了广泛的认同和应用，安捷伦、Areoflex等都推出有基于PXI／PXIe总线的射频测试系统。2012年4月，Areoflex与移动芯片巨头Qualcomm签署授权许可协议［9］，PXI3000系统被更多的应用到移动通信测试中，截止到目前基于PXI／PXIe的射频测试平台也已支持2G／WCDMA／TD－SCDMA／CDMA2000／TDD－LTE／FDD－LTE／Wimax／Wifi／WLAN（802．11a－b－g－n）在内的各种无线通信标准。
软件无线电技术面临的挑战
【关键词】软件无线电;军事通信;移动通信
当今，通讯系统正由模拟体制向数字体制转变，这为无线电通讯的发展创造了有利条件，但传统的通过硬件设备改造升级来完成无线通信新技术改革的方法带来了很多问题，限制了无线电技术的进一步发展，为了解决这一困境，软件无线电应运而生，具有着传统的硬件无线电通信设备所无法比拟的优势。
一、软件无线电的优势
1.具有降低开发成本和周期的作用
传统的无线通信系统在对技术和产品进行开发时，针对的只是单一的标准，从标准相对稳定到设计和开发专用芯片，再到产品设计和实现需要一年以上的时间，开发周期长，开发成本高，同时这种情况也导致标准制定过程中，许多新的技术都无法得到合理的应用，限制了新技术的发展和应用，也使商用产品和当时技术水平之间存在着较大的差异。而软件无线电的应用，能为技术和产品的研究和开发提供一个新概念和通用无线通信平台，在很大程度上缩短了开发周期，降低了开发成本，使产品能够和技术水平同步发展。
2.具有优秀的可拓展性
软件无线电技术具有非常优秀的可拓展性，主要体现在它能极其轻松地完成系统功能的拓展与升级，但是由于网络无线电技术是以模块化、通用化、标准化的硬件支持平台为基础的，所以它在硬件方面能够拓展的空间并不大，其优秀的拓展性主要集中在软件方面。
另外，软件无线电技术也为系统的升级和拓展提供了便利，只需要对相应的软件进行升级或者拓展就可以了，而且与改进和优化硬件相比，升级和拓展软件要简单得多;最重要的是，借助软件工具可以根据实际需求来实现各种通讯业务的拓展。
3.具有极强的灵活性
软件无线电技术具有可重配置性，从而在很大程度上增强了其灵活性。目前，从基带信号到射频信号已经实现了完全的数字化，这就使得软件无线电技术可以通过更换软件模块来适应多种工作频段和多种工作方式。
同时，良好的多频段天线和可控制的多频段和多功率的射频转换能力，使得软件无线电对复杂的环境需求具有良好的适应性，可由软件编程来改变 RF 频段和带宽、传输速率、信道接入方式、业务种类及加密方式、接口类型。
二、软件无线电技术在军事通信中的应用
无线通信之所以在现代通信中占据着重要的位置，与其设备简单、便于携带、易于操作等特点是分不开的，也是这些独有的优势使其被广泛应用于各个领域，以军事领域为代表，它是各军种、各部队中必不可少的重要通信手段，
软件无线电这个术语最初是被美军提出的，当时正处于海湾战争时期，多国部队各军种进行联合作战时，在互通互联的操作上遇到了难题，不仅通信互通性差，反映速度慢，而且宽带太窄、速率也太低，使得联合作战的关键技术受到了严重的影响，由此美军开始制定具体的计划来研究基于数字信号处理器、软件可编程、模块化、多模式并具有波形重新配置能力的通用软件无线电台――易通话，此电台几乎具备了美军所有使用过的电台包括话音通讯电台、数据通信电台的所有功能，实现了不同种类无线电台之间的通信。
软件无线电台从其诞生至今，已经成为能使不同国家或者说同一国家的不同军种之间相互通信而没有障碍的新技术。自20世纪70年代开始，可编程软件无线电台正式被列入研制项目中，目前已经取得了突破性的发展，有不少的数字式软件可编程无线电台已经被投入使用并且收效甚好。
另外，传统的数字电台以硬件为主，软件无线电台在许多关键技术上对其进行了改进，例如：对模数转化器进行了改进，使其转换率和动态工作范围得到了大幅度的提升;对嵌入式处理器进行了改进，提高了其处理的速度和能力，使数字信号处理器能够完成调制解调器的功能;对以编程技术为目标的技术进行了开发，使软件的功能性独立于基础硬件之外。总之，随着科技的迅速发展与进步，无线电台将有望使军用电台获得新的定义。
三、软件无线电技术在移动通信中的应用
软件无线电概念从提出至今，已经从最初的军事领域开始向民用领域扩展，但是在民用通信方面却存在着许多的问题，例如：新老通讯体制并存，增加了不同体制系统在互联方面的复杂程度与困难程度;各种通讯设备大量涌现，使无线电频谱拥堵情况越来越严重;传统的以硬件为基础的无线通信系统已经难以满足新时展的需要。只有采用软件无线电技术才能对这些问题进行有效解决，下面就从三方面来介绍软件无线电技术在移动通信中的应用。
1.用于蜂窝移动通信系统
在蜂窝移动通信系统中，软件无线电的发射与其他系统相比较，有所不同。
它在发射前，要先对可用的传输信道进行划分，探测传播路径，对适合信道进行调制，将电子控制下的发射波束指向正确的方向，选择合适的功率，做完这些才能进行发射。至于接收也同样如此，它能对当前信道和相邻信道的能量分布进行划分，也能对输入传输信号的模式进行识别，通过自我适应抵消干扰，对所需信号多径的动态特征进行估计，对多径的所需信号进行相干合并和自适应均衡，对信道调制进行栅格译码，然后通过FEC译码纠正剩余错误，最大限度的降低误比特率
2.用于设计多频多模的移动终端
对于不同的标准需要用不同的软件来适应，需要通过软件设置的调整来改变信道接入方式或者调制方式。
软件无线电技术可以设计出灵活的通信终端，使不同制式的移动网络能用同一部终端，不仅为用户提供了极大的便利，也在一定一定程度上降低了运营商的成本，促进了移动通信技术的持续发展。
3.用于第三代移动通信系统
软件无线电技术在第三代移动通信系统中的应用主要包括三方面：
（1）为第三代移动通信手机与基站提供了一个开放的、模块化的系统结构;
（2）产生了各种信号处理软件，包括：各类无线信令规则与处理软件、信道纠错编码软件、信号流变换软件、信源编码软件、调制解调算法软件等;
（3）实现了智能天线结构，包括DOA在内的空间特征矢量的获得、每射频通道权重的计算和天线波束赋形。
四、结语
总之，软件无线电技术有着传统数字无线电所无法比拟的优势，在将来的发展和应用上一定会越来越广泛，特别是在第四代移动通信的普及和推广道路上，软件无线电技术一定会贡献越来越多的力量。
参考文献
[1]陶玉柱，胡建旺，崔佩璋.软件无线电技术综述[J].通信技术，2011，01：37-39.
[2]朱瑞平.软件无线电技术[J].科技传播，2012，04：179.
关键词：认知引擎；二进制蚁群优化；模拟退火；认知无线电
中图分类号： TN929.5
文献标志码：A
Cognitive engine based on binary ant colony simulated annealing algorithm
XIA Ling1*， FENG Wen-jiang2
work Center， Sichuan University for Nationalities， Kangding Sichuan 626001， China；
2.School of Communication Engineering， Chongqing University， Chongqing 400044， China
Abstract：
In cognitive radio system， cognitive engine can dynamically configure its working parameters according to the changes of communication environment and users’ requirement. Intelligent optimization algorithm of cognitive engine had been studied， and a Binary Ant Colony Simulated Annealing （BAC&SA） algorithm was proposed for parameters optimization of cognitive radio system. The new algorithm， which introduced the Simulated Annealing （SA） algorithm into the Binary Ant Colony Optimization （BACO） algorithm， combined the rapid optimization ability of BACO with probability jumping property of SA， and effectively avoided the defect of falling into local optimization result of BACO. The simulation results show that cognitive engine based on BAC&SA algorithm has considerable advantage over GA and BACO algorithm in the global search ability and average fitness.
英文关键词 Key words：
Cognitive Engine （CE）； Binary Ant Colony Optimization （BACO）； Simulated Annealing （SA）； Cognitive Radio （CR）
0 引言
认知无线电（Cognitive Radio， CR）[1]通过感知外界环境变化，利用人工智能技术进行环境学习，有目的地实时改变某些操作参数，以实现智能通信，有效提高频谱利用率。认知无线电的核心是认知引擎（Cognitive Engine， CE），前提是频谱感知，手段是动态频谱接入和物理层重构[2]。认知引擎根据频谱感知获得的当前可用信道信息，结合业务需求和制度限定等，执行多目标优化，给出一种配置策略用于完成多条件约束的最佳工作参数配置，指导动态频谱接入和物理层重构。典型的多目标优化算法有遗传算法、粒子群算法、蚁群算法、模拟退火算法、神经网络等[3]。基于遗传算法（Genetic Algorithm， GA）的认知引擎[4]利用遗传算法对多个传输参数进行编码和种群优化，获得基于多约束条件的波形参数配置，但存在收敛速度慢和早熟等问题，导致优化效率低下[5]。基于二进制粒子群优化 （Binary Particle Swarm Optimization， BPSO） 算法的认知引擎[6]能提高收敛速度，但存在早熟收敛和容易陷入局部最优等问题。基于免疫遗传算法的认知引擎[7]克服了遗传算法局部搜索效率低等不足，但在进化过程中存在个体退化的问题。蚁群优化（Ant Colony Optimization， ACO）算法是一种启发式算法，广泛应用于组合优化问题，基于蚁群算法的认知引擎[8]的性能优于遗传算法，但存在参数确定困难、早熟收敛等问题；基于二进制蚁群优化（Binary Ant Colony Optimization， BACO）算法的认知引擎[9]实现简单，但容易陷入局部最优。
本文以多目标优化算法为基础，针对其存在的不足，在二进制蚁群优化算法中引入模拟退火算法，提出一种二进制蚁群模拟退火（Binary Ant Colony Simulated Annealing， BAC&SA）算法用于认知无线电参数优化。该算法融合了BACO的快速寻优能力和模拟退火（Simulated Annealing，SA）的概率突跳特性[10]，能有效避免BACO容易陷入局部最优解的缺陷。仿真实验结果表明，该算法继承了蚁群优化算法的优点，且能有效避免陷入局部解，在全局搜索能力和平均适应度方面优于BACO和GA算法。
关键词：无线电测向；台站定位；定位原则；方法
无线电的发明使用是人类文化史上的一项创举，至今已经有了一段相当长的发展历史。截止目前，无线电技术已经在通信传输领域内得到了广泛的应用，为人们的工作、生活提供了巨大便利，无线电测向定位便是其中一个方面。随着无线电技术的不断推广与发展，人们的生活也在无线电技术影响下变得更加快捷、便利。在今天，不管是在航海航空，还是在交通通信领域，无线电及无线电测向技术都在其中有着重要且普遍的作用，为各行各领域经济的进步做出了巨大贡献。
一、无线电测向技术和测向基础知识
1、无线电测向技术的涵义
当前，无线电测向技术已经在各个领域中得到了广泛的应用，比如航海航空、网络通信、天气预报等等，这一技术的应用给人们的生活、工作带来了极大的便利。无线电测向技术的原理是，利用电磁波的传播性质来测定大气中无线电波的方向，达到测向的目的。无线电测向的主要目的是测量来波的方向，根据辐射源的方向测量技术判断出辐射源的具置。
2、测向的基础知识
无线电测向必须借助电磁辐射来实现，依据电磁辐射和电磁波传播方式来对大气中的无线电波进行测向。客观分析，在电磁辐射过程中，电磁辐射都是从同一个方向发出来的，但辐射发出之后，对应的不同侧向站所接收到的电磁辐射信号强度都是不同的，并且还要在接收过程中对电波进行检测，分析、判断出辐射电波的方向。最后，工作人员再采用相关仪器对电波及电波发出的方向进行深度探测，确定出电磁辐射发出点的具置，完成无线电波测向。
二、影响无线电测向的因素
无线电测向仪器或设备在使用时必须确保精度精确，但不可避免的是，不论无线电测向仪器的精度多高，仪器使用时获得的测向精度仍然会出现问题。这是因为无线电测向精度受以下因素的影响：
1、传播介质
无线电传播中，如果传播介质不均匀，就很容易产生“海岸效应”，使无线电传播到不均匀电离层并反射到其他方向时发生电波方向偏移，使电波的传播方向发生改变。传播介质不均匀所造成的直接影响是无线电电波测量发生误差，在实际工作中难以消除。
2、噪声干扰
无线电测向作业中，大多数情况都是对一些信号较弱的电场进行测量，电场信号测量期间，任意一点噪声都会对测量产生干扰，改变电场测量精度。
3、测向设备精度不够
无线电测向设备精度设计不够，或设备、仪器有误差时，测量出来的结果也会不准确。因设备、仪器精度不够而产生的测量误差是可以避免的，从无线电测向设备发明以来，人们一直在对设备误差控制技术进行研究，现已研发出了更多的精度控制方法，颁布了一系列无线电测向精度控制体制，旨在最大化减少测向设备精度，确保无线电测向的精确性。
三、无线电测向台站定位方法
1、传统定位方法
无线电通信技术在近几年得到极为快速的发展，基于无线电通信技术下的无线测向、定位技术等在各行各领域中的应用范围也不断扩大，为人类生活提供了更大更多的便利。在过去，由于技术条件限制，传统无线电定位方法主要研发了三种，即基于信号到达角度定位、基于信号到达强度定位和基于无线电测向平面站台定位，详细分析如下：
（1）基于信号到达角度定位
定位如图1所示，A、B为监测站，X为目标辐射源。理想状态下，如果能同时在两个监测站上测定同一目标辐射源的来波方向，则根据来波方向的交汇点可确定目标辐射源的当前位置。来渡方向的测定由阵元天线实现。
图1 基于信号到达角度定位
（2）基于信号到达强度（SOA）定位
此技术是一种众所周知的技术，该技术通过一个已知的数学模型知道路径损耗的衰减值与距离的关系。通过在监测站测量同一目标辐射源所发定位信号的强度，得出监测站与目标辐射源间的估计距离。由于目标辐射源到达监测站的等信号强度曲线为圆弧，因此至少需3个监测站才能确定目标辐射源的位置。原理与基于TDOA定位类似。
（3）基于无线电测向平面站台定位
在定位系统中，通过同一平面内两条或两条以上相互独立的位置线，可确定该平面内所求的位置。位置线可以是任意走向的直线或曲线，根据所用位置线种类的不同可以得到不同的定位方法，如椭圆法 （∑法）、圆法（ 法）、双曲线法（法）、直线法（ 法）和圆直线法（ 法）。
2、基于无线电测向的球面台站定位
平面几何三角学，可以提供最简单的定位法则。但只有当测向点和被测信号源之间的距离小于100公里时，平面几何才可适用于在地球上定位，所以必须用球面三角代替平面三角，这样可以对任何距离的测向进行计算，获得精确的位置。
球面坐标系统的横纵坐标分别为赤道和零度子午线，在球面坐标系统中，地图上的每个点都是由子午线和与纬度圈的交点确定的。符号规则与平面系统相同。并规定东经为正，西经为负；北纬为正，南纬为负。在这一系统中，示向度通过基准点朝向北极的子午线为0°方向，以顺时针方向计算。
三条球面直线构成一个球面三角形ABC，三条边为a、b和c，三个夹角为 。球面三角形如图2所示：
图2 基于无线电测向台站定位
三、结束语
无线电定位技术有着广泛的应用前景， 本文全面的解释了无线电相关定义与发展过程，重点介绍了基于无线电测向的台站定位， 推导出了平面和球面双站定位算法， 给出了多站定位算法， 并对以上算法进行了实例计算，验证了算法的正确性。平面和球面台站定位算法对于台站定位有很好的实用性， 尤其是球面定位算法对于提高定位精度有很大的作用。■
参考文献
[1] 刘辉亚，徐建波，彭理. 无线传感器网络移动节点定位算法[J]. 计算机工程与应用. 2011（03）
一次侧具有平坦的表面，这就允许了二次侧线圈可以置于它的上面。当Tx 和 Rx排列并放置在一起时，它们会形成一个相互耦合的感应关系，或形成一个简单的空芯变压器。Tx线圈的底部和Rx线圈的顶部之间的适当屏蔽是必需的。两侧的屏蔽材料可作为磁通量短路。这样允许磁力线（磁通量）存在于两个线圈之间，同时也允许高校的功率传输。电能的方向总是进入通常由便携式设备组成的接收机。
无线电直流/直流系统效率
正如我们刚才所描述的，一个无线电力系统主要由与线圈耦合在一起的一次侧和二次侧组成。系统效率被定义为转移到带有直流输入电源负载的最终功率比，这种直流输入电源也被应用于发射机。
方程1：效率（%）=（直流输出功率）/（直流输入功率）
图1所示的是一个无线电力传输系统的原理图，该系统由一个无线电力发射机耦合到一个无线电力接收机组成。
提高系统效率，需要从输入到输出的路径内减少损失。这取决于如何具体将发射器模块（一次侧线圈，交流/直流转换器，驱动器）和接收机（整流器，电压调节器，二次侧线圈，电池充电器）在功率传输过程中组合排列。既然这两个模块是两个分离件，那么每个模块的效率都是独立的，不受另外一个的影响。这篇博客的重点是接收端。
提高系统效率，需要从输入到输出的路径内减少损失。这取决于如何具体将发射器模块（一次侧线圈，交流/直流转换器，驱动器）和接收机（整流器，电压调节器，二次侧线圈，电池充电器）组合，以及在功率传输过程中它们的排列。本篇文章我们讨论的重点是接收端。关于接收机子电路的详细信息会在下次提供。
无线功率接收器
无线接收器通常是便携式设备的一部分，如手机。接收器本身含有多个如图2所示的硬件电路。二次侧线圈负责接收来自发射机的传输功率作为磁通量。整流电路被用来转换收到的交流到直流的功率。电压调节电路来缓冲接收的不稳定直流功率，使其稳定，并清洁直流输出功率，为下面系统使用做准备。通信电路负责发射机和单向从接收器到发射器的所有通信。
接收器内部的每个小部分都有损耗，这种损耗都直接影响无线电力系统的效率。二次侧线圈是第一个接收传输功率作为磁通量的电路。根据欧姆定律，在功率传输过程中电流通过线圈会导致I2R损耗。为了减少这些阻值损失，少匝数高电感线圈是必需的，所以过大的电阻不被采用。良好的屏蔽可以防止磁通损失，并提供了一个低阻抗的路径，以便只有很少的磁通线影响周围的金属物体，从而允许高电感线圈得以实现。高渗透率的屏蔽可以在每次转向的基础上提供更大的电感，但因较低饱和点而受到损失。
整改阶段的损失主要是因为来自集成功率FET的电阻损耗。降低功率FET的放电电阻的有效方法是提高整流损耗。卸载耗散到外部FET的功率有助于减少对IC的散热。同时，外部FET也减少了总接收器的电阻损耗。
电压调节阶段通常由一个低压差线性稳压器（LDO）或线性稳压器来实现。它提供一个恒定的直流输出电压，不管负载变化或输入电压如何，只要它们都在该部件的规格范围内。LDO稳压器的效率受静态电流和输入/输出电压的限制。静态电流或接地电流是输入和输出电流之间的差异所在。低静态电流对最大化电流效率来说是必要的。此外应该注意到，接近电压差的LDO稳压器总是比降压转换器更有效率。
从整流阶段动态地控制整流电压有助于保持电压调节阶段输入电压和输出电压之间的低差。这也使得LDO可以在任何负荷条件下接近电压差运作，这也显著地增加了接收机的效率。这种特性在几个TI无线电接收器上实现了，如bq51013A， bq51013B 和bq5105xB。
直充解决方案
在接收器模块的功率调节阶段之后，电源已准备就绪。在便携式应用中，如手机，输出通常是用来给锂离子（Li-Ion）电池充电的。因此，一个分离式电池充电器是必需的。该充电器使用来自接收器的恒定电压作为输入电源（图3）。
如前所述，无线电接收器系统内的每个子电路都有助于功率损耗，并影响效率。设计工程师面临的挑战是无线接收器的效率，以及热性能，板尺寸和作为一个整体系统的便携式装置的物料清单成本。同样这也意味着便携设备内的电池充电器有助于满足这些挑战性的要求。
对于一个高效的解决方案来说，一个降低这些要求切实可行的办法是将整流阶段，电压调节and电池充电电路集成到一个单一的集成电路，与另外一个方案相比这是一个高效的解决方案。另外一个解决方案是使用无线电接收器，这个接收器带有个单独的下游充电器集成电路（图4和图2），分别用方程式3和方程2表达。
方程式2：
效率（分离式解决方案%）= [（交流输入功率）/（输出电压*输出电流）] *[（输出电压*输出电流）/（电池电压* 电池电流）]
方程式3：
【关键词】3G手机终端 手机应用 用户引导和培养 价值链
1 3G终端市场现状
1.1 全球3G终端现状
截至2009年第二季度,全球移动用户达到 41.65亿。如图1所示,GSM、WCDMA-HSPA用户总计为37.2亿,占市场总额的89.4%,其中WCDMA-HSPA用户约为3.29亿。 CDMA用户为4.04亿,占市场份额的9.7%。
在全球3G市场中,WCDMA-HSPA用户为3.29亿,CDMA 1x EV-DO用户为1.2亿,WCDMA-HSPA用户约占3G市场份额的73.3%。
截至2009年第二季度,HSPA终端约1470款(包括手机598款、数据卡、上网本、USB调制解调器、Femto、无线网关等);CDMA终端约646款(EV-DO Rel.0 528款,EV-DO Rel.A 118款)。
1.2 国内3G终端市场现状
截至2009年6月,中国联通WCDMA手机、上网卡及上网本已发货近30万台。
TD终端方面,已经有125款TD终端获得进网许可,其中多数支持HSDPA。这125款终端中,支持HSDPA的数据卡有65款。全国TD手机销量已超过1万台。
CDMA终端方面,已有20款天翼3G手机陆续上市,其中包括多款中国电信定制的3G手机。电信天翼3G终端到货量已突破27万台,截至目前已经销售10万台。
2 3G终端发展趋势
2.1 操作系统的发展
图2表示出2008年底全球3G手机操作系统的市场份额。Linux、Symbian、Windows Mobile仍然占据主要市场份额。
3G时代操作系统的发展趋势如下:
(1)业界正在把关注的焦点从硬件转移到手机操作系统上。各大厂商为了满足市场需求,纷纷推出各自的产品。谷歌推出了Android,苹果推出了应用于iPhone手机的Mac OS,再加上Symbian、Windows mobile、Linux、Palm,手机操作系统已经发展为“六国演义”。手机操作系统的混战,说明终端厂商、软件厂商、互联网运营商已经看到了移动通信与互联网融合市场所孕育的商机,希望能在未来的手机互联网市场占得先机。
(2)多种操作系统共存,有利于市场竞争,但过多的手机操作系统也会给用户、手机厂商和运营商带来麻烦。种类繁多的手机操作系统阻碍了移动互联网的发展,软件兼容面临瓶颈,后续开发困难重重。
用户方面,各个操作系统对文件格式的定义不同,在某型号手机上正常运行的文件到了另一型号手机上会出现运行错误。目前基于移动互联网的服务很多,但用户对操作系统不熟悉,无法正常使用这些业务应用。以彩信为例,虽然彩信接收成功率在96%以上,仍然有用户无法接收,问题在于很多用户不知道怎么在手机终端上进行设置,导致无法接收。
手机厂商方面,手机操作系统一般都是由手机制造商自行开发或加以改造。这种相对封闭的研发方式,导致其他软件厂商很难为这些操作系统开发应用软件,造成系统兼容性不强,开发应用困难。
在运营商方面,手机操作系统与网络不能很好地结合,很多运营商推出的服务不能得到很好的应用,影响了运互联网业务的推广。
统一与整合操作系统涉及各方的根本利益,运营商掌握产业主导权是解决市场混乱的良策。
(3)解决手机操作系统的问题,需要手机厂商、软件厂商、运营商共同努力。在手机操作系统整合过程中,运营商必须有话语权。手机操作系统是承载手机信息服务的平台,地位非常重要。运营商对手机用户需求很了解,对终端产品有控制力,可以利用用户群优势,从定制手机延伸到定制手机操作系统,对现有手机操作系统进行整合。例如,全球3G发展最成功的NTT Docomo就采用在Symbian、Windows mobile、Linux之上建立统一的FOMA平台的方式,并取得了成功。
(4)越来越多的业务应用对手机的操作系统和软件开发平台提出了更高的要求,操作系统及其开发平台需要支持复杂的上层应用和常见的多处理器系统,并应具备以下特性:
可以帮助实现智能手机的功能特性。
满足3G手机对非常复杂的上层应用的支持。
对多核的支持;内核可以同时支持ARM和DSP,两个版本的API几乎一样,从而使ARM上的代码和DSP上的代码可以非常容易地相互移植。
具有优良的电源管理功能。
支持灵活的用户界面。用户可能要求在一天内有不同的用户界面,比如工作时间是一个用户界面,工作外时间是另外一个用户界面。因此运营商和手机销售商要求一个开放、灵活、易用、易开发的软件平台,具有本地浏览器引擎,从而使用户界面、应用和服务成为手机的一部分。
2.2 手机定制
从终端定制层次划分,可以分为深度定制、中度定制、深度定制和完全控制模式(见图3):
浅度定制,主要包括开关机动画、LOGO、手机预设置等,主要针对低端用户。
中度定制,是在浅层定制的基础上,加载运营商的业务能力和应用,可以主推几个特殊业务定制。
深度定制,是运营商从市场需求直接触发终端产品的规划和定制项目,并全程参与产品定义和开发过程,主导终端的测试和验收。目前,绝大多数主流运营商均为深层定制,即定制终端需要符合运营商的业务规范要求。
完全控制模式,不仅制定包括软硬件规格在内的终端规范,把遵守规范作为终端入网的条件,而且根据自身需求直接给出手机型号让终端厂商进行排他性生产,而且手机上主要突出运营商品牌。
运营商在3G时代手机定制的发展趋势如下:
(1)3G初期,建议国内运营商先采用深度定制模式,待到3G比较成熟后,再逐步采用完全控制模式。
(2)移动运营商制定手机定制战略、选择手机定制的模式,必须遵循手机定制的客观规律和探究影响选择手机定制模式的关键因素,必须考虑成本与收益,并针对不同对象采取不同的合作模式。
(3)由于环境随时间而变化,移动运营商3G手机定制战略及定制模式必须根据各因素的变化和3G产业生命周期的演进而不断调整。
(4)移动运营商进行手机定制的根本目的是更好地推动3G业务的发展,不仅是为了获得利润而定制手机,因此,移动运营商是终端产业链的“整合者”,移动运营商与手机厂商和渠道商之间更多是互补的合作关系。
2.3 产业链整合
中国的移动终端市场经过近十年的发展,手机从高端奢侈产品到进入普通消费者视线,产业飞速增长,市场竞争日益激烈,手机厂家生存环境日趋严峻。市场的增长不会是无限的,消费者的要求也将越来越高,终端产品价格不断下降,行业利润整体下滑,产业整合的需求越来越迫切。3G时代的到来,是触发整合的一次催化剂,对手机厂家来说是一次机遇,利用得当,可能会占据更大的市场份额;利用不好,曾经辉煌的品牌可能消失。
从总体看,随着3G时代的到来,对手机厂家提出了如下挑战:
(1)终端研发能力。这是在3G市场领先的关键。NOKIA、MOTO、三星等著名国外厂家在3G手机的研发上投入巨大,并在很多国家的3G市场占据了大量份额。国内厂家技术上虽然相对落后,但目前越来越重视研发,仍然有后来居上的机会。目前,3G手机需要改进的地方仍然很多,如待机时间、互通性等。为实现用户在不同网络之间的漫游,就要研发出能够支持不同3G标准的双模或多模手机。
(2)产业链协作能力。3G最大的亮点是丰富的增值业务,业务的提供需要整个产业链的合作。运营商在产业链中应发挥主导作用,手机厂家要加强同SP的交流以了解不同业务对手机支撑能力的需求,并在3G手机的研发、市场推广方面紧密依靠运营商。对运营商需求反应迟钝的厂家可能会失去市场机会。
3 3G终端新技术
3.1 软件无线电
软件无线电强调以开放性最简硬件为通用平台,尽可能地用可升级、可重配置的不同应用软件来实现各种无线电功能的设计新思路。其中心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,将工作频段、调制解调类型、数据格式、加密模式、通信协议等功能用软件来完成,并使宽带A/D和D/A转换器尽可能靠近天线,以研制出具有高度灵活性、开放性的新一代无线通信系统。灵活应用这些基本软件模块,可使软件无线电台具备对传播条件的多种自适应能力(包括频率、功率、速率及多径分集等的自适应),性能超群的多种抗干扰能力(包括自适应天线调零、自适应干扰抵消、扩频及跳频等),以及灵活的组网与接口能力等,可以满足用户的多种业务需求(包括话音、传真、数据及图像等)。通过使用软件无线电,可以快速改变信道接入方式或调制方式,利用不同软件即可适应不同标准,构成具有高度灵活性的多模手机,这将大大有利于第二代移动通信系统向第三代移动通信系统的过渡,不同通信体制就可以实现互联互通,“一机在手,全球漫游”的个人通信的梦想就可以实现。
最近,软件无线电的体系结构出现了一些新的发展趋势:
(1)软件无线电采用了开放式的模块化即插即用的系统结构,并按层或级的方式来组织,使得软件无线电的结构具有高度的结构化。
(2)软件无线电的结构分析数学化。利用拓扑学来研究软件无线电的结构,提高了即插即用结构的应用和有效重用。
(3)Joseph Mitola在软件无线电基础上提出了认知无线电。认知无线电可以感知周围电磁环境,通过无线电知识描述语言(RKRL)与通信网络进行智能交流,并实时调整传输参数(通信频率、发射功率、调制方式、编码体制等),使通信系统的无线电参数不仅与规则相适应,而且能与环境相匹配,以达到无论何时何地都能达到通信系统的高可靠性和频谱利用的高效性。SDR关注的是采用软件方式实现无线电系统信号的处理,而认知无线电强调的是无线系统能够感知操作环境的变化,并据此调整系统工作参数,实现最佳适配。所以,认知无线电是智能化的软件无线电。
(4)3G系统面向的是个人服务,因此软件无线电技术需要面向对象设计。软件无线电本身具有很强的灵活性,使得对象也具有很强的选择性,通过灵活的取舍来满足不同对象的要求。
3.2 协作分集
第三代无线移动通信和以提供语音业务为主的前两代移动通信系统有很大不同,它将更多地提供高速据率的多媒体业务和数据业务,因此要求系统必须采用更先进的算法以提高信息传输速率。无线信道具有的多径衰落特性是影响无线通信传输速率与质量的重要瓶颈,如何克服多径效应便成为提高通信质量要解决的首要问题。
分集是抵抗多径衰落的有效方式,有时间分集、频率分集、空间分集多种方式,其中空间分集从不同的位置(天线)发送信号,从而在接收端得到经历独立衰落的多个信号副本,可以有效地消除多径衰落的影响,并且由于不需要占用额外的时间和频带资源,可以和其他信号处理方式相结合,因此得到了广泛的关注。多入多出(MIMO,Multiple Input-Multiple Output)技术在通信链路的发送端与接收端均使用多个天线,它能够将传统通信系统中存在的多径因素变成对用户通信性能有利的因素,在抗多径衰落、提高通信链路的通信速率和质量方面有着明显的优势,它的空域发射分集技术已经成为3GPP的WCDMA标准协议。
理想的MIMO多天线系统要求相邻天线之间的间距要远大于电波波长,并且多个收发天线之间的传输信道是不相关的,而由于质量、体积和功耗等的限制,移动终端很难实现多个天线的安置。Sendonaris等人提出了一种新的空域分集技术――协作分集,其基本原理是:每个单天线的移动终端都有一个或多个合作伙伴(Partner),它除了要传输自己的信息之外,还要负责传输其合作伙伴的信息。这样,相当于相互协作的移动终端共享了彼此的天线,构造了一个“虚拟”的MIMO。在“虚拟”MIMO系统中,每个终端在传输信息的过程中既利用了自己又利用了其它终端的空间信道,从而获取了一定的空间分集增益,实现了单天线移动终端的空域分集。在平衰落环境下,虚拟MIMO可以扩大系统容量,提高网络服务质量,改善系统性能。
3.3 Mobile Widget
随着3G牌照的发放,移动互联网时代即将到来。目前,从业务开发及使用的角度看,还存在着很多问题。
从业务开发角度看,目前的开发模式无法适应移动互联网的要求,主要表现在:
(1)开发者门槛较高、接口复杂、开发模式陈旧、周期冗长,无法适应灵活多变的服务要求;
(2)创新能力匮乏,业务同质化。
从业务使用角度看,目前移动用户获取业务的途径主要是通过运营商或SP的自有渠道。业务同质化使得用户使用移动业务的兴趣降低,移动用户需要差异化服务以及获取这些服务的快速途径。
Widget的中文名称是“微件”,在W3C中,对widgets定义为交互式的单功能应用,显示和更新本地数据或web数据,打包为单一的下载包,并可安装到用户设备或移动设备上。截至2008年,全球各大Widget平台上的应用已经超过20万个,用户下载量超过50亿次。
Widget具备网络依赖性、轻量级的开发模式、桌面化使用模式、时尚个性的视觉表现力,满足业务特征和时代特点。
目前,Mobile Widget已经引起了业界的广泛关注,必将为即将到来的移动互联网业务创新起到推波助澜的作用,也将带来更为新颖和良性的商业模式。
3.4 智能卡Web服务器
智能卡Web服务器是一个在嵌入在移动设备中的智能卡(如SIM卡、(U)SIM、UICC、R-UIM、CSIM)中运行的HTTP服务器。它允许网络运营商通过广泛使用的HTTP/1.1协议,为其用户提供最新的智能卡业务。
用户在使用手机终端要更新某些菜单的时候,传统方式是通过OTA下载得到,通过这种方式得到的菜单格式单调,表现方式有限。智能卡Web服务器是开放移动联盟提出的,在手机智能卡中提供Web服务的应用,可以大大丰富运营商为用户手机终端提供的定制菜单。
3.5 动态电源管理
3G手机的电源管理与二代手机完全不同,它不仅支持语音功能,还有获取互联网服务的功能,以及MP3播放或PDA这样的娱乐和商务功能,还有视频功能,这些功能会消耗大量的电能。因此,必须在电源管理上采用全新的方法,否则这种功能密集的设备在电池寿命上可能远达不到用户的期望值。
动态电源管理DPM(Dynamic Power Management)技术提供一种操作系统级别的电源管理能力,包含CPU工作频率和电压,外部总线时钟频率,外部设备时钟/电源等方面的动态调节、管理功能。通过用户层制定策略与内核提供管理功能交互,实时调整电源参数并同时满足系统实时应用的需求,允许电源管理参数在短时间空闲或任务运行在低电源需求期间,可以被频繁地、低延迟地调整,从而实现更精细、更智能的电源管理。
动态电源管理分为平台挂起/恢复、设备电源管理以及平台动态管理等三类。平台挂起/恢复目标在于管理较大的、非常见的重大电源状态改变。设备电源管理用于关断/恢复平台中的设备。而平台动态管理目标在于频繁发生、更高粒度的电源状态改变范围之内的管理。系统运行的任务可以细分为普通任务和功率受监控的任务。前者不作电源管理,后者对功率敏感,在被调度时可以通过DPM来设置其电源管理状态,要求运行在不同的电源级别。
关键词：4G；无线网络；规划方法
一、4G的定义
从严格意义上来讲，当前市场上并未流传出或者说是存在关于4G的严谨的定义。但是，一般意义上来讲，4G即为第四代移动通信技术。这种技术主要包括了两种制式，分别是TDLTE和FDD-LTE。其中，LTE虽然已经被大众宣传为4G无线标准了，但是本着严谨的态度来讲，事实上，它并未被认可为国际电信联盟所描述的下一代无线通讯标准IMT-Advanced，因此，理论上来说，LTE还没有达到4G的标准。
从功能的角度来说，4G将3G和WLAN的特点集中在了一起，传输数据，超高质量的音频、视频、图像等的速度十分迅速，其速度远远超过人们以前所使用的网络，下载视频基本上都会在分秒之间完成，完全摆脱了以前无休止的等待。4G能够以100Mbps以上的速率下载，比目前家用宽带ADSL（4兆）快20倍，4G的速度之快，带给人一种无与伦比的美妙体验。
二、4G的关键技术
众所周知，在很长的一段时间内，我们的移动通信系统都是以语音业务为主的。但是，由于近年来社会的不断进步，科技的飞速发展，给信息技术带来了完全不同的局面。现在，数据分组业务正在逐渐占据市场，并且同时以一种难以控制的速度往前发展，可以想见，它会在未来超越语音业务并成为主流。然而，4G网络在这种发展中所占有的地位是无可替代的，若想要在将来做到无论人身处何处，都可以随时接入网络的话，一些新的前沿的技术是必不可少的。
（一）1PV6协议技术
在未来，想要满足随时随地接入网络的需求，使用移动IP应当是一个不错的选择。就像互联网使用的IP技术一般，方便人们使用网络同时也便于网络的监管与修复。IP协议技术在无线网络当中起到的作用就仿佛空气之于人类一样，它随时随地，甚至于每时每刻都在被人们所使用。运用这个技术之后，便可以做到，基本上这个世界上的所有物品都有一个自己的IP地址，对用户来说，使用无线网络会显得更加的顺畅，方便。因此，如何将互联网的IP技术运用到无线网络当中去便十分重要了。再者，我们还需将IP协议升级到IPV6，当然，从IPV4升级到IPV6是需要一个过渡的时间的，其问还需要科技工作者的不懈努力。
（二）软件无线电技术
何为软件无线电技术？目前仍未有准确的定义。但是，现在市场上存在一种通行的说法，就是认为软件无线电是一种将标准化、模块化的硬件功能单元通过一个硬件平台，然后再通过软件加载的方式来实现各种类型的无线通信系统的结构。该技术可以使得移动终端适合各种类型的空中接口，并且做到在不同类型的任务之间自由转换，从而实现真正意义上的个人移动性技术。因此，为了不同系统之间能够实现这种无缝切换，就必须采用可配置的无线终端。为了达到软件无线电的技术，我们可以采用数字交换技术，即DSPD。软件无线电技术的成功使用，在4G网络的进一步推广的道路上便又前进了一大步，人类的信息技术也将会随之进入一个新的。
（三）技术
时代在进步，人们的需求也在不断增多。移动网络从最初的模拟系统到今天的人机可以自由转换并且交流，从单一的语音业务转化成今天的多种业务同时存在，完全服务于人民。这其中经历的技术变革是数不胜数的，但是，正是这种技术上的不断创新，人们的不安于现状，敢想敢做，才会带来现在的这种改变。随着移动信息系统的不断更新，使用该系统的人群也越来越多，不再局限于个人，有许多的集团、公司和组织也开始使用。在这些用户的需求当中，有许多的业务是需要获取用户的位置信息的。但是，这种操作需要高速的数据处理速率，同时还需要在不同的传播方式之间进行动态切换。对于用户来说，他们需要的是一种简单快捷的处理方式，而不是复杂的、费时的技术。这时，采用移动软件便是一种有效的解决办法。移动软件既可以存在于终端，又可以存在于网络当中，同时还可以解决分布式系统所面临的问题。因此，好的技术会带来一种完全不一样的上网体验，是4G改革当中不可或缺的一项技术。
三、4G网络的运用前景分析
显而易见，4G网络的不断推广是市场需求的必然结果。当代社会当中，网络逐渐渗透进人们的生活，并且跻身成为人类生活当中无法脱离的一部分，它突然变得像空气一样，关系着我们的一举一动，成为我们无法缺失的重要之所在。但是，目前的网络技术还并没有达到我们所期望的一般，还仍需在发展的道路上努力前行，披荆斩棘。
（一）确立以用户与需求为中心的新目标
在以前的网络规划当中，我们一直采用的是以网络为中心的目标。但是，既然网络的宗旨便是要服务于民，那么便应当将用户的需求放置在首位，尽量地满足用舨⒏据其需求展开进一步地研究与设想，从而将网络技术带领进一个全新的纪元。通过我们的坚持追求，将4G网络建设目标更改为以面向用户需求为根本，强调将规模领先的优势转变为客户感知领先的端到端系统优势。最大程度上的满足客户的各方面需求，并且是客户在使用4G网络的时候能够更加地顺畅与舒心。
（二）其他方面
在未来的发展规划当中，4G网络不应该局限于一个点，应该注重多方面同时发展，齐头并进，在创新中求发展。未来的4G网络，应当适应大数据应用的趋势，实现以“精”为核心的基本要求。再者，还应该适应多维度渗透与融合的趋势，优化网络运营，推进网络技术的进一步发展。
