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【摘 要】软件无线电技术是一种无线通信,其特点是用现代化软件来操控传统的纯硬件电路。软件无线电技术实现了传统硬件无线通信设备所不能实现的通信功能。软件无线电技术新兴于九十年代,目前已经和第三代移动通信系统相结合。第三代移动通信系统与软件无线电技术相互作用,第三代移动通信系统的研究推动了无线电技术的发展,无线电技术的发展反过来又促进第三代移动通信系统的进步。本文将研究分析软件无线电技术在第三代移动通信系统的运用及其发展状况。
【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、计算每射频通道權重和天线波束赋形。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
使用CORBA技术能够实现软件的模块化,极大地提高了软件的重用性。然而,缺乏数学分析对存储器、缓存空间与处理资源的量化,就难以明确一个软件模块的数据吞吐、响应时间及其它关键要求。当重用自己软件库中或的软件或者是第三方的软件时,可能会使系统性能下降,甚至会使系统崩溃。这就需要数学模型来刻划快速涌现的技术。利用拓扑学来研究软件无线电结构,能够提高即插即用结构的重用性。拓扑结构特性有一系列的设计原则,包括三个方面。首先,有界递归模块。这样的模块消耗的资源是可预测的,即使发生软件错误也不至于引起系统崩溃。其次,清楚可扩展的接口拓扑。用拓扑空间的基来定义软件无线接口,并使用可扩展语言,如UML、SDL、IDL和ASN.1。最后是分布分层虚拟结构,这样可以最大的使用高一层或低一层的组件。建立数学模型,进行数学分析,能够有效提高系统的稳定性和重用性。
(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
认知软件无线电是指无线电内部工作状态是可知的,通过无线电知识描述语言与网络,针对无线规则进行智能交流,并采用支持关于用户需要的自动推理的方式。这样能更好地为个人通信服务。无线规则是指一系列适合无线频谱使用的射频宽带、空中接口、空间时间模式。认知无线电软件使无线电从预先定义协议目盲执行者转变成为无线电领域的智能代理。他能找出各种方式来提供各种用户需要的服务,用户甚至都不知道是如何得到的。
(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。
参考文献:
[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]任颋.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.
[3]胡熹.基于软件无线电平台的CDMA通信系统的设计与实现[D].湖南大学,2012.
作者简介:靳刚(1970—),男,吉林省四平市人,工作单位:四平无线电监测站,职务:副站长、工程师。
【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、计算每射频通道權重和天线波束赋形。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
使用CORBA技术能够实现软件的模块化,极大地提高了软件的重用性。然而,缺乏数学分析对存储器、缓存空间与处理资源的量化,就难以明确一个软件模块的数据吞吐、响应时间及其它关键要求。当重用自己软件库中或的软件或者是第三方的软件时,可能会使系统性能下降,甚至会使系统崩溃。这就需要数学模型来刻划快速涌现的技术。利用拓扑学来研究软件无线电结构,能够提高即插即用结构的重用性。拓扑结构特性有一系列的设计原则,包括三个方面。首先,有界递归模块。这样的模块消耗的资源是可预测的,即使发生软件错误也不至于引起系统崩溃。其次,清楚可扩展的接口拓扑。用拓扑空间的基来定义软件无线接口,并使用可扩展语言,如UML、SDL、IDL和ASN.1。最后是分布分层虚拟结构,这样可以最大的使用高一层或低一层的组件。建立数学模型,进行数学分析,能够有效提高系统的稳定性和重用性。
(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
认知软件无线电是指无线电内部工作状态是可知的,通过无线电知识描述语言与网络,针对无线规则进行智能交流,并采用支持关于用户需要的自动推理的方式。这样能更好地为个人通信服务。无线规则是指一系列适合无线频谱使用的射频宽带、空中接口、空间时间模式。认知无线电软件使无线电从预先定义协议目盲执行者转变成为无线电领域的智能代理。他能找出各种方式来提供各种用户需要的服务,用户甚至都不知道是如何得到的。
(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。
参考文献:
[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]任颋.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.
[3]胡熹.基于软件无线电平台的CDMA通信系统的设计与实现[D].湖南大学,2012.
作者简介:靳刚(1970—),男,吉林省四平市人,工作单位:四平无线电监测站,职务:副站长、工程师。