随着现代通信系统与现代计算机软、硬件技术与微电子技术发展的日新月异,科学家们又巧妙地创立出一种全新的、面向21世纪的通信技术——软件无线电技术,从而将开创下一世纪人类通信更高效、更可靠、更灵活的新时代。
1.软件无线电产生的背景及意义
传统的无线电通信,虽经历了从模拟到数字通信发展的阶段,然而,根据它们的用途不同,采用的通信工作方式,即通信制式也不同,从而使对应的通信系统制式及装备种类繁多,这就造成了它们之间的互通性、兼容性、协调性极差。最明显的一例是,在90年代初的海湾战争中,美军自身的陆、海、空三军以及多国部队间的通信就遭遇了由于各自采用的通信制式及电台装备不同而引起通信不畅的麻烦问题。海湾战争结束后,该问题引起了美国国防部高级研究项目规划局的高度重视。一些军、民用研究机构也都竞相研究寻求一种较为理想的通信新技术,以适应在不同通信频道,不同调制和新的保密通信制式及多种类数据传输格式、数据链之间的相互可运行性。因此,当美国人Joe.Mitola在1992年初的美国国家电信系统会议上明确提出了一种“软件无线电”(Software Radio)新技术的概念后,很快就得到了美国军方和一些民用研究机构的一致认可。
2.软件无线电的基本思想、系统功能及关键技术
软件无线电的基本思想是,所有的无线电通信系统均可基于一种相同的通用硬件平台结构,而欲在不同通信体制,不同工作频段来传递不同形式的信号时,即可通过对该系统设置不同的软、硬件模块,运行不同的软件编程及算法来实现,最后实现软件无线电系统的工作目标,即成为一种多工作频段、多工作模式、多信号形式传输与处理的无线电系统。
软件无线电的系统功能相当丰富,系统中承担发射过程的软件功能也相当丰富。它不仅能发射信号,而且能预先分析传输信道与相邻信道的干扰特性,探测确定最佳传输路径。选择确定适应信道传输的最佳调制方式与编码方法。决策调整宽带天线的位置,以使发射波束获得最佳方向,并能自动调整合适的发射功率,以避免不必要的功率损失。当然,软件无线电通信系统接收过程的软件功能则是,它不仅能够接收,而且能够分析接收信号在本传输信道和相邻信道上的分布特性,并能自动调整接收天线方向。识别接收信号的调制方式与编码方式。能自适应地抑制干扰,评估所需信号多径传输的动态特性,并对其总体值进行相关的自适应均衡处理。并能采用前向纠错控制,对差错码纠错,从而使接收信号的误码率最小。最重要的功能是,它还可利用系统的软件升级或版本更迭来实现通信系统的更新换代,新老设备的兼容与互联。此外,软件无线电系统还可通过广泛的软件功能来支持该系统业务的广泛可扩充性。
也可以这样说,软件无线电的提出与产生是当今现代计算机与微电子技术发展的必然产物。因此,要真正实现软件无线电系统,则需依赖于现代最新的计算机软、硬件技术;高速宽频带具有高分辨率的数模、模数转换技术,高速数字信号处理技术,从中频(甚至高频)至基带段的通用可编程处理器技术,大规模专用集成电路,以及宽频带天线(2MHz至2GHz范围宽)与射频变换技术等,总之,它是一个最新的微处理器控制与微电子技术的高度综合应用系统。
3.软件无线电技术研究的现状
目前,对软件无线电系统及其关键技术的研究在国外也还处于初始阶段,如美国军方近年来研制出的一种Speakeasy I型多频段多模式的软件无线电样机,就基本实现了软件无线电系统的设计思想及多种功能。如它可分别与四种电台通信;同时与两种电台通信;作为网桥/网关,连接两个相互独立的具有不同信号形式的无线网,使之能透明地传输;也可同时改变两个互联的Speakeasy电台的传输波形,实现传输语言、数据波形的可编程特性。因此它是目前世界上较为先进的一种软件无线电系统。我国在近年来也对该技术领域较为重视,在国家“863”高新通信技术项目中就包含有对软件无线电技术研究的子项目,这无疑都将较大地促进软件无线电技术在我国的研究、发展与应用。
4.软件无线电在21世纪的应用
可以预计,随着现代计算机软、硬件技术与微电子技术更迅猛的发展,软件无线电技术必将在21世纪得到更快、更完善地发展,并付诸实用。届时使人类的通信变得更加便利、有效、可靠。可以想象,当软件无线电技术普及应用时,那时用我们随身的“大哥大”就不仅可以进行可视通话,而且还能随意点听高音质的全数字化广播,点看高清晰度的全数字化电视节目;也可直接从其小屏幕上监视自家的情形并遥控家中防盗报警系统,或遥控其它家用电器系统;也可在高速信息公路网上漫游等。人类则将尽享21世纪软件无线电技术的无比优越性。(吴利民)