軟件無線電的現(xiàn)在和未來課件

單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,一軟件無線電的來由,美軍統(tǒng)一其戰(zhàn)術(shù)通信系統(tǒng)的動(dòng)機(jī)及實(shí)踐，開發(fā)出了,美國陸軍的戰(zhàn)術(shù)通信系統(tǒng),JTRS,（,Joint Tactical Radio System,）及空軍的,SPEAKeasy,并由此,發(fā)展出了軟件無線電的概念：一部無線通信機(jī)，其通信功能由軟件來實(shí)現(xiàn)同樣的硬件，輸入不同的軟件，就具有不同的通信功能，這樣就可以使不同單位的不同制式的通信機(jī)可以互通九十年代軟件無線電開始進(jìn)入民用通信系統(tǒng),例如,Vanu,的軟件無線電基站軟件無線電論壇（,SDR Forum,）,-,一個(gè)非盈利的推動(dòng)軟件無線電技術(shù)發(fā)展的國際組織，給出的軟件無線電的定義：“一個(gè)無線電系統(tǒng)中，天線以后就數(shù)字化，對信號的所有的必要的處理都由存放在高速數(shù)字信號處理器中的軟件來完成,”,。

一軟件無線電的來由美軍統(tǒng)一其戰(zhàn)術(shù)通信系統(tǒng)的動(dòng)機(jī)及實(shí)踐，開發(fā),1,圖一理想的軟件無線電,圖一理想的軟件無線電,2,圖二傳統(tǒng)的無線通信機(jī)傳統(tǒng)的無線通信機(jī)3,圖三過度型的軟件無線電,圖三過度型的軟件無線電,4,圖一 所示為理想的軟件無線電的方框圖通信載頻信號由天線接收后，經(jīng)低噪聲放大器放大后即進(jìn)行,A/D,轉(zhuǎn)換，以后的所有信號處理都是數(shù)字式的，由軟件處理圖二所示為傳統(tǒng)的無線通信系統(tǒng)的方框圖整個(gè)系統(tǒng)為模擬式的圖三所示為過渡型軟件無線電系統(tǒng)的方框圖由于當(dāng)前前置放大器及,A/D,轉(zhuǎn)換器尚達(dá)不到理想軟件無線電的要求，故采用過渡型A/D,轉(zhuǎn)換器在中頻以后采樣，以降低對,A/D,轉(zhuǎn)換器的要求圖一 所示為理想的軟件無線電的方框圖通信載頻信號由天線接收,5,二采用軟件無線電的好處,對用戶：1一機(jī)多功能，可以與各種制式的通信系統(tǒng)通信可以做到真正的環(huán)球漫游對于通信營運(yùn)商，可以減少營運(yùn)開銷當(dāng)無線終端需要升級或改進(jìn)時(shí)，無須召回，只要讓用戶下載新的軟件就可以了對通信設(shè)備制造商，增加了通信系統(tǒng)的服務(wù)功能，可以開拓更多的商機(jī)采用軟件無線電的好處對用戶：1一機(jī)多功能，可以與各種制,6,對于專用通信系統(tǒng)，各種不同功能的專用系統(tǒng)用戶數(shù)有限，因此價(jià)格很高。

采用軟件無線電后，不僅得到各系統(tǒng)可以互通的好處，而且由于統(tǒng)一了硬件，擴(kuò)大了市場，價(jià)格也會下降對于軍隊(duì)，由于軍內(nèi)各不同單位采用不同的通信設(shè)備，互通很難有時(shí)一部通信指揮車上要有幾部不同的通信系統(tǒng)的通信機(jī)，造成電子兼容問題一部軟件無線電可以和各種不同制式的通信機(jī)通信，可以方便各軍事單位的聯(lián)系如果全軍都采用軟件無線電，所有通信機(jī)采用同一硬件，用軟件實(shí)現(xiàn)不同功能，從而降低通信系統(tǒng)的采購成本對于專用通信系統(tǒng)，各種不同功能的專用系統(tǒng)用戶數(shù)有限，因此價(jià)格,7,三實(shí)現(xiàn)軟件無線電的關(guān)鍵技術(shù),軟件無線電能夠普及使用在技術(shù)上要做到三點(diǎn),:(1),A/D,轉(zhuǎn)換器要盡量的靠近天線用軟件處理取代硬件處理數(shù)字信號處理要盡量用通用微處理器替代專用集成電路，以降低成本滿足上面第一，第二條要求，,1,要有頻帶又寬，尺寸又小，效率又高，價(jià)格又便宜的天線，這樣的天線目前尚不存在要有寬頻帶，低噪聲，線性性能好，價(jià)格便宜的前置放大器要有工作頻率高，采樣速度快，分辨率高，功耗低，價(jià)格又便宜的,A/D,轉(zhuǎn)換器滿足第三條要求，要求有速度快，功耗低，價(jià)格便宜的通用,DSP,或,CPU,這些技術(shù)都沒有達(dá)到理想軟件無線電所要求的性能，所以目前不存在理想型的軟件無線電系統(tǒng)，只有過渡型的軟件無線電系統(tǒng)。

即使是過渡型的，民用產(chǎn)品也只有基站，沒有手機(jī)，因?yàn)楣募皟r(jià)格問題都還沒有解決實(shí)現(xiàn)軟件無線電的關(guān)鍵技術(shù)軟件無線電能夠普及使用在技術(shù)上要,8,四實(shí)現(xiàn)理想軟件無線電系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)的現(xiàn)狀和進(jìn)展天線和射頻前置放大器：目前尚沒有工作頻段覆蓋整個(gè)軟件無線電所需覆蓋頻段的器件，預(yù)測不久就會有合適的器件問世微電子機(jī)械系統(tǒng),(Microelectromechanical system),簡稱,MEMS,可以幫助實(shí)現(xiàn)寬帶天線和前置放大器的要求MEMS,是采用生產(chǎn)集成電路的同樣技術(shù)生產(chǎn)的微型機(jī)械部件因此一致性很好MEMS,可以做成各種微型機(jī)械部件，應(yīng)用非常廣泛實(shí)現(xiàn)理想軟件無線電系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)的現(xiàn)狀和進(jìn)展天線和射頻,9,MEMS可以做成微型開關(guān)，和微型諧振腔濾波器，和微型天線MEMS組成的天線庫，開關(guān)庫，濾波器庫可以組成體積不大的，可以覆蓋很寬頻帶的天線和前置放大器圖四所示為一MEMS開關(guān)MEMS可以做成微型開關(guān)，和微型諧振腔濾波器，和微型天線M,10,圖四MEMS,開關(guān)，（,a,）開關(guān)開，（,b,）開關(guān)俯視圖，（,c,）開關(guān)閉合MEMS開關(guān)，（a）開關(guān)開，（b）開關(guān)俯視圖，（c,11,圖五用,MEMS,開關(guān)組成的天線和前置放大級,Adjustable MEMS Antenna,MEMS Switches,MEMS Switchable Impedance Matching Circuit,High-Q MEMS Filter for Band 1,High-Q MEMS Filter for Band 2,High-Q MEMS Filter for Band N,Software Control,LO,ADC,To Baseband Processing,圖五。

用MEMS開關(guān)組成的天線和前置放大級Adjustabl,12,圖五是一個(gè)用,MEMS,組成寬帶天線和寬帶前置級的方案的示意圖MEMS,是目前實(shí)現(xiàn)軟件無線電的前置和天線的一個(gè)可行的方案ADC,：,ADC,一直是實(shí)現(xiàn)軟件無線電的瓶頸，現(xiàn)有,ADC,大多都不超過,100,兆這是為什么現(xiàn)有的軟件無線電系統(tǒng)都是過渡型的最近,ADC,的技術(shù)進(jìn)展有不同方向，一個(gè)方向仍然從半導(dǎo)體技術(shù)著手最新的,ADC,的性能如表所示圖五是一個(gè)用MEMS組成寬帶天線和寬帶前置級的方案的示意圖13,從表中可以看出速度達(dá)到要求了，但是功耗仍然偏高，不能用于手機(jī)參數(shù),GaAs,SiGe,最高鐘頻,5GHz,15GHz,信號噪聲失真比,70dB,110dB,2.5GHz,時(shí)的分辨率,14,比特,18,比特,RF,輸入電壓范圍,-1.5V1.5V,-0.5V0.5V,功率消耗,5,瓦,1,瓦,從表中可以看出速度達(dá)到要求了，但是功耗仍然偏高，不能用于手機(jī),14,另一種開發(fā)中的新型的,ADC,是超導(dǎo),ADC,這種,ADC,的名字叫做,RSFQ,（,rapid single-flux quantum,）這種,ADC,具有功耗低，速度快，靈敏度高的特點(diǎn)。

采樣率可達(dá),20G,次,/,秒現(xiàn)在仍在實(shí)驗(yàn)室階段，相信很快就會開發(fā)出產(chǎn)品數(shù)字處理部件：數(shù)字信號處理器有三種：,ASIC,，,FPGA,和,DSP,ASIC,速度最快，靈活性最差；,FPGA,據(jù)中；,DSP,靈活性最高，速度最慢三種器件選擇哪種，要根據(jù)實(shí)際設(shè)計(jì)要求斟酌決定現(xiàn)在的,DSP,的速度可以滿足軟件無線電的要求，但是速度越高，功耗越大，價(jià)格也越高選擇一般速度的,DSP,加加速器（,accelerator,）是一種可行方案圖六是這一方案的示意圖另一種開發(fā)中的新型的ADC是超導(dǎo)ADC這種ADC的名字叫做,15,軟件無線電的現(xiàn)在和未來課件,16,五軟件無線電的未來,軟件無線電的未來發(fā)展是智能無線電（Cognitive Radio）簡稱CRCR是一種高度智能化的通信技術(shù)，它可以自己學(xué)習(xí)周圍的環(huán)境，自己取得適當(dāng)?shù)能浖?，自己選擇最佳頻段，最佳的，適合通信環(huán)境的制式進(jìn)行通信軟件無線電的未來軟件無線電的未來發(fā)展是智能無線電（Co,17,1什么是智能無線電（Cognitive Radio）？,FCC:,一個(gè)無線電系統(tǒng)的各種參數(shù)是由關(guān)于系統(tǒng)所在的周圍的環(huán)境的信息來決定NTIA,：一個(gè)無線電系統(tǒng)，能夠感知它周圍的電磁環(huán)境，能夠動(dòng)態(tài)地，自動(dòng)地，調(diào)整它的工作參數(shù)來修改它本身的工作狀態(tài)。

科技界的廣義定義：自適應(yīng)，多維探查，自治的無線電系統(tǒng)，它可以從它的經(jīng)歷中學(xué)習(xí)，可以推理，作計(jì)劃，并決定它的未來行動(dòng)，以滿足用戶的需要什么是智能無線電（Cognitive Radio）？F,18,軟件無線電的現(xiàn)在和未來課件,19,2智能無線電（CR）的特性,自適應(yīng)：調(diào)整傳播參數(shù)以滿足各種需要，達(dá)到各種目標(biāo)感覺,（,覺察）：獲取并保存關(guān)于自身功能的知識，內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)，外部數(shù)據(jù)（例如應(yīng)用頻譜，規(guī)則），和用戶的需要推理：應(yīng)用推理（案例為基礎(chǔ)，模型為基礎(chǔ)），基于本體及觀察來調(diào)整自適應(yīng)目標(biāo)和對新的情況作出反應(yīng)智能無線電（CR）的特性自適應(yīng)：調(diào)整傳播參數(shù)以滿足各種需,20,學(xué)習(xí)：結(jié)合過去的表現(xiàn)去重新認(rèn)知各種狀態(tài)并且在任何時(shí)候都為達(dá)到目標(biāo)作出快速反應(yīng)計(jì)劃：基于過去和現(xiàn)在的狀況，預(yù)測未來所要采取的行動(dòng)網(wǎng)絡(luò)：聯(lián)系自己經(jīng)驗(yàn)和其他更多的經(jīng)驗(yàn)以達(dá)到正確的決定圖八是CR的主要組成功能學(xué)習(xí)：結(jié)合過去的表現(xiàn)去重新認(rèn)知各種狀態(tài)并且在任何時(shí)候都為達(dá)到,21,軟件無線電的現(xiàn)在和未來課件,22,C4ISR,系統(tǒng)簡介,什么是,C4ISR,系統(tǒng)呢？,C4,代表指揮，控制，通訊，計(jì)算機(jī)，四個(gè)字的英文開頭字母均為“,C,，”所以稱“,C4,。

I”,代表情報(bào)；“,S”,代表電子監(jiān)聽；“,R”,代表偵察C4ISR,是軍事術(shù)語,意為自動(dòng)化指揮系統(tǒng)它是現(xiàn)代軍事指揮系統(tǒng)中，,7,個(gè)子系統(tǒng)的英語單詞的第一個(gè)字母的縮寫,即指揮,Command,、控制,Control,、通信,Communication,、計(jì)算機(jī),computer,、情報(bào),Intelligence,、監(jiān)視,Surveillance,、偵察,Reconnaissance,C4ISR,，就是美國人開發(fā)的一個(gè)通訊聯(lián)絡(luò)系統(tǒng)C4ISR,是指揮、控制、通信、計(jì)算機(jī)、情報(bào)及監(jiān)視與偵察的英文單詞的縮寫C4ISR,系統(tǒng)是現(xiàn)代軍隊(duì)的神經(jīng)中樞，是兵力的倍增器美國戰(zhàn)略,C4ISR,系統(tǒng)是美國軍事指揮當(dāng)局作出重大戰(zhàn)略決策以及戰(zhàn)略部隊(duì)的指揮員對其所屬部隊(duì)實(shí)施指揮控制、進(jìn)行管理時(shí)所用的設(shè)備、器材、程序的總稱，是美國整個(gè)軍事,C4ISR,系統(tǒng)的重要組成部分C4ISR系統(tǒng)簡介,23,。