時(shí)間：2024-03-08 14:36:05
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創(chuàng)造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇無線電的定義，希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進(jìn)步。
Sun Guangdong
（Daqing Radio Monitoring Station，Daqing 163311，China）
摘要： 軟件無線電是將硬件作為無線通信的基本通用平臺(tái)，用軟件實(shí)現(xiàn)盡可能多的無線通信功能。它被視為繼模擬和數(shù)字技術(shù)后的又一次電子技術(shù)革命。未來理想的網(wǎng)絡(luò)將是一個(gè)統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)，這個(gè)網(wǎng)絡(luò)會(huì)容納多種協(xié)議與標(biāo)準(zhǔn)，將對(duì)各種傳播環(huán)境與物理介質(zhì)進(jìn)行適應(yīng)，還有更加開放的接口需要其來提供，所以軟件無線電將會(huì)有更加廣闊的發(fā)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.
關(guān)鍵詞： 軟件無線電 射頻天線 DSP數(shù)字處理 高性能總線技術(shù)
Key words: software radio；RF antenna；DSP digital processing；high-performance bus technology
中圖分類號(hào)：TP39 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1006-4311（2011）19-0170-01
0引言
在1992年5月的美國(guó)電信系統(tǒng)會(huì)議中美國(guó)科學(xué)家Joe.Mitola首次對(duì)軟件無線電（Software Radio）作了明確定義：將硬件作為無線通信的基本通用平臺(tái)，用軟件實(shí)現(xiàn)盡可能多的無線通信功能其具有開放性、靈活性的特點(diǎn)，它采用的是模塊化設(shè)計(jì)原則，其結(jié)構(gòu)為開放的ISO/OSI體系，同時(shí)它也可編程、可移植，支持多模式、高速率、寬頻段的無線通信。
1軟件無線電面臨的技術(shù)挑戰(zhàn)
近些年，軟件無線電技術(shù)有了一定的發(fā)展，然而仍然存在很多技術(shù)難題，如射頻天線、DSP數(shù)字處理及高性能總線等問題。可以說這些技術(shù)決定著軟件無線電的發(fā)展和實(shí)現(xiàn)。
1.1 射頻天線軟件無線電系統(tǒng)的理想狀態(tài)是天線部分應(yīng)對(duì)整個(gè)無線通信頻段都有覆蓋，它的主要特點(diǎn)是頻率高、帶寬。我們能夠利用智能天線與多頻段組合式天線將其實(shí)現(xiàn)。智能天線的理念是：天線利用若干高增益的動(dòng)態(tài)窄波束對(duì)多個(gè)用戶分別進(jìn)行跟蹤，窄波束對(duì)準(zhǔn)期望用戶，波瓣零點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)期望信號(hào)以外的干擾信號(hào)，從而得到最大的信干比。多頻段組合式天線是在全頻段甚至每個(gè)頻段使用幾付天線組合起來以形成寬帶天線。寬帶天線被視為是實(shí)現(xiàn)理想軟件無線電系統(tǒng)的最佳天線方案。近一些年發(fā)展的微機(jī)電系統(tǒng)器件被高度小型化，能夠當(dāng)作小型開關(guān)來代替天線中體積大、成本高的真空繼電器、二極管及超寬帶場(chǎng)效應(yīng)晶體管，是促使寬帶可重構(gòu)天線設(shè)計(jì)得以實(shí)現(xiàn)的一項(xiàng)突破性技術(shù)。MENS技術(shù)的應(yīng)用將使WB和UWB天線的體積和成本降低多個(gè)數(shù)量級(jí)。
1.2 DSP數(shù)字處理技術(shù)在軟件無線電發(fā)展中，DSP的限制作用已經(jīng)成為瓶頸問題，DSP數(shù)據(jù)處理精度與處理速度和軟件無線電臺(tái)的實(shí)現(xiàn)與否有直接關(guān)系。現(xiàn)在，數(shù)字信號(hào)處理及數(shù)字控制的方案大概包含：數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）、可編程邏輯器件（FPGA）、可由參數(shù)控制的硬件電路、用戶定制集成電路（ASIC）。對(duì)于以上四種方法，可編程性能為DSP最高，后者依次降低，ASIC不具編程能力；運(yùn)算速度則相反，以ASIC為最高，DSP最低；功耗以DSP為最高，ASIC最低。在軟件無線電的設(shè)計(jì)中，要綜合考慮器件性能和特點(diǎn)，構(gòu)架可編程性能高、運(yùn)算速度快、功耗低的系統(tǒng)。另外，虛擬無線電（Virtual Radios）也是可供選擇的一種方法，其思想是把高速ADC當(dāng)作模擬和數(shù)字的接口，以高性能的工作站硬件作為處理器的核心。該方案就使用戶能夠?qū)ぷ髡镜能浖c硬件加以運(yùn)用從而對(duì)新的算法進(jìn)行設(shè)計(jì)，而且能夠使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)方便地在工作站上進(jìn)行。
1.3 高速總線技術(shù)總線資源也是在軟件無線電硬件平臺(tái)中，總線資源也是特別重要的，總線資源對(duì)數(shù)字器件之間傳輸數(shù)據(jù)的能力起著決定性的作用。若沒有足夠的總線的帶寬，那么整個(gè)平臺(tái)的處理能力將會(huì)受到嚴(yán)重影響。通用總線有VME總線與PCI總線兩種類型，在這兩種類型中，VME總線是軟件無線電的最佳選擇，因?yàn)樗鼡碛凶畛墒斓募夹g(shù)、具有最好的通用性、得到最廣泛的支持。然而，目前這兩種總線形式處理高速?gòu)?fù)雜系統(tǒng)的的能力比較緊張的問題凸現(xiàn)出來了。當(dāng)前，一些公司已對(duì)專用總線類型進(jìn)行了開發(fā)，而且在軟件無線電的通用硬件平臺(tái)上已經(jīng)得到應(yīng)用。比如加拿大Spectrum Signals Processing 公司開發(fā)的SONANO總線支持高于 400 Mbit/s的全雙工數(shù)據(jù)傳輸。設(shè)計(jì)中，估測(cè)總線能力需求時(shí)涉及到的方面有：硬件平臺(tái)上詳細(xì)的任務(wù)分配及整個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流量的分析，因此必須做認(rèn)真仔細(xì)的考慮。
2無線電軟件的應(yīng)用和優(yōu)點(diǎn)
如今，軟件無線電的應(yīng)用越來越廣泛，在蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)中軟件無線電的應(yīng)用也是一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)。如我國(guó)的第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)TD―SCDMA中就結(jié)合了軟件無線電、智能天線、全質(zhì)量話音壓縮編碼技術(shù)與聯(lián)合檢測(cè)技術(shù)等新通信技術(shù)。蜂窩基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)以合適的軟件無線電技術(shù)為基礎(chǔ)，他可以利用安裝新軟件進(jìn)行升級(jí)，這與配置新硬件相比更廉價(jià)、更迅速，同時(shí)也使得數(shù)字通信更迅速地進(jìn)入市場(chǎng)，提高頻譜的利用率。在無線電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，軟件無線電的作用也越來越重要。在達(dá)到一定精度的前提下，與利用硬件來實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)、測(cè)向等功能相比較，軟件無線電的能夠大大節(jié)省資金。例如，華日公司的小型監(jiān)測(cè)系統(tǒng)則成功運(yùn)用了軟件無線電技術(shù)。跟蹤新技術(shù)的能力是軟件無線電最大的優(yōu)點(diǎn)。對(duì)于目前無線通信系統(tǒng)的技術(shù)，其應(yīng)用與數(shù)字通信相比已經(jīng)非常落后了。這在很大程度上是因?yàn)榻?jīng)費(fèi)的問題與時(shí)間的問題，包括配置底層的基礎(chǔ)設(shè)備來完成特殊的空中標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置。因?yàn)橘Y金投入很大，不可能經(jīng)常對(duì)設(shè)備升級(jí)，因此新技術(shù)應(yīng)用大約會(huì)滯后10年。軟件無線電消除了需要預(yù)先定義空中接口標(biāo)準(zhǔn)的大量工作，它僅需要一個(gè)接口定義及應(yīng)用程序接口。進(jìn)而使軟件的運(yùn)行可以在不同的操作平臺(tái)上進(jìn)行，而且使無線電設(shè)備可以對(duì)必要的軟件進(jìn)行下載。理想中的軟件無線電還能夠適用于任意一種調(diào)制器、編碼器、指定信道帶寬的射頻信道協(xié)議。
3結(jié)束語
軟件無線電是現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)、超大規(guī)模集成電路和數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)在無線電通信應(yīng)用的產(chǎn)物。軟件無線電的通用性和靈活性決定了它的發(fā)展將在一定程度上決定或改變無線通信發(fā)展的方向，它將使無線通信具有更大市場(chǎng)價(jià)值和發(fā)展前景。
參考文獻(xiàn)：
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【關(guān)鍵詞】船舶；無線電；安全
近年來，我國(guó)航運(yùn)事業(yè)得到快速發(fā)展，水上各種船舶日益增多，船舶無線電通信設(shè)備是一種船舶強(qiáng)制配備設(shè)備，無線電通信設(shè)備的配置是船舶安全運(yùn)行的保證，以便在航運(yùn)過程中一旦遇險(xiǎn)，起到及時(shí)溝通的作用。但目前船舶無線電的安全問題日益突出，無線電通信秩序不堪的狀況日趨嚴(yán)重。無線電通信對(duì)保障船舶航行安全起著極其重要的作用。如何進(jìn)行船舶無線電安全管理是當(dāng)前船舶無線電管理關(guān)注的焦點(diǎn)。因此，研究船舶無線電安全管理具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。鑒于此，筆者對(duì)船舶無線電的安全管理進(jìn)行了相關(guān)思考。
一、無線電安全的基本內(nèi)涵及其現(xiàn)狀
無線電安全是指重要無線電業(yè)務(wù)不存在外來攻擊、侵害的現(xiàn)實(shí)或處于正常使用的保障狀態(tài)，包括無線電信息安全和無線電環(huán)境的電磁兼容、不明干擾信號(hào)的快速查處。無線電安全的監(jiān)測(cè)分為電磁環(huán)境監(jiān)測(cè)、設(shè)備監(jiān)測(cè)和常規(guī)監(jiān)測(cè)。目前，在通信網(wǎng)絡(luò)中，數(shù)字化技術(shù)被廣泛應(yīng)用，無線擴(kuò)頻技術(shù)、無線接人系統(tǒng)、公眾數(shù)據(jù)通信、移動(dòng)衛(wèi)星通信等業(yè)務(wù)快速發(fā)展。設(shè)置和使用電臺(tái)（站）的數(shù)量迅速增加，頻率和衛(wèi)星軌道資源日趨緊張，電磁環(huán)境日益惡化；無線電干擾逐年增加，尤其是大功率超短波發(fā)射機(jī)，一些使用單位把設(shè)備架在高山、高塔及高樓，由于發(fā)射天線過于密集，發(fā)射功率過大，加上設(shè)備指標(biāo)不符合規(guī)定或發(fā)射機(jī)使用已久、性能指標(biāo)下降，使得互調(diào)干擾、諧波干擾、雜散發(fā)射超標(biāo)等現(xiàn)象越來越多，越來越嚴(yán)重。對(duì)船舶無線電通信而言，廣泛的信號(hào)覆蓋必然帶來無線電安全保障的極大挑戰(zhàn)。加之各類電臺(tái)數(shù)量的不斷增加，使得通信信息的噪音明顯提高，造成電磁環(huán)境大面積惡化，對(duì)船舶電臺(tái)信息通信造成了極大的影響，降低了電臺(tái)的接收能力。雖然船舶電臺(tái)在船舶上安裝時(shí)，考慮了船舶通信的特殊性，但在實(shí)際過程中，由于船舶無線電管理人員的安全意識(shí)不高和管理手段落后，不按規(guī)定使用無線電頻率，隨意占用重要頻率，使得船舶無線電的應(yīng)用現(xiàn)狀不容樂觀，嚴(yán)重影響到了無線電安全和水上通信的暢通。
二、加強(qiáng)船舶無線電安全管理的措施
船舶無線電安全是航運(yùn)安全管理中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，船舶無線電安全管理對(duì)船舶的安全運(yùn)行尤其重要。為確保船舶無線電通信安全，加強(qiáng)船舶無線電安全管理的措施，可以從以下幾個(gè)方面采取措施，其具體內(nèi)容如下：
1.大力宣傳無線電的法律法規(guī)
大力宣傳無線電的法律法規(guī)是加強(qiáng)船舶無線電安全管理的關(guān)鍵。在船舶無線電通信過程中，船舶無線電管理人員的安全意識(shí)，直接關(guān)系到船舶無線電的安全。對(duì)船舶無線電管理人員來說，應(yīng)重視船舶無線電的安全，加強(qiáng)無線電安全意識(shí)。大力宣傳無線電的法律法規(guī)可以在一定程度上提高船舶無線電管理人員的安全意識(shí)。具體說來，大力宣傳無線電法律法規(guī)的措施，可以通過定期開展對(duì)船舶無線電管理人員的培訓(xùn)工作，通過專題講座的形式強(qiáng)化船舶無線電安全意識(shí)，提高船舶無線電管理人員對(duì)無線電安全的重視，建議主管機(jī)關(guān)將無線電管理基本知識(shí)和國(guó)家法律法規(guī)制成宣傳資料，分發(fā)到各個(gè)船舶用戶手中方便自學(xué)。另外，大力宣傳無線電的法律法規(guī)，還可以通過將無線電安全相關(guān)的法律法規(guī)納入船舶無線電管理人員的考試范圍，通過考核無線電安全的相關(guān)法律法規(guī)，加深他們對(duì)相關(guān)法律法規(guī)的了解。
2.加強(qiáng)船舶無線電的監(jiān)測(cè)監(jiān)聽
加強(qiáng)船舶無線電的監(jiān)測(cè)監(jiān)聽，在加強(qiáng)船舶無線電安全過程中也必不可少。在船舶無線電的管理中，加強(qiáng)船舶無線電的監(jiān)測(cè)監(jiān)聽，使船舶無線電的安全隱患控制在一定的范圍內(nèi)，對(duì)于防范船舶無線電的安全威脅具有重要的作用。GMDSS就是全球海上遇險(xiǎn)與安全系統(tǒng)，在GMDSS中，VHR頻段的16頻道、70頻道，MF的490kHz、518kHz、2182kHz、2187.5kHz以及HF的各個(gè)遇險(xiǎn)與安全頻率，都是專用的頻率或頻道，與航行安全的關(guān)系重大。這些頻段應(yīng)采取重點(diǎn)監(jiān)聽的方式，以便監(jiān)測(cè)干擾和非法占用頻率的現(xiàn)象，及時(shí)采取相應(yīng)措施找到干擾源消除干擾。
3.定期對(duì)船舶無線電設(shè)備檢驗(yàn)
定期對(duì)船舶無線電設(shè)備檢驗(yàn)，對(duì)于確保船舶無線電安全也至關(guān)重要。對(duì)船舶無線電設(shè)備的檢驗(yàn)是船舶無線電安全運(yùn)行的可靠保證，在加強(qiáng)船舶無線電安全管理的過程中，定期對(duì)船舶無線電設(shè)備檢驗(yàn)，檢驗(yàn)電臺(tái)執(zhí)照是無線電管理機(jī)構(gòu)對(duì)建立船舶臺(tái)站的書面許可，辦理了電臺(tái)執(zhí)照就等于在管理機(jī)關(guān)中備了案，就不會(huì)出現(xiàn)無證行事，難于管理的局面。根據(jù)有關(guān)規(guī)定，貨船電臺(tái)執(zhí)照的有效期是五年，在有效期滿前三個(gè)月應(yīng)提出申請(qǐng)核發(fā)新執(zhí)照。無線電設(shè)備檢驗(yàn)分為換證檢驗(yàn)和定期檢驗(yàn)，換證檢驗(yàn)五年一次，定期檢驗(yàn)一年一次。
三、加強(qiáng)對(duì)船舶電臺(tái)安全管理的措施
1.嚴(yán)禁隨意占用重要頻率
嚴(yán)禁隨意占用重要頻率，是加強(qiáng)對(duì)船舶電臺(tái)安全管理的重要舉措。在船舶電臺(tái)管理中，隨意占用重要頻率是影響船舶電臺(tái)安全管理的重要因素。嚴(yán)禁隨意占用重要頻率，可以有效使船舶電臺(tái)的頻率準(zhǔn)確發(fā)送出去，以便船舶無線電在船舶運(yùn)行中發(fā)送出安全可靠的通信信息。在船舶無線電的重要頻率中，包括MF/HF/VHF無線電話、DSC和NBDP的遇險(xiǎn)與安全頻率；NAVTEX系統(tǒng)播發(fā)頻率；本船航線附近的海岸電臺(tái)常用的MF/HF無線電話頻率、VHF無線電話頻道、無線電傳頻率、HF窄帶海事安全信息播發(fā)頻率以及本船常使用的無線電傳真臺(tái)播發(fā)頻率等等，在加強(qiáng)對(duì)船舶電臺(tái)安全管理時(shí)應(yīng)予以重視。
2.掌握無線電波傳輸規(guī)律
掌握無線電波傳輸規(guī)律，是加強(qiáng)對(duì)船舶電臺(tái)安全管理的有效途徑。在船舶無線電運(yùn)行過程中，GMDSS的地面通信系統(tǒng)工作頻段有MF、HF和VHF。在MF、HF、VHF三個(gè)頻段中，根據(jù)信號(hào)傳輸?shù)木嚯x來區(qū)分，一般來講，HF信號(hào)傳輸最遠(yuǎn)，其次是MF信號(hào)，傳輸距離最近的是VHF信號(hào)。掌握無線電波傳輸?shù)囊?guī)律，應(yīng)熟（下轉(zhuǎn)封三）（上接第121頁）悉信號(hào)傳輸?shù)木嚯x，在呼叫接收電臺(tái)的時(shí)候，應(yīng)根據(jù)本船離接收電臺(tái)的遠(yuǎn)近選擇頻率，以選擇最近的接收電臺(tái)。在呼叫時(shí)，盡量先不要使用大功率，若呼叫不通或信號(hào)很差時(shí)，才考慮采用大功率。船員操作無線電設(shè)備應(yīng)注意合理使用頻率資源。具體說來，可以從四個(gè)方面采取措施，一是在各個(gè)頻段上應(yīng)盡量減少遇險(xiǎn)和安全通信頻率的使用，優(yōu)先等級(jí)低的通信盡量避免使用遇險(xiǎn)和安全通信頻率。二是在港口或船舶密集區(qū)嚴(yán)禁使用MF/HF發(fā)信機(jī)發(fā)射信號(hào)。三是測(cè)試信號(hào)發(fā)送的影響必須保持到最低限度。四是凡正在裝卸燃點(diǎn)較低和揮發(fā)性較強(qiáng)易燃?xì)怏w貨物及其他危險(xiǎn)品貨物時(shí)，禁止調(diào)試所有發(fā)射設(shè)備。
3.延緩發(fā)射機(jī)的性能下降
在加強(qiáng)對(duì)船舶電臺(tái)安全管理的措施中，通過定期保養(yǎng)發(fā)射機(jī)，延緩發(fā)射機(jī)性能下降，可以確保船舶無線電通信的安全。在船舶無線電通信的設(shè)備中，新設(shè)備的安裝應(yīng)按安裝工程師的建議安裝，通過確保合理布局并積極配合主管機(jī)構(gòu)的無線電安全檢測(cè)。在單邊帶發(fā)射機(jī)的安裝方面，互調(diào)失真是單邊帶發(fā)射機(jī)的主要技術(shù)指標(biāo)。它定義為發(fā)射機(jī)工作于額定功率輸出情況下，由調(diào)制器、放大器及末級(jí)功放的非線性引起的新的非諧波的失真，其中以三階互調(diào)影響最大。另外，互調(diào)失真產(chǎn)物對(duì)通信也有重要的影響，一是落在信號(hào)頻帶內(nèi)作為干擾進(jìn)人接收端，從而降低信噪比；二是使輸出頻譜擴(kuò)展，對(duì)鄰近信道產(chǎn)生干擾131。從愛護(hù)發(fā)射機(jī)，減少因性能下降對(duì)電磁環(huán)境造成影響這些角度來看，定期對(duì)發(fā)射機(jī)進(jìn)行外部保養(yǎng)是非常必要的。
四、結(jié)語
總之，船舶無線電安全管理是一項(xiàng)綜合的系統(tǒng)工程，具有長(zhǎng)期性和復(fù)雜性。為確保船舶無線電安全管理，要從無線電安全管理和電臺(tái)安全管理兩個(gè)方面采取措施，一方面大力宣傳無線電的法律法規(guī)、加強(qiáng)船舶無線電的監(jiān)測(cè)監(jiān)聽和定期對(duì)船舶無線電設(shè)備檢驗(yàn)；另一方面還應(yīng)嚴(yán)禁隨意占用重要頻率、掌握無線電波傳輸規(guī)律、延緩發(fā)射機(jī)的性能下降，只有這樣，才能營(yíng)造一個(gè)良好的無線電通信環(huán)境，確保船舶無線電安全運(yùn)行。
參考文獻(xiàn)
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關(guān)鍵詞:無線電;干擾系統(tǒng);信號(hào)識(shí)別
中圖分類號(hào):TN975文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1673-0992(2010)03-026-01
干擾信號(hào)類型通常是未知的,它可能是短持續(xù)時(shí)間的窄帶信號(hào)或者連續(xù)的寬帶信號(hào)。所以我們需要通用的測(cè)量方案去探測(cè)所有類型的干擾。因此,正確的測(cè)量方法是以高分辨率帶寬來監(jiān)測(cè)寬頻率范圍,并且高速掃描該頻段。這樣就可以捕獲窄帶短時(shí)信號(hào)。為了快速定位干擾源測(cè)量設(shè)備必須是便攜式的,而且可配置方向性天線。測(cè)量結(jié)果的存儲(chǔ)也是實(shí)用的功能,監(jiān)測(cè)人員可以利用其實(shí)現(xiàn)后續(xù)的歸檔和測(cè)量信號(hào)的分析。
一、無線電抗干擾原理
世界各國(guó)對(duì)通信抗干擾技術(shù)的研究一直就是熱門話題,目前,通信抗干擾裝置中或多或少有智能化模塊部分,但是,在系統(tǒng)對(duì)抗層次上還可以進(jìn)一步提高。基于軟件無線電的通信抗干擾裝置能夠靈活多變、實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)地實(shí)施通信對(duì)抗,是提高系統(tǒng)對(duì)抗的一個(gè)有效措施。軟件無線電的基本思想是盡可能地將寬帶APD或DPA轉(zhuǎn)換器靠近天線,盡可能地通過軟件定義系統(tǒng)的各種功能,讓盡可能多的系統(tǒng)功能由軟件實(shí)現(xiàn)。軟件無線電的概念一經(jīng)提出就得到廣泛的重視。因此,把軟件無線電的概念引入通信抗干擾中是一個(gè)有益的嘗試。
二、無線電引信干擾技術(shù)
從上圖可以看出無線電引信干擾機(jī)原理,整個(gè)電路由信號(hào)接收、信號(hào)檢測(cè)與識(shí)別、干擾生成和干擾發(fā)射四個(gè)模塊組成。信號(hào)接收模塊對(duì)接收到的引信信號(hào)進(jìn)行載頻估計(jì)和前置放大后,由功分器分為三路,其中兩路送給信號(hào)檢測(cè)與識(shí)別模塊進(jìn)行信號(hào)檢測(cè)和調(diào)制識(shí)別,另外一路送給干擾生成模塊進(jìn)行下變頻和射頻存儲(chǔ)(DRFM)。調(diào)制識(shí)別對(duì)引信信號(hào)的調(diào)制類型和調(diào)制參數(shù)進(jìn)行識(shí)別,得到引信的調(diào)制類型和調(diào)制參數(shù);信號(hào)檢測(cè)對(duì)引信信號(hào)進(jìn)行解調(diào),獲取引信調(diào)制信號(hào),當(dāng)脈沖能量達(dá)到給定門限時(shí),射頻存儲(chǔ)電路對(duì)引信信號(hào)進(jìn)行取樣、存儲(chǔ),同時(shí)干擾控制器通過控制調(diào)制信號(hào)循環(huán)延時(shí)生成干擾調(diào)制信號(hào),DRFM 在該信號(hào)的作用下產(chǎn)生中頻干擾信號(hào)。干擾發(fā)射模塊將中頻干擾信號(hào)進(jìn)行上變頻后得到射頻干擾信號(hào)并發(fā)射出去。
三、無線電信號(hào)調(diào)制的識(shí)別
無線電引信信號(hào)一般是用基帶信號(hào)對(duì)載波的某一個(gè)或幾個(gè)參數(shù)進(jìn)行調(diào)制,因此調(diào)制識(shí)別問題實(shí)際上是一種典型的模式識(shí)別問題,引信調(diào)制識(shí)別可分為調(diào)制類型的識(shí)別和調(diào)制參數(shù)的識(shí)別。
圖2 引信調(diào)制類型識(shí)別框圖
圖2給出了引信調(diào)制類型識(shí)別框圖。引信調(diào)制類型的識(shí)別過程包括:信號(hào)預(yù)處理部分、特征提取部分和分類識(shí)別部分,用于確定引信的工作體制。引信信號(hào)參數(shù)的識(shí)別過程也就是解調(diào)過程,即對(duì)已經(jīng)識(shí)別出調(diào)制類型的信號(hào)進(jìn)行解調(diào),獲取調(diào)制信號(hào)的周期、脈寬等調(diào)制參數(shù)。引信調(diào)制參數(shù)識(shí)別框圖如圖3所示。
圖3 引信調(diào)制參數(shù)識(shí)別框圖
無線電引信干擾是引信對(duì)抗的主要方面,本文根據(jù)無線電引信的特點(diǎn),提出了無線電引信干擾技術(shù)。該技術(shù)能夠快速捕捉無線電引信信號(hào),根據(jù)引信信號(hào)的特征參數(shù)來確定引信的工作體制,同時(shí)對(duì)引信信號(hào)進(jìn)行解調(diào)和參數(shù)識(shí)別,并據(jù)此重構(gòu)出引信干擾信號(hào),使引信“早炸”。并設(shè)計(jì)了自適應(yīng)無線電引信干擾技術(shù)方案,分析了無線電引信信號(hào)調(diào)制識(shí)別技術(shù),可以看出,該技術(shù)具有較好的應(yīng)用前景。
四、無線電干擾技術(shù)分析
無線電干擾類型包括同頻干擾、互調(diào)干擾、帶外干擾、雜散干擾、鏡像干擾等。常見的無線電干擾是互調(diào)干擾。任何一個(gè)干擾源信號(hào)有其固有的特征,包括時(shí)間相關(guān)性、幅度相關(guān)性.頻譜特性以及音頻特性等。在查找干擾過程中,抓住了信號(hào)特征就可以事半功倍。不同頻率的信號(hào)其電磁傳播特性也不同,短波繞射能力強(qiáng),傳輸距離遠(yuǎn),而微波反射能力強(qiáng)但衰落快,這些都要引起我們的重視。此外,在進(jìn)行多設(shè)備、多點(diǎn)測(cè)試時(shí),要充分考慮不同設(shè)備和天線接收信號(hào)的差異,測(cè)試地點(diǎn)地形、地貌的差異,設(shè)備設(shè)置參數(shù)的差異,以確保測(cè)試數(shù)據(jù)的一致性。主要技術(shù)有:
1.RF分頻段處理技術(shù):為了實(shí)現(xiàn)寬頻帶(幾MHz到幾千MHz)的偵察、收發(fā),受元器件的制約,一個(gè)BPF不可能實(shí)現(xiàn),所以有幾個(gè)BPF在控制單元的統(tǒng)一控制下進(jìn)行分頻段處理,無論在高頻段還是在低頻段,雖然品質(zhì)因數(shù)與帶寬是一對(duì)矛盾,但是要根據(jù)實(shí)際情況讓BPF的品質(zhì)因數(shù)、帶寬盡量合適,以便達(dá)到系統(tǒng)要求。
2.高速APD轉(zhuǎn)換技術(shù):軟件無線電的思想要求APD轉(zhuǎn)換盡量靠近天線,所以必須采用高速APD轉(zhuǎn)換器,對(duì)于帶通信號(hào),帶寬越寬,載波頻率越高,要求采樣速率就越高對(duì)APD的現(xiàn)狀、應(yīng)用進(jìn)行了詳細(xì)的介紹。
3.DSP處理技術(shù):DSP處理技術(shù)是軟件無線電中的核心,可以實(shí)時(shí)頻率轉(zhuǎn)換、濾波、擴(kuò)頻、調(diào)制、解調(diào)、編碼、加P解密等國(guó)際大公司,如Lucent、Motorola、TI、AD等都致力于開發(fā)具有可編程、高速處理能力的器件。③
參考文獻(xiàn):
[1]李世貴,李青.軍事通信抗干擾進(jìn)展與展望[J].重慶大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,2001,24(2):148―153.
【關(guān)鍵詞】認(rèn)知無線電；頻譜管理；動(dòng)態(tài)頻譜管理技術(shù)
當(dāng)前的無線網(wǎng)絡(luò)采用的是固定頻譜分配政策，有關(guān)政府機(jī)構(gòu)根據(jù)一定規(guī)則將無線頻譜資源固定地分配給授權(quán)用戶使用。近年來隨著對(duì)頻譜資源需求的不斷增加，固定分配頻譜的政策在一些特定頻段面臨頻譜資源匾乏的問題。于是，人們提出了認(rèn)知無線電技術(shù)。認(rèn)知無線電作為一種更智能的頻譜共享技術(shù)，能夠依靠人工智能的支持，感知無線通信環(huán)境，理論上允許在時(shí)間、頻率以及空間上進(jìn)行多維的頻譜復(fù)用，從而給出了一種高效利用頻譜資源的新途徑，為有效解決信息流量急劇增加與頻譜資源日益緊張之間的矛盾提供了技術(shù)支持，同時(shí)為解決無線通信網(wǎng)絡(luò)間的互擾問題提供了新思路。
1 認(rèn)知無線電技術(shù)
認(rèn)知無線電（cR）這一術(shù)語最早是瑞典皇家技術(shù)學(xué)院Joseph Mitola博士于1999年在軟件無線電的基礎(chǔ)上首次提出的fzl，是一種利用動(dòng)態(tài)頻譜訪問技術(shù)，通過與其所在環(huán)境的交互動(dòng)態(tài)改變發(fā)射機(jī)參數(shù)的無線電設(shè)備。它能夠感知外界環(huán)境，并使用人工智能技術(shù)從環(huán)境中學(xué)習(xí)，通過實(shí)時(shí)改變某些操作參數(shù)（比如傳輸功率、載波頻率和調(diào)制技術(shù)等），使其內(nèi)部狀態(tài)適應(yīng)接收到的無線信號(hào)的統(tǒng)計(jì)性變化，以達(dá)到以下目的：
1.1 任何時(shí)間任何地點(diǎn)的高度可靠通信：
1.2 對(duì)頻譜資源的有效利用。
現(xiàn)在世界上大多數(shù)對(duì)認(rèn)知無線電的研究應(yīng)用都是針對(duì)這兩個(gè)目標(biāo)來展開的。認(rèn)知無線電通過分析外部環(huán)境提供的激勵(lì)來認(rèn)識(shí)它通信任務(wù)的內(nèi)容，通過對(duì)接收和發(fā)送的信息內(nèi)容進(jìn)行分析，選擇適當(dāng)?shù)慕鉀Q方式
綜上所述，認(rèn)知無線電是一種能夠依靠人工智能的支持，感知無線通信環(huán)境，根據(jù)一定的學(xué)習(xí)和決策算法，實(shí)時(shí)、自適應(yīng)地改變系統(tǒng)工作參數(shù)，動(dòng)態(tài)地檢測(cè)和有效地利用空閑頻譜的無線電。
根據(jù)上述定義，CR主要具有兩大特性：一是認(rèn)知能力，即通過與無線環(huán)境交互來實(shí)時(shí)感知特定的時(shí)間和位置上未使用的頻譜部分，從而可以暫時(shí)使用這些未用的頻譜資源，而不會(huì)妨礙許可的用戶：二是可重配置性，可以對(duì)CR動(dòng)態(tài)配置以便在各種頻率上發(fā)送和接收信號(hào)，并使用其硬件設(shè)計(jì)支持的多種不同接人技術(shù)以獲得最大的自適應(yīng)性。通過這兩種特性，可以選擇最佳的頻帶和配置最佳的操作參數(shù)。
2 頻譜管理
頻譜管理是將行政管理，科學(xué)技術(shù)手段相結(jié)合，從而保證無線電通信設(shè)備不產(chǎn)生有害干擾，有效的工作和服務(wù)。簡(jiǎn)而言之，頻譜管理就是有條理地管理使用無線電頻譜的全過程。
2.1 頻譜劃分
無線電頻譜劃分是為各種無線電業(yè)務(wù)劃分無線電頻譜的過程，它們即有專用的也有共用的。在國(guó)際頻率劃分表基礎(chǔ)上，各國(guó)主管部門將頻段分配給國(guó)家無線電業(yè)務(wù)和具體系統(tǒng)。
為了有效的使用頻譜，劃分的頻段必須符合預(yù)期的業(yè)務(wù)要求的傳播條件。例如業(yè)務(wù)要求提供全向覆蓋一個(gè)大的區(qū)域，如廣播電視，則分配的頻段應(yīng)在頻譜的較低段。這些分配有時(shí)還要細(xì)分成頻道以確保一定的負(fù)荷。信道和頻率復(fù)用要求得到滿足。
2.2 頻率協(xié)調(diào)
由于無線電頻譜是一種寶貴的國(guó)家資源，而且來自專用的和政府用戶需求是不斷增加的，因此，需要設(shè)置一種機(jī)構(gòu)，由他們來把頻率指配給某種業(yè)務(wù)和系統(tǒng)，借此才能接納大量用戶，這就是頻率協(xié)調(diào)處理。
頻率協(xié)調(diào)處理從給一個(gè)系統(tǒng)選定頻率開始，該頻率不應(yīng)對(duì)其他現(xiàn)有系統(tǒng)產(chǎn)生有害干擾，然后，這些資料可以與相應(yīng)用戶交換或協(xié)調(diào)，以保證各系統(tǒng)兼容。這種處理的目的是使通信系統(tǒng)之間的干擾最小而頻率復(fù)用率最高。
2.3 頻譜監(jiān)測(cè)
頻譜監(jiān)測(cè)工作是頻譜管理的關(guān)鍵，頻譜管理和執(zhí)行官員完成他們相應(yīng)使命都需要通過監(jiān)測(cè)過程收集數(shù)據(jù)，通過頻譜監(jiān)測(cè)，可以得到頻譜占用的情況和無線電臺(tái)站工作質(zhì)量的統(tǒng)計(jì)信息，可以協(xié)助頻譜管理機(jī)構(gòu)了解頻譜使用的程度，并與檔案文件或數(shù)據(jù)文件上的指配數(shù)據(jù)相比較，有效支持頻率指配、執(zhí)照核發(fā)工作。頻譜監(jiān)測(cè)還可以幫助解決頻譜工程、頻率協(xié)調(diào)中的一些問題，如電磁兼容問題。
3 認(rèn)知無線電下的頻譜管理
目前的頻譜管理采用固定頻譜分配策略，頻譜資源被分配給固定的授權(quán)用戶。例如，分配給電視頻道的技術(shù)發(fā)展起來的，它具有智能感知頻譜環(huán)境的能力。具有認(rèn)知無線電功能的無線用戶在非授權(quán)狀態(tài)下可以與授權(quán)用戶進(jìn)行頻譜共享，因此認(rèn)知無線電技術(shù)必然會(huì)對(duì)目前的頻譜管理產(chǎn)生影響，頻譜管理部門也力求將這種頻率的使用納人其管理之下。從提高頻譜利用率的角度出發(fā)，不僅不應(yīng)該壓制基于認(rèn)知功能的非授權(quán)頻譜使用，而且應(yīng)該加以鼓勵(lì)，但是這與目前的頻譜管理規(guī)則發(fā)生沖突。因此，好的解決方法是改變頻譜管理思想和頻譜管理規(guī)則，使其適應(yīng)用戶的需求和技術(shù)的發(fā)展。
如何改變頻譜管理思想和頻譜管理策略以適應(yīng)認(rèn)知無線電的發(fā)展需要，目前還在進(jìn)一步研究和探討中。首先，要實(shí)現(xiàn)認(rèn)知無線電下的頻譜管理，必須得到頻譜管理部門的支持。近些年來，一些頻譜政策管理部門，如美國(guó)聯(lián)邦通信委員會(huì)（FCC>、英國(guó)通信辦公室（Ofcom）對(duì)認(rèn)知無線電技術(shù)都給與了積極的支持。另外，一些國(guó)際組織和大學(xué)也在積極進(jìn)行認(rèn)知無線電下的頻譜管理策略研究。
目前現(xiàn)有的頻譜共享技術(shù)，如工業(yè)、科學(xué)和醫(yī)用頻段、工作于3GHz-10GHz的超寬帶系統(tǒng)和傳統(tǒng)窄帶系統(tǒng)共存等通常應(yīng)用于固定頻段的頻譜共享，或受限于發(fā)送功率的短距離通信。這些技術(shù)在提高頻譜利用率的同時(shí)卻增加了干擾，限制了通信系統(tǒng)的容量和靈活性。因此，只有徹底改變當(dāng)前固定頻譜分配策略，部分甚至全部采用動(dòng)態(tài)頻譜管理技術(shù)，使多種技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)“頻譜共享”，才能徹底改變頻譜缺乏的問題。
>> 基于不同解碼類型的8PSK軟解調(diào)算法研究 極化調(diào)制技術(shù)在EDGE系統(tǒng)中的應(yīng)用 ISCP-D2PSK調(diào)制在突發(fā)通信中的應(yīng)用 一種基于小波變換的PSK信號(hào)調(diào)制樣式識(shí)別的新方法 軟件實(shí)現(xiàn)離散PCM/FM調(diào)制信號(hào) QAM信號(hào)在軟件無線電中實(shí)現(xiàn)調(diào)制解調(diào) 債務(wù)重組在用友U8V10.1財(cái)務(wù)軟件中的實(shí)現(xiàn)探討 WIMAX系統(tǒng)中調(diào)制的FPGA設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 基于FPGA的軟件無線電調(diào)制器設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 8種特色鹵水的調(diào)制（二） Edge無法調(diào)用下載軟件 調(diào)制解調(diào)軟件實(shí)驗(yàn)建設(shè)的研究 “營(yíng)改增”后運(yùn)輸費(fèi)用在用友U8―V10.1軟件中的實(shí)現(xiàn) 一種基于軟件的無線電調(diào)制解調(diào)器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 一種基于軟件無線電的通用調(diào)制器的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn) 矢量信號(hào)源中IQ調(diào)制器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) OFDM系統(tǒng)中TCM調(diào)制解調(diào)器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 基于軟件無線電的MQAM信號(hào)調(diào)制識(shí)別 ZUK Edge的全屏魅力 基于MATLAB的跳頻擴(kuò)頻調(diào)制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn) 常見問題解答 當(dāng)前所在位置：
關(guān)鍵詞： EDGE；8PSK；軟件無線電；EVM
DOI： 10.3969/j.issn.1005-5517.2013.10.007
引言
在GSM（全球移動(dòng)通信系統(tǒng)）蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)中，業(yè)務(wù)分語音業(yè)務(wù)與數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)兩類。在無線傳輸中，不論語音業(yè)務(wù)還是數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)都采用了GMSK（高斯最小頻移鍵控）的調(diào)制方式。GMSK調(diào)制具有恒包絡(luò)和帶外輻射小的優(yōu)點(diǎn)，滿足了語音業(yè)務(wù)和一些低速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的需求，但是它無法適應(yīng)不斷發(fā)展的多媒體數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)需求。EDGE（增強(qiáng)數(shù)據(jù)速率的GSM演進(jìn)）是為了GSM向第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)過渡的通信標(biāo)準(zhǔn)，被稱為2.75G[1]。它的主要目的是提高數(shù)據(jù)的傳輸速率，實(shí)現(xiàn)2G到3G的平穩(wěn)演進(jìn)。因此，EDGE采用了比GMSK調(diào)制更高數(shù)據(jù)速率的8PSK調(diào)制，在符號(hào)速率保持不變的前提下，采用8PSK調(diào)制技術(shù)所能達(dá)到的數(shù)據(jù)傳輸速率是GMSK的4倍，可以充分滿足未來無線多媒體應(yīng)用的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)需求[2]。
8PSK調(diào)制作為一種傳統(tǒng)的調(diào)制方式，被蜂窩移動(dòng)通信采用還是第一次。現(xiàn)有的8PSK調(diào)制實(shí)現(xiàn)方法分為模擬實(shí)現(xiàn)和數(shù)字實(shí)現(xiàn)，如調(diào)相法和相位選擇法，一般都是硬件實(shí)現(xiàn)。這就造成靈活性差、成本高、調(diào)制精度不高、實(shí)現(xiàn)困難和結(jié)構(gòu)復(fù)雜等問題，無法適應(yīng)當(dāng)前移動(dòng)通信的要求。隨著現(xiàn)代工藝和器件的發(fā)展、特別是軟件無線電技術(shù)的發(fā)展，給8PSK調(diào)制的軟件實(shí)現(xiàn)創(chuàng)造了條件。利用軟件實(shí)現(xiàn)8PSK調(diào)制，體現(xiàn)了軟件無線電的靈活性和開放性。對(duì)于EDGE系統(tǒng)，8PSK調(diào)制的軟件實(shí)現(xiàn)只是修改和增加一些調(diào)制代碼，很容易實(shí)現(xiàn)，也可減低成本。本文重點(diǎn)研究一種適合EDGE系統(tǒng)8PSK調(diào)制的軟件實(shí)現(xiàn)方法。
8PSK調(diào)制原理
[3]。8PSK調(diào)制具有更高的數(shù)據(jù)速率和頻帶效率，圖1給出了3GPP協(xié)議實(shí)現(xiàn)的流程圖，其數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)調(diào)制比特率為812.5kb/s，波特率為270.833kb/s[4]。di為輸入調(diào)制比特序列，x（t）為輸出調(diào)制后的8PSK射頻信號(hào)。di 進(jìn)過符號(hào)映射輸出復(fù)數(shù)sk，再進(jìn)過符號(hào)旋轉(zhuǎn)輸出復(fù)數(shù)rk，然后進(jìn)過線性GMSK脈沖濾波輸出基帶信號(hào)y（t），再進(jìn)過上變頻處理輸出8PSK的射頻調(diào)制信號(hào)x（t），其中下標(biāo)i和k分別表示調(diào)制比特序號(hào)和調(diào)制波特序號(hào)。
8PSK調(diào)制比特是遵循Gray（格雷）碼的格式，其映射規(guī)律如下：
查表算法
EDGE系統(tǒng)的8PSK實(shí)現(xiàn)可采用查表算法，具體實(shí)現(xiàn)如圖3所示。實(shí)現(xiàn)算法前，要建立兩張數(shù)據(jù)表，幅度參數(shù)表與相位參數(shù)表。根據(jù)I、Q的遞推關(guān)系式中的參數(shù)k、i及當(dāng)前的波特確定查表的地址，通過計(jì)算輸出I、Q數(shù)據(jù)。
圖中實(shí)現(xiàn)步驟說明如下：
a）初始化包括預(yù)先的的幅度參數(shù)表和相位參數(shù)表；
b）順序3個(gè)調(diào)制比特決定了調(diào)制參數(shù)，利用k與i決定符號(hào)旋轉(zhuǎn)參數(shù)，他們共同決定相位參數(shù)映射地址；
c）k與i可以確定幅度參數(shù)的起始位置及移位參數(shù)，可以決定幅度參數(shù)的映射地址；
d）參數(shù)遞推算法實(shí)現(xiàn)兩個(gè)功能，一是波特周期的5周期的移位疊加的參數(shù)控制；二是整個(gè)波特?cái)?shù)的移位，即加1；
e）I、Q數(shù)據(jù)根據(jù)其遞推關(guān)系式生產(chǎn)。
性能分析
無論用DSP還是用FPGA實(shí)現(xiàn)8PSK調(diào)制的查表算法，都要對(duì)參數(shù)進(jìn)行量化。這是由于c（i）為連續(xù)信號(hào)，以及cos（k）、sin（k）的取值精度不同。量化是實(shí)現(xiàn)8PSK調(diào)制性能指標(biāo)的關(guān)鍵[7]。衡量信號(hào)調(diào)制的指標(biāo)通常采用EVM（誤差矢量幅度）。EVM定義為誤差矢量平均功率與參考矢量平均功率比值的平方根。實(shí)際上，調(diào)制信號(hào)與參考信號(hào)在幅度、相位以及頻率上存在特定差異，這些差異在I/Q平面上表現(xiàn)為測(cè)量信號(hào)與參考信號(hào)星座點(diǎn)在幅度和相位上的差異。其中，相位、幅度差異是由發(fā)射機(jī)初始相位、頻率偏差、相位噪聲以及射頻通道增益變化造成的。因此去除頻偏和初始相位影響的測(cè)量信號(hào)與參考信號(hào)之間的誤差可以用I/Q平面上的誤差矢量來表示，如圖4所示。
軟件無線電的結(jié)構(gòu)
WIF（wirelessinnovationforum）定義了SDR的功能架構(gòu)。如圖1所示，射頻天線、下變頻、A／D與D／A轉(zhuǎn)換、基帶信號(hào)處理、通用處理器等功能單元為模塊化形式，通過高性能的背板總線互連，組成一個(gè)模塊化、開放性、便于靈活擴(kuò)展和重復(fù)利用的可編程硬件平臺(tái)。主要構(gòu)成單元：1）寬帶／多頻段天線：軟件無線電要支持多種通信標(biāo)準(zhǔn)／制式，因而要在很寬的頻寬內(nèi)工作，目前大多采用組合式的多頻段天線；2）射頻前端：射頻前端包括低噪聲放大器、功率放大器及濾波器等，其工作頻率范圍應(yīng)當(dāng)足夠?qū)挘鏛TE等對(duì)靈敏度和BER要求更嚴(yán)格，這也對(duì)LNA／PA的線性度、功耗、噪聲提出更高要求；3）A／D與D／A轉(zhuǎn)換：目前大多數(shù)無線通信標(biāo)準(zhǔn)都工作在VHF、UHF、SHF頻段，直接在射頻上進(jìn)行A／D和D／A變化還難以實(shí)現(xiàn)，一般是通過混頻器完成模擬信號(hào)的上下變頻。ADC和DAC的采樣率／更新率、分辨率、動(dòng)態(tài)范圍（SFDR）、抖動(dòng)等都是影響SDR性能的關(guān)鍵因素；4）DSP／FPGA／GPP：DSP／FPGA／GPP都是實(shí)現(xiàn)SDR的主流處理硬件，DSP的處理速度低但適于復(fù)雜算法的實(shí)現(xiàn)，對(duì)于數(shù)字信號(hào)處理非常擅長(zhǎng)；FPGA的工作速率高但復(fù)雜計(jì)算能力相對(duì)較弱，適用于復(fù)雜性不高的計(jì)算密集型任務(wù)；GPP難以保證算法實(shí)時(shí)性要求但通用性和靈活性高，因此在實(shí)際的應(yīng)用中會(huì)按它們各自的特點(diǎn)組合使用；5）系統(tǒng)總線：背板總線將系統(tǒng)中各功能單元互連，組成一個(gè)模塊化、開放性、便于靈活擴(kuò)展和重復(fù)利用的可編程硬件平臺(tái)。高速數(shù)據(jù)傳輸能力、同步、供電等都是重要因素，另外還要考慮到總線的延續(xù)性；6）軟件無線電系統(tǒng)和其他網(wǎng)絡(luò)的接口，可以和PSTN、ISDN及其他移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)互通。
頻譜分析儀／矢量信號(hào)分析儀基本結(jié)構(gòu)
Fourierseries證明時(shí)域中的任何電信號(hào)都可以由一個(gè)或多個(gè)具有適當(dāng)頻率、幅度和相位的正弦波疊加而成，這構(gòu)成了頻率測(cè)量的基礎(chǔ)。頻域測(cè)量可以幫助我們確認(rèn)信號(hào)的諧波分量，這在無線通信、頻譜監(jiān)測(cè)、EMI分析中有重要應(yīng)用。20世紀(jì)50年代HP發(fā)明超外差頻譜分析儀，從圖2中看到，射頻信號(hào)經(jīng)過衰減器和低通濾波器到達(dá)混頻器，然后與來自本振（LO）的信號(hào)相混頻產(chǎn)生中頻信號(hào)，當(dāng)輸入信號(hào)的頻率和本振頻率之差是中頻頻率時(shí)，信號(hào)就會(huì)在顯示屏上響應(yīng)。超外差頻譜分析儀的原理基于完成多次掃描的同時(shí)被測(cè)信號(hào)沒有明顯變化，因而它容易漏掉瞬態(tài)信號(hào)，無法完成嚴(yán)格的實(shí)時(shí)頻譜分析。隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，ADC、DSP、FPGA、GPP等被引入到測(cè)試測(cè)量行業(yè)中，“實(shí)時(shí)頻譜分析儀”就是最典型數(shù)字化改進(jìn)，其利用DSP／FPGA／GPP對(duì)ADC后的數(shù)字信號(hào)做FFT；與超外差頻譜儀掃描過程不同，“實(shí)時(shí)頻譜儀”的頻帶處理是并行的、實(shí)時(shí)的，另外還可以完成觸發(fā)、流盤回放等測(cè)試功能。DSP／ASIC／FPGA等信號(hào)處理單元的引入也擴(kuò)大了頻譜儀的功能，除快速、高分辨率頻譜測(cè)量外還可以分析數(shù)字調(diào)制信號(hào)（誤差矢量幅度、I／Q相位誤差、I／Q幅度誤差等）。受限于ADC、FFT硬件／DSP的發(fā)展水平，“實(shí)時(shí)頻譜儀”在一開始還僅能做到基帶部分?jǐn)?shù)字化，如圖3所示：射頻信號(hào)要首先經(jīng)過帶通濾波器抑制帶外雜散信號(hào)，然后通過低噪聲放大器、下變頻、中頻濾波器輸出中頻信號(hào)，中頻信號(hào)經(jīng)過I／Q解調(diào)后生成2路低頻模擬信號(hào)，低頻模擬信號(hào)再通過2個(gè)ADC實(shí)現(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換，隨后再由DSP／ASIC／FPGA等實(shí)現(xiàn)數(shù)字基帶信號(hào)處理。模擬器件一致性缺陷會(huì)導(dǎo)致I／Q信號(hào)在幅度、相位不平衡，2路信號(hào)時(shí)延不一致帶來的判決點(diǎn)誤差也將影響信號(hào)的性能，另外模擬器件的溫度漂移也會(huì)影響系統(tǒng)的測(cè)試精度。SDR要求將A／D、D／A盡可能靠近射頻端從而使信號(hào)盡早的數(shù)字化（見圖4），而高性能ADC、FPGA／DSP的推出使得數(shù)字中頻頻譜儀實(shí)現(xiàn)。射頻前端處理方面，數(shù)字中頻頻譜儀與模擬中頻頻譜儀無明顯變化，重點(diǎn)在下變頻后的中頻輸出直接通過ADC實(shí)現(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換，使用數(shù)字處理方式實(shí)現(xiàn)數(shù)字下變頻、中頻濾波器、包絡(luò)檢波器、視頻濾波器及幅度定標(biāo)等，最終完成輸入信號(hào)譜的計(jì)算和顯示。與模擬中頻頻譜儀比，數(shù)字中頻結(jié)構(gòu)極大地改善了頻譜儀的測(cè)量速度、精度及利用高性能FPGA／DSP測(cè)量復(fù)雜信號(hào)的能力（見圖5）。雖然理想的SDR要求實(shí)現(xiàn)無線電信號(hào)的全帶寬數(shù)字化，但當(dāng)前的放大器還無法滿足理想帶寬，ADC／DAC在轉(zhuǎn)換速度、分辨率及動(dòng)態(tài)范圍上也達(dá)不到技術(shù)要求，即便可以研發(fā)出這樣水平的芯片，受限于高昂的成本、功耗和體積也很難普遍應(yīng)用。
軟件無線電的關(guān)鍵技術(shù)
1）A／D和D／A模數(shù)轉(zhuǎn)換器和數(shù)模轉(zhuǎn)換器采樣速率和采樣精度等性能的提高實(shí)現(xiàn)了數(shù)字中頻結(jié)構(gòu)，這使得距離理想的SDR更近一步。衡量A／D、D／A性能的主要指標(biāo)是采樣率、分辨率、信噪比、無雜散動(dòng)態(tài)范圍和總諧波失真等指標(biāo)。大多數(shù)無線通信標(biāo)準(zhǔn)都工作在VHF、UHF、SHF頻段，直接在射頻上進(jìn)行A／D變化還難以實(shí)現(xiàn)，一般先將射頻信號(hào)經(jīng)過下變頻處理變?yōu)橹蓄l輸出，然后再由ADC數(shù)字化。根據(jù)奈奎斯特定律，ADC的采樣率要至少高于信號(hào)最高頻率的2倍，否則將造成混疊。為了預(yù)防混疊現(xiàn)象的發(fā)生會(huì)在ADC前段增加抗混疊濾波器，但抗混疊濾波器的滾降速率有限造成在濾波器的通帶和截止帶之間有過渡帶存在，因此ADC的采樣率通常要高于信號(hào)帶寬的2．5倍。3G、LTE、WiMAX等通過高階調(diào)制來增強(qiáng)數(shù)據(jù)傳輸速率，復(fù)雜的相位和幅度調(diào)制對(duì)A／D的信噪比提出更嚴(yán)格的要求。作為衡量ADC性能的重要指標(biāo)，信噪比的因素主要有量化噪聲、等效熱噪聲和孔徑抖動(dòng)等［4］，其中量化噪聲又是影響ADC信噪比的主要因素。量化噪聲的信噪比為：SNR＝6．02N＋1．76＋101g（fs／2B）式中：N是分辨率，fs是采樣頻率，B是模擬輸入信號(hào)的帶寬。通過上面的公式可以發(fā)現(xiàn)增加分辨率或采樣頻率都可提高信噪比，但ADC的采樣率和分辨率是相互制約的，過高的采樣率會(huì)限制轉(zhuǎn)換精度的提高，反過來，同時(shí)高的轉(zhuǎn)換精度也是以犧牲采樣率為代價(jià)的。因此，將輸入的寬帶信號(hào)下變頻為IF中頻窄帶信號(hào)降低了對(duì)ADC采樣率的要求，這樣可以選擇更高的分辨率。以泰克RSA6000系列為例，其中頻A／D轉(zhuǎn)換器是14bit，采樣率是300MS／s。SFDR和總諧波失真是ADC的另一重要指標(biāo)，這主要由A／D轉(zhuǎn)換器的微分非線性特性導(dǎo)致。以基本頻率為F0的射頻信號(hào)為例，經(jīng)過ADC轉(zhuǎn)換后會(huì)產(chǎn)生以F0為倍數(shù)的諧波分量，而這些諧波之前互相調(diào)制又產(chǎn)生互調(diào)失真。一般通過改善A／D的線性特性來降低雜散信號(hào)帶來的失真。2）數(shù)字中頻技術(shù)隨著WiMAX／LTE等寬帶無線通信技術(shù)的逐漸成熟，對(duì)無線設(shè)備數(shù)字中頻帶寬和通道數(shù)的要求也越來越高。對(duì)于如此大的運(yùn)算帶寬需求，許多DSP處理器難以滿足實(shí)際應(yīng)用，引入數(shù)字中頻處理減輕DSP處理負(fù)擔(dān)成為關(guān)鍵。數(shù)字中頻技術(shù)包括數(shù)字上變頻（DUC）、數(shù)字下變頻（DDC）、波峰因子衰減（CFR）和數(shù)字預(yù)失真（DPD）等。
數(shù)字上變頻器主要對(duì)低速率的基帶數(shù)字信號(hào)進(jìn)行插值、濾波，形成更高速率的信號(hào)，然后再和數(shù)控振蕩器（NCO）產(chǎn)生的相互正交的正余弦數(shù)字載波信號(hào)混頻，完成頻譜搬移后的信號(hào)還要經(jīng)過波峰因子消減（CFR）后進(jìn)行D／A變換。如圖6、7所示，是Altera針對(duì)于WiMAX所設(shè)計(jì)的DDC／DUC，其基于1024點(diǎn)FFT的OFDM設(shè)計(jì)，工作帶寬是10MHz。通過圖示可以看到2路速率為11．424MSps的I／Q信號(hào)，經(jīng)過3級(jí)FIR的插值濾波、NCO數(shù)字混頻、I／Q信號(hào)相加后形成91．392MSps中頻信號(hào)。數(shù)字下變頻是A／D變換后的數(shù)字信號(hào)處理器件，首先將數(shù)字化后的中頻信號(hào)與數(shù)控振蕩器（NCO）產(chǎn)生載波信號(hào)混頻，實(shí)現(xiàn)中頻到基帶信號(hào)的搬移；在對(duì)I／Q信號(hào)進(jìn)行基帶處理之前還要經(jīng)過抽取、濾波等。還是以Altera針對(duì)于WiMAX所設(shè)計(jì)的DDC／DUC為例，91．392MSps的中頻信號(hào)通過過采樣、NCO混頻，三級(jí)FIR，最終得到2路11．424MSps的I／Q信號(hào)。波峰因子衰減（CFR）和數(shù)字預(yù)失真（DPD）技術(shù)主要用于通過采用數(shù)字信號(hào)處理線性化功率放大器，來提高無線電單元的傳輸效率。例如在LTE、WiMAX中，多載波信號(hào)的線性組合會(huì)導(dǎo)致中頻信號(hào)產(chǎn)生較大的峰均比，而通常功放（PA）的線性區(qū)是有限的，這樣容易出現(xiàn)信號(hào)失真和帶外泄露。波峰因子衰減（CFR）和數(shù)字預(yù)失真（DPD）技術(shù)可以改善PA輸出的線性度，更好地滿足LTE、WiMAX對(duì)誤差矢量幅度（EVM）和鄰道泄露比（ACLR）的要求。數(shù)字中頻處理可以通過ASIC和可編程芯片方式實(shí)現(xiàn)，但因?yàn)轭l譜儀要支持2G、3G和4G等多種無線通信協(xié)議，而不同標(biāo)準(zhǔn)所采用調(diào)制制式對(duì)中頻處理能力的要求不一樣，采用可編程芯片實(shí)現(xiàn)將兼顧處理能力和靈活性。數(shù)字中頻涉及的CIC／FIR濾波、NCO、插值／抽取、混頻等需高速處理且算法簡(jiǎn)單，使用FPGA實(shí)現(xiàn)是一種很好的選擇。3）DSP／FPGADSP和FPGA都是實(shí)現(xiàn)軟件無線電的主流信號(hào)處理硬件，但在實(shí)際中一般根據(jù)它們的特點(diǎn)組合使用。以LTE、802．11ac標(biāo)準(zhǔn)為例，OFDM和MIMO技術(shù)的引入實(shí)現(xiàn)了高數(shù)據(jù)率和抗干擾能力，但矩陣分解及相乘對(duì)數(shù)字信號(hào)處理器提出很高要求，另外DDC／DUC中的有限脈沖響應(yīng)（FIR）和級(jí)聯(lián)積分梳狀（CIC）濾波器使用DSP也難以實(shí)現(xiàn)，而FPGA的強(qiáng)大并行處理和密集計(jì)算可以滿足要求。對(duì)于編碼、交織、加擾、符號(hào)映射和子載波分配／導(dǎo)頻等算法比較復(fù)雜，適合使用DSP來完成。除了以上的物理層實(shí)現(xiàn)外，無線綜合測(cè)試儀等還包含協(xié)議棧及信令測(cè)試功能，比如LTE的呼叫建立和釋放、小區(qū)搜索、HARQ協(xié)議、鏈路自適應(yīng)及工控等有著嚴(yán)格的定時(shí)要求，這一般由專門的通信協(xié)議處理模塊（DSP）來實(shí)現(xiàn)［6］。從成本、效率等方面來講，DSP和FPGA組合應(yīng)用是比較成熟的方案。FPGA和DSP組合方式一般分為2種［7］，一種是FPGA和DSP作為2個(gè)獨(dú)立的單元；另一種是在FPGA芯片中嵌入DSP核，比如Xilinx的Virtex－6FPGA和AlteraStratixIII。與第一種方式組合方式相比，嵌入DSP核方式集成度高便于開發(fā)者調(diào)試。NIPXIe－5644R矢量信號(hào)收發(fā)儀采用了Virtex－6FPGALX195TFPGA，該FPGA與ADC、DAC、PCIExpress總線、DRAM、SRAM、PFI0、數(shù)字I／O和PXI觸發(fā)器直接連接，允許通過自定義編程完成數(shù)字上下變頻、IFFT／FFT、交織、擴(kuò)頻、符號(hào)映射、編碼等物理層實(shí)現(xiàn)。雖然基于通用處理器（CPU）的頻譜儀最接近于理想軟件無線電的要求，但無線通信中直接利用CPU處理無線通信協(xié)議還難以實(shí)現(xiàn)。
無線通信涉及大量計(jì)算且要嚴(yán)格保證實(shí)時(shí)性，有時(shí)很多計(jì)算還是突發(fā)性的，CPU在信號(hào)處理能力上很難保證；無線通信中實(shí)時(shí)要求的精確度要達(dá)到μs級(jí)，而PC操作系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性僅僅在毫秒級(jí)；綜上從運(yùn)算能力和實(shí)時(shí)性上講，通用處理器很難直接代替DSP／FPGA。通用處理器雖然不是為實(shí)時(shí)信號(hào)處理設(shè)計(jì)的，但它的通用性很好且升級(jí)速度快，在傳統(tǒng)的封閉測(cè)試儀器中一般負(fù)責(zé)人機(jī)界面及部分測(cè)試測(cè)量算法的實(shí)現(xiàn)，同時(shí)提供USB／GPIB／LAN等接口以實(shí)現(xiàn)儀器控制。以NI為代表的開放式射頻測(cè)試廠商提供基于PXI總線平臺(tái)，在該平臺(tái)中通用處理器除完成以上功能外，用戶可以利用LabVIEW和不同的無線通信工具包開發(fā)測(cè)試程序，這些程序可以直接下載到FPGA／DSP上實(shí)現(xiàn)特定應(yīng)用。
射頻測(cè)試廠家解決方案
自1992年美國(guó)科學(xué)家J．Mitole提出軟件無線電概念以來，很多采用SDR理念和技術(shù)的設(shè)備不斷涌現(xiàn)，但目前應(yīng)用主要集中在軍用領(lǐng)域。經(jīng)歷海灣戰(zhàn)爭(zhēng)后的美國(guó)意識(shí)到各軍兵種電子通信設(shè)備互聯(lián)互通的重要性，因此一直致力于基于“軟件無線電”的聯(lián)合戰(zhàn)術(shù)無線電系統(tǒng)，如通用動(dòng)力的數(shù)字模塊化無線電（DMR）、雷神公司的聯(lián)合戰(zhàn)術(shù)終端（JTT－SR）、哈里斯的“獵鷹”。據(jù)美國(guó)軍事與航空航天電子網(wǎng)站披露，自2009年開始德國(guó)軍隊(duì)就和射頻測(cè)試巨頭R＆S一起開發(fā)軟件無線電應(yīng)用［8］。在移動(dòng)通信領(lǐng)域，軟件無線電技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用到3G／LTE／Wimax／LTE－A等基站中，日本NTT、中興、華為、諾西等均已推出成熟產(chǎn)品并獲得廣泛應(yīng)用，中興通訊B8200和R8860還獲得了由國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）頒發(fā)的InfoVision大獎(jiǎng)。限于功耗、成本、網(wǎng)絡(luò)封閉性等因素，手機(jī)終端基本還是依靠硬件處理不同制式信號(hào)。
目前在移動(dòng)通信測(cè)試領(lǐng)域，很多廠家的產(chǎn)品都采集了軟件無線電技術(shù)，但在細(xì)節(jié)方面還是有很多不同。根據(jù)測(cè)試儀器的開放程度一般分為以Agilent、R＆S、安立為主的傳統(tǒng)儀器廠商和以NI、Areoflex等為主的開放式儀器廠商。以上2類射頻測(cè)試儀器都具有“軟件定義儀器”的特征，在維持硬件平臺(tái)基本不變的情況下，通過更新軟件完成功能的拓展。傳統(tǒng)測(cè)試儀器內(nèi)部結(jié)構(gòu)不公開，通過GPIB／LAN等總線控制儀器完成測(cè)試；用戶根據(jù)需求先購(gòu)買帶有部分測(cè)試功能的儀器，隨后再通過購(gòu)買選件拓展測(cè)試功能或協(xié)議，但底層代碼和程序一般是不開放的，如R＆S的FSQ／SMU系列。開放式儀器一般基于PXI、VXI總線，這種模塊化設(shè)計(jì)的思路更接近于SDR的要求。以NI提供的模塊化射頻測(cè)試方案為例，在基于PXI／PXIe標(biāo)準(zhǔn)總線的機(jī)箱中插入模塊化的射頻前端、中頻及基帶處理、本振單元，在實(shí)時(shí)性要求不高及算法不復(fù)雜的應(yīng)用中，中頻處理模塊僅完成數(shù)字上下變頻的功能，編解碼、符號(hào)映射等依靠模塊化的CPU完成，比如第一代RFID標(biāo)簽測(cè)試（ISO14443、ISO15693等）。針對(duì)于3G／LTE／WiMAX等通信測(cè)試，NI提供基于Xilinx的Virtex－5FPGA、Virtex－6FPGA的中頻和基帶處理模塊，其中FPGA完成數(shù)字上下變頻（DUC／DDC）、波峰因子衰減（CFR）和數(shù)字預(yù)失真（DPD），F(xiàn)PGA中的DSP內(nèi)核完成編解碼、交織、擴(kuò)頻、符號(hào)映射等復(fù)雜算法。可以選擇PXIe－5641R這種將中頻和基帶處理集中在一起的板卡，也可以選擇ADC和數(shù)字上下變頻（ASIC）功能的PXI－5622，再使用單獨(dú)的FPGA板卡完成基帶處理。如圖9和圖10所示的2X2MIMO原型驗(yàn)證系統(tǒng)，PXIe－5673和PXIe－5663完成射頻和中頻處理功能，基帶信號(hào)處理中密集算法都是在FlexRIO的FPGA上完成，包括FFT、符號(hào)映射、MMES均衡算法等，保證了系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性。模塊化的架構(gòu)也使得單個(gè)PXI機(jī)箱中可實(shí)現(xiàn)多組RF信號(hào)生成和采集，因?yàn)橥粰C(jī)箱中的所有下變頻器或上變頻器可以共享同一本地振蕩器實(shí)現(xiàn)相位相干（通道間載波抖動(dòng)小于0．1°），這樣能滿足MIMO中空間數(shù)據(jù)流分離對(duì)同步的要求。NI提供P2P技術(shù)保證PXIe－5663／5673等射頻收發(fā)模塊和PXIe－7965R間高速傳輸數(shù)據(jù)，因?yàn)檫@些數(shù)據(jù)傳輸直接在模塊間進(jìn)行而不經(jīng)過控制器，所以能減少數(shù)據(jù)延遲帶來的問題。基于“虛擬儀器”概念的射頻測(cè)試系統(tǒng)已經(jīng)獲得了廣泛的認(rèn)同和應(yīng)用，安捷倫、Areoflex等都推出有基于PXI／PXIe總線的射頻測(cè)試系統(tǒng)。2012年4月，Areoflex與移動(dòng)芯片巨頭Qualcomm簽署授權(quán)許可協(xié)議［9］，PXI3000系統(tǒng)被更多的應(yīng)用到移動(dòng)通信測(cè)試中，截止到目前基于PXI／PXIe的射頻測(cè)試平臺(tái)也已支持2G／WCDMA／TD－SCDMA／CDMA2000／TDD－LTE／FDD－LTE／Wimax／Wifi／WLAN（802．11a－b－g－n）在內(nèi)的各種無線通信標(biāo)準(zhǔn)。
軟件無線電技術(shù)面臨的挑戰(zhàn)
【關(guān)鍵詞】軟件無線電;軍事通信;移動(dòng)通信
當(dāng)今，通訊系統(tǒng)正由模擬體制向數(shù)字體制轉(zhuǎn)變，這為無線電通訊的發(fā)展創(chuàng)造了有利條件，但傳統(tǒng)的通過硬件設(shè)備改造升級(jí)來完成無線通信新技術(shù)改革的方法帶來了很多問題，限制了無線電技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，為了解決這一困境，軟件無線電應(yīng)運(yùn)而生，具有著傳統(tǒng)的硬件無線電通信設(shè)備所無法比擬的優(yōu)勢(shì)。
一、軟件無線電的優(yōu)勢(shì)
1.具有降低開發(fā)成本和周期的作用
傳統(tǒng)的無線通信系統(tǒng)在對(duì)技術(shù)和產(chǎn)品進(jìn)行開發(fā)時(shí)，針對(duì)的只是單一的標(biāo)準(zhǔn)，從標(biāo)準(zhǔn)相對(duì)穩(wěn)定到設(shè)計(jì)和開發(fā)專用芯片，再到產(chǎn)品設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)需要一年以上的時(shí)間，開發(fā)周期長(zhǎng)，開發(fā)成本高，同時(shí)這種情況也導(dǎo)致標(biāo)準(zhǔn)制定過程中，許多新的技術(shù)都無法得到合理的應(yīng)用，限制了新技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，也使商用產(chǎn)品和當(dāng)時(shí)技術(shù)水平之間存在著較大的差異。而軟件無線電的應(yīng)用，能為技術(shù)和產(chǎn)品的研究和開發(fā)提供一個(gè)新概念和通用無線通信平臺(tái)，在很大程度上縮短了開發(fā)周期，降低了開發(fā)成本，使產(chǎn)品能夠和技術(shù)水平同步發(fā)展。
2.具有優(yōu)秀的可拓展性
軟件無線電技術(shù)具有非常優(yōu)秀的可拓展性，主要體現(xiàn)在它能極其輕松地完成系統(tǒng)功能的拓展與升級(jí)，但是由于網(wǎng)絡(luò)無線電技術(shù)是以模塊化、通用化、標(biāo)準(zhǔn)化的硬件支持平臺(tái)為基礎(chǔ)的，所以它在硬件方面能夠拓展的空間并不大，其優(yōu)秀的拓展性主要集中在軟件方面。
另外，軟件無線電技術(shù)也為系統(tǒng)的升級(jí)和拓展提供了便利，只需要對(duì)相應(yīng)的軟件進(jìn)行升級(jí)或者拓展就可以了，而且與改進(jìn)和優(yōu)化硬件相比，升級(jí)和拓展軟件要簡(jiǎn)單得多;最重要的是，借助軟件工具可以根據(jù)實(shí)際需求來實(shí)現(xiàn)各種通訊業(yè)務(wù)的拓展。
3.具有極強(qiáng)的靈活性
軟件無線電技術(shù)具有可重配置性，從而在很大程度上增強(qiáng)了其靈活性。目前，從基帶信號(hào)到射頻信號(hào)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了完全的數(shù)字化，這就使得軟件無線電技術(shù)可以通過更換軟件模塊來適應(yīng)多種工作頻段和多種工作方式。
同時(shí)，良好的多頻段天線和可控制的多頻段和多功率的射頻轉(zhuǎn)換能力，使得軟件無線電對(duì)復(fù)雜的環(huán)境需求具有良好的適應(yīng)性，可由軟件編程來改變 RF 頻段和帶寬、傳輸速率、信道接入方式、業(yè)務(wù)種類及加密方式、接口類型。
二、軟件無線電技術(shù)在軍事通信中的應(yīng)用
無線通信之所以在現(xiàn)代通信中占據(jù)著重要的位置，與其設(shè)備簡(jiǎn)單、便于攜帶、易于操作等特點(diǎn)是分不開的，也是這些獨(dú)有的優(yōu)勢(shì)使其被廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，以軍事領(lǐng)域?yàn)榇恚歉鬈姺N、各部隊(duì)中必不可少的重要通信手段，
軟件無線電這個(gè)術(shù)語最初是被美軍提出的，當(dāng)時(shí)正處于海灣戰(zhàn)爭(zhēng)時(shí)期，多國(guó)部隊(duì)各軍種進(jìn)行聯(lián)合作戰(zhàn)時(shí)，在互通互聯(lián)的操作上遇到了難題，不僅通信互通性差，反映速度慢，而且寬帶太窄、速率也太低，使得聯(lián)合作戰(zhàn)的關(guān)鍵技術(shù)受到了嚴(yán)重的影響，由此美軍開始制定具體的計(jì)劃來研究基于數(shù)字信號(hào)處理器、軟件可編程、模塊化、多模式并具有波形重新配置能力的通用軟件無線電臺(tái)――易通話，此電臺(tái)幾乎具備了美軍所有使用過的電臺(tái)包括話音通訊電臺(tái)、數(shù)據(jù)通信電臺(tái)的所有功能，實(shí)現(xiàn)了不同種類無線電臺(tái)之間的通信。
軟件無線電臺(tái)從其誕生至今，已經(jīng)成為能使不同國(guó)家或者說同一國(guó)家的不同軍種之間相互通信而沒有障礙的新技術(shù)。自20世紀(jì)70年代開始，可編程軟件無線電臺(tái)正式被列入研制項(xiàng)目中，目前已經(jīng)取得了突破性的發(fā)展，有不少的數(shù)字式軟件可編程無線電臺(tái)已經(jīng)被投入使用并且收效甚好。
另外，傳統(tǒng)的數(shù)字電臺(tái)以硬件為主，軟件無線電臺(tái)在許多關(guān)鍵技術(shù)上對(duì)其進(jìn)行了改進(jìn)，例如：對(duì)模數(shù)轉(zhuǎn)化器進(jìn)行了改進(jìn)，使其轉(zhuǎn)換率和動(dòng)態(tài)工作范圍得到了大幅度的提升;對(duì)嵌入式處理器進(jìn)行了改進(jìn)，提高了其處理的速度和能力，使數(shù)字信號(hào)處理器能夠完成調(diào)制解調(diào)器的功能;對(duì)以編程技術(shù)為目標(biāo)的技術(shù)進(jìn)行了開發(fā)，使軟件的功能性獨(dú)立于基礎(chǔ)硬件之外。總之，隨著科技的迅速發(fā)展與進(jìn)步，無線電臺(tái)將有望使軍用電臺(tái)獲得新的定義。
三、軟件無線電技術(shù)在移動(dòng)通信中的應(yīng)用
軟件無線電概念從提出至今，已經(jīng)從最初的軍事領(lǐng)域開始向民用領(lǐng)域擴(kuò)展，但是在民用通信方面卻存在著許多的問題，例如：新老通訊體制并存，增加了不同體制系統(tǒng)在互聯(lián)方面的復(fù)雜程度與困難程度;各種通訊設(shè)備大量涌現(xiàn)，使無線電頻譜擁堵情況越來越嚴(yán)重;傳統(tǒng)的以硬件為基礎(chǔ)的無線通信系統(tǒng)已經(jīng)難以滿足新時(shí)展的需要。只有采用軟件無線電技術(shù)才能對(duì)這些問題進(jìn)行有效解決，下面就從三方面來介紹軟件無線電技術(shù)在移動(dòng)通信中的應(yīng)用。
1.用于蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)
在蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)中，軟件無線電的發(fā)射與其他系統(tǒng)相比較，有所不同。
它在發(fā)射前，要先對(duì)可用的傳輸信道進(jìn)行劃分，探測(cè)傳播路徑，對(duì)適合信道進(jìn)行調(diào)制，將電子控制下的發(fā)射波束指向正確的方向，選擇合適的功率，做完這些才能進(jìn)行發(fā)射。至于接收也同樣如此，它能對(duì)當(dāng)前信道和相鄰信道的能量分布進(jìn)行劃分，也能對(duì)輸入傳輸信號(hào)的模式進(jìn)行識(shí)別，通過自我適應(yīng)抵消干擾，對(duì)所需信號(hào)多徑的動(dòng)態(tài)特征進(jìn)行估計(jì)，對(duì)多徑的所需信號(hào)進(jìn)行相干合并和自適應(yīng)均衡，對(duì)信道調(diào)制進(jìn)行柵格譯碼，然后通過FEC譯碼糾正剩余錯(cuò)誤，最大限度的降低誤比特率
2.用于設(shè)計(jì)多頻多模的移動(dòng)終端
對(duì)于不同的標(biāo)準(zhǔn)需要用不同的軟件來適應(yīng)，需要通過軟件設(shè)置的調(diào)整來改變信道接入方式或者調(diào)制方式。
軟件無線電技術(shù)可以設(shè)計(jì)出靈活的通信終端，使不同制式的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)能用同一部終端，不僅為用戶提供了極大的便利，也在一定一定程度上降低了運(yùn)營(yíng)商的成本，促進(jìn)了移動(dòng)通信技術(shù)的持續(xù)發(fā)展。
3.用于第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)
軟件無線電技術(shù)在第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)中的應(yīng)用主要包括三方面：
（1）為第三代移動(dòng)通信手機(jī)與基站提供了一個(gè)開放的、模塊化的系統(tǒng)結(jié)構(gòu);
（2）產(chǎn)生了各種信號(hào)處理軟件，包括：各類無線信令規(guī)則與處理軟件、信道糾錯(cuò)編碼軟件、信號(hào)流變換軟件、信源編碼軟件、調(diào)制解調(diào)算法軟件等;
（3）實(shí)現(xiàn)了智能天線結(jié)構(gòu)，包括DOA在內(nèi)的空間特征矢量的獲得、每射頻通道權(quán)重的計(jì)算和天線波束賦形。
四、結(jié)語
總之，軟件無線電技術(shù)有著傳統(tǒng)數(shù)字無線電所無法比擬的優(yōu)勢(shì)，在將來的發(fā)展和應(yīng)用上一定會(huì)越來越廣泛，特別是在第四代移動(dòng)通信的普及和推廣道路上，軟件無線電技術(shù)一定會(huì)貢獻(xiàn)越來越多的力量。
參考文獻(xiàn)
[1]陶玉柱，胡建旺，崔佩璋.軟件無線電技術(shù)綜述[J].通信技術(shù)，2011，01：37-39.
[2]朱瑞平.軟件無線電技術(shù)[J].科技傳播，2012，04：179.
關(guān)鍵詞：認(rèn)知引擎；二進(jìn)制蟻群優(yōu)化；模擬退火；認(rèn)知無線電
中圖分類號(hào)： TN929.5
文獻(xiàn)標(biāo)志碼：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.
英文關(guān)鍵詞 Key words：
Cognitive Engine （CE）； Binary Ant Colony Optimization （BACO）； Simulated Annealing （SA）； Cognitive Radio （CR）
0 引言
認(rèn)知無線電（Cognitive Radio， CR）[1]通過感知外界環(huán)境變化，利用人工智能技術(shù)進(jìn)行環(huán)境學(xué)習(xí)，有目的地實(shí)時(shí)改變某些操作參數(shù)，以實(shí)現(xiàn)智能通信，有效提高頻譜利用率。認(rèn)知無線電的核心是認(rèn)知引擎（Cognitive Engine， CE），前提是頻譜感知，手段是動(dòng)態(tài)頻譜接入和物理層重構(gòu)[2]。認(rèn)知引擎根據(jù)頻譜感知獲得的當(dāng)前可用信道信息，結(jié)合業(yè)務(wù)需求和制度限定等，執(zhí)行多目標(biāo)優(yōu)化，給出一種配置策略用于完成多條件約束的最佳工作參數(shù)配置，指導(dǎo)動(dòng)態(tài)頻譜接入和物理層重構(gòu)。典型的多目標(biāo)優(yōu)化算法有遺傳算法、粒子群算法、蟻群算法、模擬退火算法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等[3]。基于遺傳算法（Genetic Algorithm， GA）的認(rèn)知引擎[4]利用遺傳算法對(duì)多個(gè)傳輸參數(shù)進(jìn)行編碼和種群優(yōu)化，獲得基于多約束條件的波形參數(shù)配置，但存在收斂速度慢和早熟等問題，導(dǎo)致優(yōu)化效率低下[5]。基于二進(jìn)制粒子群優(yōu)化 （Binary Particle Swarm Optimization， BPSO） 算法的認(rèn)知引擎[6]能提高收斂速度，但存在早熟收斂和容易陷入局部最優(yōu)等問題。基于免疫遺傳算法的認(rèn)知引擎[7]克服了遺傳算法局部搜索效率低等不足，但在進(jìn)化過程中存在個(gè)體退化的問題。蟻群優(yōu)化（Ant Colony Optimization， ACO）算法是一種啟發(fā)式算法，廣泛應(yīng)用于組合優(yōu)化問題，基于蟻群算法的認(rèn)知引擎[8]的性能優(yōu)于遺傳算法，但存在參數(shù)確定困難、早熟收斂等問題；基于二進(jìn)制蟻群優(yōu)化（Binary Ant Colony Optimization， BACO）算法的認(rèn)知引擎[9]實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，但容易陷入局部最優(yōu)。
本文以多目標(biāo)優(yōu)化算法為基礎(chǔ)，針對(duì)其存在的不足，在二進(jìn)制蟻群優(yōu)化算法中引入模擬退火算法，提出一種二進(jìn)制蟻群模擬退火（Binary Ant Colony Simulated Annealing， BAC&SA）算法用于認(rèn)知無線電參數(shù)優(yōu)化。該算法融合了BACO的快速尋優(yōu)能力和模擬退火（Simulated Annealing，SA）的概率突跳特性[10]，能有效避免BACO容易陷入局部最優(yōu)解的缺陷。仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該算法繼承了蟻群優(yōu)化算法的優(yōu)點(diǎn)，且能有效避免陷入局部解，在全局搜索能力和平均適應(yīng)度方面優(yōu)于BACO和GA算法。
關(guān)鍵詞：無線電測(cè)向；臺(tái)站定位；定位原則；方法
無線電的發(fā)明使用是人類文化史上的一項(xiàng)創(chuàng)舉，至今已經(jīng)有了一段相當(dāng)長(zhǎng)的發(fā)展歷史。截止目前，無線電技術(shù)已經(jīng)在通信傳輸領(lǐng)域內(nèi)得到了廣泛的應(yīng)用，為人們的工作、生活提供了巨大便利，無線電測(cè)向定位便是其中一個(gè)方面。隨著無線電技術(shù)的不斷推廣與發(fā)展，人們的生活也在無線電技術(shù)影響下變得更加快捷、便利。在今天，不管是在航海航空，還是在交通通信領(lǐng)域，無線電及無線電測(cè)向技術(shù)都在其中有著重要且普遍的作用，為各行各領(lǐng)域經(jīng)濟(jì)的進(jìn)步做出了巨大貢獻(xiàn)。
一、無線電測(cè)向技術(shù)和測(cè)向基礎(chǔ)知識(shí)
1、無線電測(cè)向技術(shù)的涵義
當(dāng)前，無線電測(cè)向技術(shù)已經(jīng)在各個(gè)領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用，比如航海航空、網(wǎng)絡(luò)通信、天氣預(yù)報(bào)等等，這一技術(shù)的應(yīng)用給人們的生活、工作帶來了極大的便利。無線電測(cè)向技術(shù)的原理是，利用電磁波的傳播性質(zhì)來測(cè)定大氣中無線電波的方向，達(dá)到測(cè)向的目的。無線電測(cè)向的主要目的是測(cè)量來波的方向，根據(jù)輻射源的方向測(cè)量技術(shù)判斷出輻射源的具置。
2、測(cè)向的基礎(chǔ)知識(shí)
無線電測(cè)向必須借助電磁輻射來實(shí)現(xiàn)，依據(jù)電磁輻射和電磁波傳播方式來對(duì)大氣中的無線電波進(jìn)行測(cè)向。客觀分析，在電磁輻射過程中，電磁輻射都是從同一個(gè)方向發(fā)出來的，但輻射發(fā)出之后，對(duì)應(yīng)的不同側(cè)向站所接收到的電磁輻射信號(hào)強(qiáng)度都是不同的，并且還要在接收過程中對(duì)電波進(jìn)行檢測(cè)，分析、判斷出輻射電波的方向。最后，工作人員再采用相關(guān)儀器對(duì)電波及電波發(fā)出的方向進(jìn)行深度探測(cè)，確定出電磁輻射發(fā)出點(diǎn)的具置，完成無線電波測(cè)向。
二、影響無線電測(cè)向的因素
無線電測(cè)向儀器或設(shè)備在使用時(shí)必須確保精度精確，但不可避免的是，不論無線電測(cè)向儀器的精度多高，儀器使用時(shí)獲得的測(cè)向精度仍然會(huì)出現(xiàn)問題。這是因?yàn)闊o線電測(cè)向精度受以下因素的影響：
1、傳播介質(zhì)
無線電傳播中，如果傳播介質(zhì)不均勻，就很容易產(chǎn)生“海岸效應(yīng)”，使無線電傳播到不均勻電離層并反射到其他方向時(shí)發(fā)生電波方向偏移，使電波的傳播方向發(fā)生改變。傳播介質(zhì)不均勻所造成的直接影響是無線電電波測(cè)量發(fā)生誤差，在實(shí)際工作中難以消除。
2、噪聲干擾
無線電測(cè)向作業(yè)中，大多數(shù)情況都是對(duì)一些信號(hào)較弱的電場(chǎng)進(jìn)行測(cè)量，電場(chǎng)信號(hào)測(cè)量期間，任意一點(diǎn)噪聲都會(huì)對(duì)測(cè)量產(chǎn)生干擾，改變電場(chǎng)測(cè)量精度。
3、測(cè)向設(shè)備精度不夠
無線電測(cè)向設(shè)備精度設(shè)計(jì)不夠，或設(shè)備、儀器有誤差時(shí)，測(cè)量出來的結(jié)果也會(huì)不準(zhǔn)確。因設(shè)備、儀器精度不夠而產(chǎn)生的測(cè)量誤差是可以避免的，從無線電測(cè)向設(shè)備發(fā)明以來，人們一直在對(duì)設(shè)備誤差控制技術(shù)進(jìn)行研究，現(xiàn)已研發(fā)出了更多的精度控制方法，頒布了一系列無線電測(cè)向精度控制體制，旨在最大化減少測(cè)向設(shè)備精度，確保無線電測(cè)向的精確性。
三、無線電測(cè)向臺(tái)站定位方法
1、傳統(tǒng)定位方法
無線電通信技術(shù)在近幾年得到極為快速的發(fā)展，基于無線電通信技術(shù)下的無線測(cè)向、定位技術(shù)等在各行各領(lǐng)域中的應(yīng)用范圍也不斷擴(kuò)大，為人類生活提供了更大更多的便利。在過去，由于技術(shù)條件限制，傳統(tǒng)無線電定位方法主要研發(fā)了三種，即基于信號(hào)到達(dá)角度定位、基于信號(hào)到達(dá)強(qiáng)度定位和基于無線電測(cè)向平面站臺(tái)定位，詳細(xì)分析如下：
（1）基于信號(hào)到達(dá)角度定位
定位如圖1所示，A、B為監(jiān)測(cè)站，X為目標(biāo)輻射源。理想狀態(tài)下，如果能同時(shí)在兩個(gè)監(jiān)測(cè)站上測(cè)定同一目標(biāo)輻射源的來波方向，則根據(jù)來波方向的交匯點(diǎn)可確定目標(biāo)輻射源的當(dāng)前位置。來渡方向的測(cè)定由陣元天線實(shí)現(xiàn)。
圖1 基于信號(hào)到達(dá)角度定位
（2）基于信號(hào)到達(dá)強(qiáng)度（SOA）定位
此技術(shù)是一種眾所周知的技術(shù)，該技術(shù)通過一個(gè)已知的數(shù)學(xué)模型知道路徑損耗的衰減值與距離的關(guān)系。通過在監(jiān)測(cè)站測(cè)量同一目標(biāo)輻射源所發(fā)定位信號(hào)的強(qiáng)度，得出監(jiān)測(cè)站與目標(biāo)輻射源間的估計(jì)距離。由于目標(biāo)輻射源到達(dá)監(jiān)測(cè)站的等信號(hào)強(qiáng)度曲線為圓弧，因此至少需3個(gè)監(jiān)測(cè)站才能確定目標(biāo)輻射源的位置。原理與基于TDOA定位類似。
（3）基于無線電測(cè)向平面站臺(tái)定位
在定位系統(tǒng)中，通過同一平面內(nèi)兩條或兩條以上相互獨(dú)立的位置線，可確定該平面內(nèi)所求的位置。位置線可以是任意走向的直線或曲線，根據(jù)所用位置線種類的不同可以得到不同的定位方法，如橢圓法 （∑法）、圓法（ 法）、雙曲線法（法）、直線法（ 法）和圓直線法（ 法）。
2、基于無線電測(cè)向的球面臺(tái)站定位
平面幾何三角學(xué)，可以提供最簡(jiǎn)單的定位法則。但只有當(dāng)測(cè)向點(diǎn)和被測(cè)信號(hào)源之間的距離小于100公里時(shí)，平面幾何才可適用于在地球上定位，所以必須用球面三角代替平面三角，這樣可以對(duì)任何距離的測(cè)向進(jìn)行計(jì)算，獲得精確的位置。
球面坐標(biāo)系統(tǒng)的橫縱坐標(biāo)分別為赤道和零度子午線，在球面坐標(biāo)系統(tǒng)中，地圖上的每個(gè)點(diǎn)都是由子午線和與緯度圈的交點(diǎn)確定的。符號(hào)規(guī)則與平面系統(tǒng)相同。并規(guī)定東經(jīng)為正，西經(jīng)為負(fù)；北緯為正，南緯為負(fù)。在這一系統(tǒng)中，示向度通過基準(zhǔn)點(diǎn)朝向北極的子午線為0°方向，以順時(shí)針方向計(jì)算。
三條球面直線構(gòu)成一個(gè)球面三角形ABC，三條邊為a、b和c，三個(gè)夾角為 。球面三角形如圖2所示：
圖2 基于無線電測(cè)向臺(tái)站定位
三、結(jié)束語
無線電定位技術(shù)有著廣泛的應(yīng)用前景， 本文全面的解釋了無線電相關(guān)定義與發(fā)展過程，重點(diǎn)介紹了基于無線電測(cè)向的臺(tái)站定位， 推導(dǎo)出了平面和球面雙站定位算法， 給出了多站定位算法， 并對(duì)以上算法進(jìn)行了實(shí)例計(jì)算，驗(yàn)證了算法的正確性。平面和球面臺(tái)站定位算法對(duì)于臺(tái)站定位有很好的實(shí)用性， 尤其是球面定位算法對(duì)于提高定位精度有很大的作用。■
參考文獻(xiàn)
[1] 劉輝亞，徐建波，彭理. 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)定位算法[J]. 計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用. 2011（03）
一次側(cè)具有平坦的表面，這就允許了二次側(cè)線圈可以置于它的上面。當(dāng)Tx 和 Rx排列并放置在一起時(shí)，它們會(huì)形成一個(gè)相互耦合的感應(yīng)關(guān)系，或形成一個(gè)簡(jiǎn)單的空芯變壓器。Tx線圈的底部和Rx線圈的頂部之間的適當(dāng)屏蔽是必需的。兩側(cè)的屏蔽材料可作為磁通量短路。這樣允許磁力線（磁通量）存在于兩個(gè)線圈之間，同時(shí)也允許高校的功率傳輸。電能的方向總是進(jìn)入通常由便攜式設(shè)備組成的接收機(jī)。
無線電直流/直流系統(tǒng)效率
正如我們剛才所描述的，一個(gè)無線電力系統(tǒng)主要由與線圈耦合在一起的一次側(cè)和二次側(cè)組成。系統(tǒng)效率被定義為轉(zhuǎn)移到帶有直流輸入電源負(fù)載的最終功率比，這種直流輸入電源也被應(yīng)用于發(fā)射機(jī)。
方程1：效率（%）=（直流輸出功率）/（直流輸入功率）
圖1所示的是一個(gè)無線電力傳輸系統(tǒng)的原理圖，該系統(tǒng)由一個(gè)無線電力發(fā)射機(jī)耦合到一個(gè)無線電力接收機(jī)組成。
提高系統(tǒng)效率，需要從輸入到輸出的路徑內(nèi)減少損失。這取決于如何具體將發(fā)射器模塊（一次側(cè)線圈，交流/直流轉(zhuǎn)換器，驅(qū)動(dòng)器）和接收機(jī)（整流器，電壓調(diào)節(jié)器，二次側(cè)線圈，電池充電器）在功率傳輸過程中組合排列。既然這兩個(gè)模塊是兩個(gè)分離件，那么每個(gè)模塊的效率都是獨(dú)立的，不受另外一個(gè)的影響。這篇博客的重點(diǎn)是接收端。
提高系統(tǒng)效率，需要從輸入到輸出的路徑內(nèi)減少損失。這取決于如何具體將發(fā)射器模塊（一次側(cè)線圈，交流/直流轉(zhuǎn)換器，驅(qū)動(dòng)器）和接收機(jī)（整流器，電壓調(diào)節(jié)器，二次側(cè)線圈，電池充電器）組合，以及在功率傳輸過程中它們的排列。本篇文章我們討論的重點(diǎn)是接收端。關(guān)于接收機(jī)子電路的詳細(xì)信息會(huì)在下次提供。
無線功率接收器
無線接收器通常是便攜式設(shè)備的一部分，如手機(jī)。接收器本身含有多個(gè)如圖2所示的硬件電路。二次側(cè)線圈負(fù)責(zé)接收來自發(fā)射機(jī)的傳輸功率作為磁通量。整流電路被用來轉(zhuǎn)換收到的交流到直流的功率。電壓調(diào)節(jié)電路來緩沖接收的不穩(wěn)定直流功率，使其穩(wěn)定，并清潔直流輸出功率，為下面系統(tǒng)使用做準(zhǔn)備。通信電路負(fù)責(zé)發(fā)射機(jī)和單向從接收器到發(fā)射器的所有通信。
接收器內(nèi)部的每個(gè)小部分都有損耗，這種損耗都直接影響無線電力系統(tǒng)的效率。二次側(cè)線圈是第一個(gè)接收傳輸功率作為磁通量的電路。根據(jù)歐姆定律，在功率傳輸過程中電流通過線圈會(huì)導(dǎo)致I2R損耗。為了減少這些阻值損失，少匝數(shù)高電感線圈是必需的，所以過大的電阻不被采用。良好的屏蔽可以防止磁通損失，并提供了一個(gè)低阻抗的路徑，以便只有很少的磁通線影響周圍的金屬物體，從而允許高電感線圈得以實(shí)現(xiàn)。高滲透率的屏蔽可以在每次轉(zhuǎn)向的基礎(chǔ)上提供更大的電感，但因較低飽和點(diǎn)而受到損失。
整改階段的損失主要是因?yàn)閬碜约晒β蔉ET的電阻損耗。降低功率FET的放電電阻的有效方法是提高整流損耗。卸載耗散到外部FET的功率有助于減少對(duì)IC的散熱。同時(shí)，外部FET也減少了總接收器的電阻損耗。
電壓調(diào)節(jié)階段通常由一個(gè)低壓差線性穩(wěn)壓器（LDO）或線性穩(wěn)壓器來實(shí)現(xiàn)。它提供一個(gè)恒定的直流輸出電壓，不管負(fù)載變化或輸入電壓如何，只要它們都在該部件的規(guī)格范圍內(nèi)。LDO穩(wěn)壓器的效率受靜態(tài)電流和輸入/輸出電壓的限制。靜態(tài)電流或接地電流是輸入和輸出電流之間的差異所在。低靜態(tài)電流對(duì)最大化電流效率來說是必要的。此外應(yīng)該注意到，接近電壓差的LDO穩(wěn)壓器總是比降壓轉(zhuǎn)換器更有效率。
從整流階段動(dòng)態(tài)地控制整流電壓有助于保持電壓調(diào)節(jié)階段輸入電壓和輸出電壓之間的低差。這也使得LDO可以在任何負(fù)荷條件下接近電壓差運(yùn)作，這也顯著地增加了接收機(jī)的效率。這種特性在幾個(gè)TI無線電接收器上實(shí)現(xiàn)了，如bq51013A， bq51013B 和bq5105xB。
直充解決方案
在接收器模塊的功率調(diào)節(jié)階段之后，電源已準(zhǔn)備就緒。在便攜式應(yīng)用中，如手機(jī)，輸出通常是用來給鋰離子（Li-Ion）電池充電的。因此，一個(gè)分離式電池充電器是必需的。該充電器使用來自接收器的恒定電壓作為輸入電源（圖3）。
如前所述，無線電接收器系統(tǒng)內(nèi)的每個(gè)子電路都有助于功率損耗，并影響效率。設(shè)計(jì)工程師面臨的挑戰(zhàn)是無線接收器的效率，以及熱性能，板尺寸和作為一個(gè)整體系統(tǒng)的便攜式裝置的物料清單成本。同樣這也意味著便攜設(shè)備內(nèi)的電池充電器有助于滿足這些挑戰(zhàn)性的要求。
對(duì)于一個(gè)高效的解決方案來說，一個(gè)降低這些要求切實(shí)可行的辦法是將整流階段，電壓調(diào)節(jié)and電池充電電路集成到一個(gè)單一的集成電路，與另外一個(gè)方案相比這是一個(gè)高效的解決方案。另外一個(gè)解決方案是使用無線電接收器，這個(gè)接收器帶有個(gè)單獨(dú)的下游充電器集成電路（圖4和圖2），分別用方程式3和方程2表達(dá)。
方程式2：
效率（分離式解決方案%）= [（交流輸入功率）/（輸出電壓*輸出電流）] *[（輸出電壓*輸出電流）/（電池電壓* 電池電流）]
方程式3：
【關(guān)鍵詞】3G手機(jī)終端 手機(jī)應(yīng)用 用戶引導(dǎo)和培養(yǎng) 價(jià)值鏈
1 3G終端市場(chǎng)現(xiàn)狀
1.1 全球3G終端現(xiàn)狀
截至2009年第二季度,全球移動(dòng)用戶達(dá)到 41.65億。如圖1所示,GSM、WCDMA-HSPA用戶總計(jì)為37.2億,占市場(chǎng)總額的89.4%,其中WCDMA-HSPA用戶約為3.29億。 CDMA用戶為4.04億,占市場(chǎng)份額的9.7%。
在全球3G市場(chǎng)中,WCDMA-HSPA用戶為3.29億,CDMA 1x EV-DO用戶為1.2億,WCDMA-HSPA用戶約占3G市場(chǎng)份額的73.3%。
截至2009年第二季度,HSPA終端約1470款(包括手機(jī)598款、數(shù)據(jù)卡、上網(wǎng)本、USB調(diào)制解調(diào)器、Femto、無線網(wǎng)關(guān)等);CDMA終端約646款(EV-DO Rel.0 528款,EV-DO Rel.A 118款)。
1.2 國(guó)內(nèi)3G終端市場(chǎng)現(xiàn)狀
截至2009年6月,中國(guó)聯(lián)通WCDMA手機(jī)、上網(wǎng)卡及上網(wǎng)本已發(fā)貨近30萬臺(tái)。
TD終端方面,已經(jīng)有125款TD終端獲得進(jìn)網(wǎng)許可,其中多數(shù)支持HSDPA。這125款終端中,支持HSDPA的數(shù)據(jù)卡有65款。全國(guó)TD手機(jī)銷量已超過1萬臺(tái)。
CDMA終端方面,已有20款天翼3G手機(jī)陸續(xù)上市,其中包括多款中國(guó)電信定制的3G手機(jī)。電信天翼3G終端到貨量已突破27萬臺(tái),截至目前已經(jīng)銷售10萬臺(tái)。
2 3G終端發(fā)展趨勢(shì)
2.1 操作系統(tǒng)的發(fā)展
圖2表示出2008年底全球3G手機(jī)操作系統(tǒng)的市場(chǎng)份額。Linux、Symbian、Windows Mobile仍然占據(jù)主要市場(chǎng)份額。
3G時(shí)代操作系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)如下:
(1)業(yè)界正在把關(guān)注的焦點(diǎn)從硬件轉(zhuǎn)移到手機(jī)操作系統(tǒng)上。各大廠商為了滿足市場(chǎng)需求,紛紛推出各自的產(chǎn)品。谷歌推出了Android,蘋果推出了應(yīng)用于iPhone手機(jī)的Mac OS,再加上Symbian、Windows mobile、Linux、Palm,手機(jī)操作系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)展為“六國(guó)演義”。手機(jī)操作系統(tǒng)的混戰(zhàn),說明終端廠商、軟件廠商、互聯(lián)網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商已經(jīng)看到了移動(dòng)通信與互聯(lián)網(wǎng)融合市場(chǎng)所孕育的商機(jī),希望能在未來的手機(jī)互聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)占得先機(jī)。
(2)多種操作系統(tǒng)共存,有利于市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng),但過多的手機(jī)操作系統(tǒng)也會(huì)給用戶、手機(jī)廠商和運(yùn)營(yíng)商帶來麻煩。種類繁多的手機(jī)操作系統(tǒng)阻礙了移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展,軟件兼容面臨瓶頸,后續(xù)開發(fā)困難重重。
用戶方面,各個(gè)操作系統(tǒng)對(duì)文件格式的定義不同,在某型號(hào)手機(jī)上正常運(yùn)行的文件到了另一型號(hào)手機(jī)上會(huì)出現(xiàn)運(yùn)行錯(cuò)誤。目前基于移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的服務(wù)很多,但用戶對(duì)操作系統(tǒng)不熟悉,無法正常使用這些業(yè)務(wù)應(yīng)用。以彩信為例,雖然彩信接收成功率在96%以上,仍然有用戶無法接收,問題在于很多用戶不知道怎么在手機(jī)終端上進(jìn)行設(shè)置,導(dǎo)致無法接收。
手機(jī)廠商方面,手機(jī)操作系統(tǒng)一般都是由手機(jī)制造商自行開發(fā)或加以改造。這種相對(duì)封閉的研發(fā)方式,導(dǎo)致其他軟件廠商很難為這些操作系統(tǒng)開發(fā)應(yīng)用軟件,造成系統(tǒng)兼容性不強(qiáng),開發(fā)應(yīng)用困難。
在運(yùn)營(yíng)商方面,手機(jī)操作系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)不能很好地結(jié)合,很多運(yùn)營(yíng)商推出的服務(wù)不能得到很好的應(yīng)用,影響了運(yùn)互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的推廣。
統(tǒng)一與整合操作系統(tǒng)涉及各方的根本利益,運(yùn)營(yíng)商掌握產(chǎn)業(yè)主導(dǎo)權(quán)是解決市場(chǎng)混亂的良策。
(3)解決手機(jī)操作系統(tǒng)的問題,需要手機(jī)廠商、軟件廠商、運(yùn)營(yíng)商共同努力。在手機(jī)操作系統(tǒng)整合過程中,運(yùn)營(yíng)商必須有話語權(quán)。手機(jī)操作系統(tǒng)是承載手機(jī)信息服務(wù)的平臺(tái),地位非常重要。運(yùn)營(yíng)商對(duì)手機(jī)用戶需求很了解,對(duì)終端產(chǎn)品有控制力,可以利用用戶群優(yōu)勢(shì),從定制手機(jī)延伸到定制手機(jī)操作系統(tǒng),對(duì)現(xiàn)有手機(jī)操作系統(tǒng)進(jìn)行整合。例如,全球3G發(fā)展最成功的NTT Docomo就采用在Symbian、Windows mobile、Linux之上建立統(tǒng)一的FOMA平臺(tái)的方式,并取得了成功。
(4)越來越多的業(yè)務(wù)應(yīng)用對(duì)手機(jī)的操作系統(tǒng)和軟件開發(fā)平臺(tái)提出了更高的要求,操作系統(tǒng)及其開發(fā)平臺(tái)需要支持復(fù)雜的上層應(yīng)用和常見的多處理器系統(tǒng),并應(yīng)具備以下特性:
可以幫助實(shí)現(xiàn)智能手機(jī)的功能特性。
滿足3G手機(jī)對(duì)非常復(fù)雜的上層應(yīng)用的支持。
對(duì)多核的支持;內(nèi)核可以同時(shí)支持ARM和DSP,兩個(gè)版本的API幾乎一樣,從而使ARM上的代碼和DSP上的代碼可以非常容易地相互移植。
具有優(yōu)良的電源管理功能。
支持靈活的用戶界面。用戶可能要求在一天內(nèi)有不同的用戶界面,比如工作時(shí)間是一個(gè)用戶界面,工作外時(shí)間是另外一個(gè)用戶界面。因此運(yùn)營(yíng)商和手機(jī)銷售商要求一個(gè)開放、靈活、易用、易開發(fā)的軟件平臺(tái),具有本地瀏覽器引擎,從而使用戶界面、應(yīng)用和服務(wù)成為手機(jī)的一部分。
2.2 手機(jī)定制
從終端定制層次劃分,可以分為深度定制、中度定制、深度定制和完全控制模式(見圖3):
淺度定制,主要包括開關(guān)機(jī)動(dòng)畫、LOGO、手機(jī)預(yù)設(shè)置等,主要針對(duì)低端用戶。
中度定制,是在淺層定制的基礎(chǔ)上,加載運(yùn)營(yíng)商的業(yè)務(wù)能力和應(yīng)用,可以主推幾個(gè)特殊業(yè)務(wù)定制。
深度定制,是運(yùn)營(yíng)商從市場(chǎng)需求直接觸發(fā)終端產(chǎn)品的規(guī)劃和定制項(xiàng)目,并全程參與產(chǎn)品定義和開發(fā)過程,主導(dǎo)終端的測(cè)試和驗(yàn)收。目前,絕大多數(shù)主流運(yùn)營(yíng)商均為深層定制,即定制終端需要符合運(yùn)營(yíng)商的業(yè)務(wù)規(guī)范要求。
完全控制模式,不僅制定包括軟硬件規(guī)格在內(nèi)的終端規(guī)范,把遵守規(guī)范作為終端入網(wǎng)的條件,而且根據(jù)自身需求直接給出手機(jī)型號(hào)讓終端廠商進(jìn)行排他性生產(chǎn),而且手機(jī)上主要突出運(yùn)營(yíng)商品牌。
運(yùn)營(yíng)商在3G時(shí)代手機(jī)定制的發(fā)展趨勢(shì)如下:
(1)3G初期,建議國(guó)內(nèi)運(yùn)營(yíng)商先采用深度定制模式,待到3G比較成熟后,再逐步采用完全控制模式。
(2)移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商制定手機(jī)定制戰(zhàn)略、選擇手機(jī)定制的模式,必須遵循手機(jī)定制的客觀規(guī)律和探究影響選擇手機(jī)定制模式的關(guān)鍵因素,必須考慮成本與收益,并針對(duì)不同對(duì)象采取不同的合作模式。
(3)由于環(huán)境隨時(shí)間而變化,移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商3G手機(jī)定制戰(zhàn)略及定制模式必須根據(jù)各因素的變化和3G產(chǎn)業(yè)生命周期的演進(jìn)而不斷調(diào)整。
(4)移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商進(jìn)行手機(jī)定制的根本目的是更好地推動(dòng)3G業(yè)務(wù)的發(fā)展,不僅是為了獲得利潤(rùn)而定制手機(jī),因此,移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商是終端產(chǎn)業(yè)鏈的“整合者”,移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商與手機(jī)廠商和渠道商之間更多是互補(bǔ)的合作關(guān)系。
2.3 產(chǎn)業(yè)鏈整合
中國(guó)的移動(dòng)終端市場(chǎng)經(jīng)過近十年的發(fā)展,手機(jī)從高端奢侈產(chǎn)品到進(jìn)入普通消費(fèi)者視線,產(chǎn)業(yè)飛速增長(zhǎng),市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日益激烈,手機(jī)廠家生存環(huán)境日趨嚴(yán)峻。市場(chǎng)的增長(zhǎng)不會(huì)是無限的,消費(fèi)者的要求也將越來越高,終端產(chǎn)品價(jià)格不斷下降,行業(yè)利潤(rùn)整體下滑,產(chǎn)業(yè)整合的需求越來越迫切。3G時(shí)代的到來,是觸發(fā)整合的一次催化劑,對(duì)手機(jī)廠家來說是一次機(jī)遇,利用得當(dāng),可能會(huì)占據(jù)更大的市場(chǎng)份額;利用不好,曾經(jīng)輝煌的品牌可能消失。
從總體看,隨著3G時(shí)代的到來,對(duì)手機(jī)廠家提出了如下挑戰(zhàn):
(1)終端研發(fā)能力。這是在3G市場(chǎng)領(lǐng)先的關(guān)鍵。NOKIA、MOTO、三星等著名國(guó)外廠家在3G手機(jī)的研發(fā)上投入巨大,并在很多國(guó)家的3G市場(chǎng)占據(jù)了大量份額。國(guó)內(nèi)廠家技術(shù)上雖然相對(duì)落后,但目前越來越重視研發(fā),仍然有后來居上的機(jī)會(huì)。目前,3G手機(jī)需要改進(jìn)的地方仍然很多,如待機(jī)時(shí)間、互通性等。為實(shí)現(xiàn)用戶在不同網(wǎng)絡(luò)之間的漫游,就要研發(fā)出能夠支持不同3G標(biāo)準(zhǔn)的雙模或多模手機(jī)。
(2)產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)作能力。3G最大的亮點(diǎn)是豐富的增值業(yè)務(wù),業(yè)務(wù)的提供需要整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的合作。運(yùn)營(yíng)商在產(chǎn)業(yè)鏈中應(yīng)發(fā)揮主導(dǎo)作用,手機(jī)廠家要加強(qiáng)同SP的交流以了解不同業(yè)務(wù)對(duì)手機(jī)支撐能力的需求,并在3G手機(jī)的研發(fā)、市場(chǎng)推廣方面緊密依靠運(yùn)營(yíng)商。對(duì)運(yùn)營(yíng)商需求反應(yīng)遲鈍的廠家可能會(huì)失去市場(chǎng)機(jī)會(huì)。
3 3G終端新技術(shù)
3.1 軟件無線電
軟件無線電強(qiáng)調(diào)以開放性最簡(jiǎn)硬件為通用平臺(tái),盡可能地用可升級(jí)、可重配置的不同應(yīng)用軟件來實(shí)現(xiàn)各種無線電功能的設(shè)計(jì)新思路。其中心思想是構(gòu)造一個(gè)具有開放性、標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的通用硬件平臺(tái),將工作頻段、調(diào)制解調(diào)類型、數(shù)據(jù)格式、加密模式、通信協(xié)議等功能用軟件來完成,并使寬帶A/D和D/A轉(zhuǎn)換器盡可能靠近天線,以研制出具有高度靈活性、開放性的新一代無線通信系統(tǒng)。靈活應(yīng)用這些基本軟件模塊,可使軟件無線電臺(tái)具備對(duì)傳播條件的多種自適應(yīng)能力(包括頻率、功率、速率及多徑分集等的自適應(yīng)),性能超群的多種抗干擾能力(包括自適應(yīng)天線調(diào)零、自適應(yīng)干擾抵消、擴(kuò)頻及跳頻等),以及靈活的組網(wǎng)與接口能力等,可以滿足用戶的多種業(yè)務(wù)需求(包括話音、傳真、數(shù)據(jù)及圖像等)。通過使用軟件無線電,可以快速改變信道接入方式或調(diào)制方式,利用不同軟件即可適應(yīng)不同標(biāo)準(zhǔn),構(gòu)成具有高度靈活性的多模手機(jī),這將大大有利于第二代移動(dòng)通信系統(tǒng)向第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)的過渡,不同通信體制就可以實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通,“一機(jī)在手,全球漫游”的個(gè)人通信的夢(mèng)想就可以實(shí)現(xiàn)。
最近,軟件無線電的體系結(jié)構(gòu)出現(xiàn)了一些新的發(fā)展趨勢(shì):
(1)軟件無線電采用了開放式的模塊化即插即用的系統(tǒng)結(jié)構(gòu),并按層或級(jí)的方式來組織,使得軟件無線電的結(jié)構(gòu)具有高度的結(jié)構(gòu)化。
(2)軟件無線電的結(jié)構(gòu)分析數(shù)學(xué)化。利用拓?fù)鋵W(xué)來研究軟件無線電的結(jié)構(gòu),提高了即插即用結(jié)構(gòu)的應(yīng)用和有效重用。
(3)Joseph Mitola在軟件無線電基礎(chǔ)上提出了認(rèn)知無線電。認(rèn)知無線電可以感知周圍電磁環(huán)境,通過無線電知識(shí)描述語言(RKRL)與通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行智能交流,并實(shí)時(shí)調(diào)整傳輸參數(shù)(通信頻率、發(fā)射功率、調(diào)制方式、編碼體制等),使通信系統(tǒng)的無線電參數(shù)不僅與規(guī)則相適應(yīng),而且能與環(huán)境相匹配,以達(dá)到無論何時(shí)何地都能達(dá)到通信系統(tǒng)的高可靠性和頻譜利用的高效性。SDR關(guān)注的是采用軟件方式實(shí)現(xiàn)無線電系統(tǒng)信號(hào)的處理,而認(rèn)知無線電強(qiáng)調(diào)的是無線系統(tǒng)能夠感知操作環(huán)境的變化,并據(jù)此調(diào)整系統(tǒng)工作參數(shù),實(shí)現(xiàn)最佳適配。所以,認(rèn)知無線電是智能化的軟件無線電。
(4)3G系統(tǒng)面向的是個(gè)人服務(wù),因此軟件無線電技術(shù)需要面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)。軟件無線電本身具有很強(qiáng)的靈活性,使得對(duì)象也具有很強(qiáng)的選擇性,通過靈活的取舍來滿足不同對(duì)象的要求。
3.2 協(xié)作分集
第三代無線移動(dòng)通信和以提供語音業(yè)務(wù)為主的前兩代移動(dòng)通信系統(tǒng)有很大不同,它將更多地提供高速據(jù)率的多媒體業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù),因此要求系統(tǒng)必須采用更先進(jìn)的算法以提高信息傳輸速率。無線信道具有的多徑衰落特性是影響無線通信傳輸速率與質(zhì)量的重要瓶頸,如何克服多徑效應(yīng)便成為提高通信質(zhì)量要解決的首要問題。
分集是抵抗多徑衰落的有效方式,有時(shí)間分集、頻率分集、空間分集多種方式,其中空間分集從不同的位置(天線)發(fā)送信號(hào),從而在接收端得到經(jīng)歷獨(dú)立衰落的多個(gè)信號(hào)副本,可以有效地消除多徑衰落的影響,并且由于不需要占用額外的時(shí)間和頻帶資源,可以和其他信號(hào)處理方式相結(jié)合,因此得到了廣泛的關(guān)注。多入多出(MIMO,Multiple Input-Multiple Output)技術(shù)在通信鏈路的發(fā)送端與接收端均使用多個(gè)天線,它能夠?qū)鹘y(tǒng)通信系統(tǒng)中存在的多徑因素變成對(duì)用戶通信性能有利的因素,在抗多徑衰落、提高通信鏈路的通信速率和質(zhì)量方面有著明顯的優(yōu)勢(shì),它的空域發(fā)射分集技術(shù)已經(jīng)成為3GPP的WCDMA標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。
理想的MIMO多天線系統(tǒng)要求相鄰天線之間的間距要遠(yuǎn)大于電波波長(zhǎng),并且多個(gè)收發(fā)天線之間的傳輸信道是不相關(guān)的,而由于質(zhì)量、體積和功耗等的限制,移動(dòng)終端很難實(shí)現(xiàn)多個(gè)天線的安置。Sendonaris等人提出了一種新的空域分集技術(shù)――協(xié)作分集,其基本原理是:每個(gè)單天線的移動(dòng)終端都有一個(gè)或多個(gè)合作伙伴(Partner),它除了要傳輸自己的信息之外,還要負(fù)責(zé)傳輸其合作伙伴的信息。這樣,相當(dāng)于相互協(xié)作的移動(dòng)終端共享了彼此的天線,構(gòu)造了一個(gè)“虛擬”的MIMO。在“虛擬”MIMO系統(tǒng)中,每個(gè)終端在傳輸信息的過程中既利用了自己又利用了其它終端的空間信道,從而獲取了一定的空間分集增益,實(shí)現(xiàn)了單天線移動(dòng)終端的空域分集。在平衰落環(huán)境下,虛擬MIMO可以擴(kuò)大系統(tǒng)容量,提高網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量,改善系統(tǒng)性能。
3.3 Mobile Widget
隨著3G牌照的發(fā)放,移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代即將到來。目前,從業(yè)務(wù)開發(fā)及使用的角度看,還存在著很多問題。
從業(yè)務(wù)開發(fā)角度看,目前的開發(fā)模式無法適應(yīng)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的要求,主要表現(xiàn)在:
(1)開發(fā)者門檻較高、接口復(fù)雜、開發(fā)模式陳舊、周期冗長(zhǎng),無法適應(yīng)靈活多變的服務(wù)要求;
(2)創(chuàng)新能力匱乏,業(yè)務(wù)同質(zhì)化。
從業(yè)務(wù)使用角度看,目前移動(dòng)用戶獲取業(yè)務(wù)的途徑主要是通過運(yùn)營(yíng)商或SP的自有渠道。業(yè)務(wù)同質(zhì)化使得用戶使用移動(dòng)業(yè)務(wù)的興趣降低,移動(dòng)用戶需要差異化服務(wù)以及獲取這些服務(wù)的快速途徑。
Widget的中文名稱是“微件”,在W3C中,對(duì)widgets定義為交互式的單功能應(yīng)用,顯示和更新本地?cái)?shù)據(jù)或web數(shù)據(jù),打包為單一的下載包,并可安裝到用戶設(shè)備或移動(dòng)設(shè)備上。截至2008年,全球各大Widget平臺(tái)上的應(yīng)用已經(jīng)超過20萬個(gè),用戶下載量超過50億次。
Widget具備網(wǎng)絡(luò)依賴性、輕量級(jí)的開發(fā)模式、桌面化使用模式、時(shí)尚個(gè)性的視覺表現(xiàn)力,滿足業(yè)務(wù)特征和時(shí)代特點(diǎn)。
目前,Mobile Widget已經(jīng)引起了業(yè)界的廣泛關(guān)注,必將為即將到來的移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)創(chuàng)新起到推波助瀾的作用,也將帶來更為新穎和良性的商業(yè)模式。
3.4 智能卡Web服務(wù)器
智能卡Web服務(wù)器是一個(gè)在嵌入在移動(dòng)設(shè)備中的智能卡(如SIM卡、(U)SIM、UICC、R-UIM、CSIM)中運(yùn)行的HTTP服務(wù)器。它允許網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商通過廣泛使用的HTTP/1.1協(xié)議,為其用戶提供最新的智能卡業(yè)務(wù)。
用戶在使用手機(jī)終端要更新某些菜單的時(shí)候,傳統(tǒng)方式是通過OTA下載得到,通過這種方式得到的菜單格式單調(diào),表現(xiàn)方式有限。智能卡Web服務(wù)器是開放移動(dòng)聯(lián)盟提出的,在手機(jī)智能卡中提供Web服務(wù)的應(yīng)用,可以大大豐富運(yùn)營(yíng)商為用戶手機(jī)終端提供的定制菜單。
3.5 動(dòng)態(tài)電源管理
3G手機(jī)的電源管理與二代手機(jī)完全不同,它不僅支持語音功能,還有獲取互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)的功能,以及MP3播放或PDA這樣的娛樂和商務(wù)功能,還有視頻功能,這些功能會(huì)消耗大量的電能。因此,必須在電源管理上采用全新的方法,否則這種功能密集的設(shè)備在電池壽命上可能遠(yuǎn)達(dá)不到用戶的期望值。
動(dòng)態(tài)電源管理DPM(Dynamic Power Management)技術(shù)提供一種操作系統(tǒng)級(jí)別的電源管理能力,包含CPU工作頻率和電壓,外部總線時(shí)鐘頻率,外部設(shè)備時(shí)鐘/電源等方面的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)、管理功能。通過用戶層制定策略與內(nèi)核提供管理功能交互,實(shí)時(shí)調(diào)整電源參數(shù)并同時(shí)滿足系統(tǒng)實(shí)時(shí)應(yīng)用的需求,允許電源管理參數(shù)在短時(shí)間空閑或任務(wù)運(yùn)行在低電源需求期間,可以被頻繁地、低延遲地調(diào)整,從而實(shí)現(xiàn)更精細(xì)、更智能的電源管理。
動(dòng)態(tài)電源管理分為平臺(tái)掛起/恢復(fù)、設(shè)備電源管理以及平臺(tái)動(dòng)態(tài)管理等三類。平臺(tái)掛起/恢復(fù)目標(biāo)在于管理較大的、非常見的重大電源狀態(tài)改變。設(shè)備電源管理用于關(guān)斷/恢復(fù)平臺(tái)中的設(shè)備。而平臺(tái)動(dòng)態(tài)管理目標(biāo)在于頻繁發(fā)生、更高粒度的電源狀態(tài)改變范圍之內(nèi)的管理。系統(tǒng)運(yùn)行的任務(wù)可以細(xì)分為普通任務(wù)和功率受監(jiān)控的任務(wù)。前者不作電源管理,后者對(duì)功率敏感,在被調(diào)度時(shí)可以通過DPM來設(shè)置其電源管理狀態(tài),要求運(yùn)行在不同的電源級(jí)別。
關(guān)鍵詞：4G；無線網(wǎng)絡(luò)；規(guī)劃方法
一、4G的定義
從嚴(yán)格意義上來講，當(dāng)前市場(chǎng)上并未流傳出或者說是存在關(guān)于4G的嚴(yán)謹(jǐn)?shù)亩x。但是，一般意義上來講，4G即為第四代移動(dòng)通信技術(shù)。這種技術(shù)主要包括了兩種制式，分別是TDLTE和FDD-LTE。其中，LTE雖然已經(jīng)被大眾宣傳為4G無線標(biāo)準(zhǔn)了，但是本著嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度來講，事實(shí)上，它并未被認(rèn)可為國(guó)際電信聯(lián)盟所描述的下一代無線通訊標(biāo)準(zhǔn)IMT-Advanced，因此，理論上來說，LTE還沒有達(dá)到4G的標(biāo)準(zhǔn)。
從功能的角度來說，4G將3G和WLAN的特點(diǎn)集中在了一起，傳輸數(shù)據(jù)，超高質(zhì)量的音頻、視頻、圖像等的速度十分迅速，其速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過人們以前所使用的網(wǎng)絡(luò)，下載視頻基本上都會(huì)在分秒之間完成，完全擺脫了以前無休止的等待。4G能夠以100Mbps以上的速率下載，比目前家用寬帶ADSL（4兆）快20倍，4G的速度之快，帶給人一種無與倫比的美妙體驗(yàn)。
二、4G的關(guān)鍵技術(shù)
眾所周知，在很長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)，我們的移動(dòng)通信系統(tǒng)都是以語音業(yè)務(wù)為主的。但是，由于近年來社會(huì)的不斷進(jìn)步，科技的飛速發(fā)展，給信息技術(shù)帶來了完全不同的局面。現(xiàn)在，數(shù)據(jù)分組業(yè)務(wù)正在逐漸占據(jù)市場(chǎng)，并且同時(shí)以一種難以控制的速度往前發(fā)展，可以想見，它會(huì)在未來超越語音業(yè)務(wù)并成為主流。然而，4G網(wǎng)絡(luò)在這種發(fā)展中所占有的地位是無可替代的，若想要在將來做到無論人身處何處，都可以隨時(shí)接入網(wǎng)絡(luò)的話，一些新的前沿的技術(shù)是必不可少的。
（一）1PV6協(xié)議技術(shù)
在未來，想要滿足隨時(shí)隨地接入網(wǎng)絡(luò)的需求，使用移動(dòng)IP應(yīng)當(dāng)是一個(gè)不錯(cuò)的選擇。就像互聯(lián)網(wǎng)使用的IP技術(shù)一般，方便人們使用網(wǎng)絡(luò)同時(shí)也便于網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)管與修復(fù)。IP協(xié)議技術(shù)在無線網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中起到的作用就仿佛空氣之于人類一樣，它隨時(shí)隨地，甚至于每時(shí)每刻都在被人們所使用。運(yùn)用這個(gè)技術(shù)之后，便可以做到，基本上這個(gè)世界上的所有物品都有一個(gè)自己的IP地址，對(duì)用戶來說，使用無線網(wǎng)絡(luò)會(huì)顯得更加的順暢，方便。因此，如何將互聯(lián)網(wǎng)的IP技術(shù)運(yùn)用到無線網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中去便十分重要了。再者，我們還需將IP協(xié)議升級(jí)到IPV6，當(dāng)然，從IPV4升級(jí)到IPV6是需要一個(gè)過渡的時(shí)間的，其問還需要科技工作者的不懈努力。
（二）軟件無線電技術(shù)
何為軟件無線電技術(shù)？目前仍未有準(zhǔn)確的定義。但是，現(xiàn)在市場(chǎng)上存在一種通行的說法，就是認(rèn)為軟件無線電是一種將標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的硬件功能單元通過一個(gè)硬件平臺(tái)，然后再通過軟件加載的方式來實(shí)現(xiàn)各種類型的無線通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。該技術(shù)可以使得移動(dòng)終端適合各種類型的空中接口，并且做到在不同類型的任務(wù)之間自由轉(zhuǎn)換，從而實(shí)現(xiàn)真正意義上的個(gè)人移動(dòng)性技術(shù)。因此，為了不同系統(tǒng)之間能夠?qū)崿F(xiàn)這種無縫切換，就必須采用可配置的無線終端。為了達(dá)到軟件無線電的技術(shù)，我們可以采用數(shù)字交換技術(shù)，即DSPD。軟件無線電技術(shù)的成功使用，在4G網(wǎng)絡(luò)的進(jìn)一步推廣的道路上便又前進(jìn)了一大步，人類的信息技術(shù)也將會(huì)隨之進(jìn)入一個(gè)新的。
（三）技術(shù)
時(shí)代在進(jìn)步，人們的需求也在不斷增多。移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)從最初的模擬系統(tǒng)到今天的人機(jī)可以自由轉(zhuǎn)換并且交流，從單一的語音業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)化成今天的多種業(yè)務(wù)同時(shí)存在，完全服務(wù)于人民。這其中經(jīng)歷的技術(shù)變革是數(shù)不勝數(shù)的，但是，正是這種技術(shù)上的不斷創(chuàng)新，人們的不安于現(xiàn)狀，敢想敢做，才會(huì)帶來現(xiàn)在的這種改變。隨著移動(dòng)信息系統(tǒng)的不斷更新，使用該系統(tǒng)的人群也越來越多，不再局限于個(gè)人，有許多的集團(tuán)、公司和組織也開始使用。在這些用戶的需求當(dāng)中，有許多的業(yè)務(wù)是需要獲取用戶的位置信息的。但是，這種操作需要高速的數(shù)據(jù)處理速率，同時(shí)還需要在不同的傳播方式之間進(jìn)行動(dòng)態(tài)切換。對(duì)于用戶來說，他們需要的是一種簡(jiǎn)單快捷的處理方式，而不是復(fù)雜的、費(fèi)時(shí)的技術(shù)。這時(shí)，采用移動(dòng)軟件便是一種有效的解決辦法。移動(dòng)軟件既可以存在于終端，又可以存在于網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中，同時(shí)還可以解決分布式系統(tǒng)所面臨的問題。因此，好的技術(shù)會(huì)帶來一種完全不一樣的上網(wǎng)體驗(yàn)，是4G改革當(dāng)中不可或缺的一項(xiàng)技術(shù)。
三、4G網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)用前景分析
顯而易見，4G網(wǎng)絡(luò)的不斷推廣是市場(chǎng)需求的必然結(jié)果。當(dāng)代社會(huì)當(dāng)中，網(wǎng)絡(luò)逐漸滲透進(jìn)人們的生活，并且躋身成為人類生活當(dāng)中無法脫離的一部分，它突然變得像空氣一樣，關(guān)系著我們的一舉一動(dòng)，成為我們無法缺失的重要之所在。但是，目前的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)還并沒有達(dá)到我們所期望的一般，還仍需在發(fā)展的道路上努力前行，披荊斬棘。
（一）確立以用戶與需求為中心的新目標(biāo)
在以前的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃當(dāng)中，我們一直采用的是以網(wǎng)絡(luò)為中心的目標(biāo)。但是，既然網(wǎng)絡(luò)的宗旨便是要服務(wù)于民，那么便應(yīng)當(dāng)將用戶的需求放置在首位，盡量地滿足用舨⒏據(jù)其需求展開進(jìn)一步地研究與設(shè)想，從而將網(wǎng)絡(luò)技術(shù)帶領(lǐng)進(jìn)一個(gè)全新的紀(jì)元。通過我們的堅(jiān)持追求，將4G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)目標(biāo)更改為以面向用戶需求為根本，強(qiáng)調(diào)將規(guī)模領(lǐng)先的優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)變?yōu)榭蛻舾兄I(lǐng)先的端到端系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)。最大程度上的滿足客戶的各方面需求，并且是客戶在使用4G網(wǎng)絡(luò)的時(shí)候能夠更加地順暢與舒心。
（二）其他方面
在未來的發(fā)展規(guī)劃當(dāng)中，4G網(wǎng)絡(luò)不應(yīng)該局限于一個(gè)點(diǎn)，應(yīng)該注重多方面同時(shí)發(fā)展，齊頭并進(jìn)，在創(chuàng)新中求發(fā)展。未來的4G網(wǎng)絡(luò)，應(yīng)當(dāng)適應(yīng)大數(shù)據(jù)應(yīng)用的趨勢(shì)，實(shí)現(xiàn)以“精”為核心的基本要求。再者，還應(yīng)該適應(yīng)多維度滲透與融合的趨勢(shì)，優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)，推進(jìn)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。
