時間：2024-03-08 14:36:05
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，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，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
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，用軟件實現盡可能多的無線通信功能。它被視為繼模擬和數字技術后的又一次電子技術革命。未來理想的網絡將是一個統一網絡，這個網絡會容納多種協議與標準，將對各種傳播環境與物理介質進行適應，還有更加開放的接口需要其來提供，所以軟件無線電將會有更加廣闊的發展前景。
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.
關鍵詞： 軟件無線電 射頻天線 DSP數字處理 高性能總線技術
Key words: software radio；RF antenna；DSP digital processing；high-performance bus technology
中圖分類號：TP39 文獻標識碼：A文章編號：1006-4311（2011）19-0170-01
0引言
在1992年5月的美國電信系統會議中美國科學家Joe.Mitola首次對軟件無線電（Software Radio）作了明確定義：將硬件作為無線通信的基本通用平臺，用軟件實現盡可能多的無線通信功能其具有開放性、靈活性的特點，它采用的是模塊化設計原則，其結構為開放的ISO/OSI體系，同時它也可編程、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挑戰
近些年，軟件無線電技術有了一定的發展，然而仍然存在很多技術難題，如射頻天線、DSP數字處理及高性能總線等問題。可以說這些技術決定著軟件無線電的發展和實現。
1.1 射頻天線軟件無線電系統的理想狀態是天線部分應對整個無線通信頻段都有覆蓋，它的主要特點是頻率高、帶寬。我們能夠利用智能天線與多頻段組合式天線將其實現。智能天線的理念是：天線利用若干高增益的動態窄波束對多個用戶分別進行跟蹤，窄波束對準期望用戶，波瓣零點對準期望信號以外的干擾信號，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現理想軟件無線電系統的最佳天線方案。近一些年發展的微機電系統器件被高度小型化，能夠當作小型開關來代替天線中體積大、成本高的真空繼電器、二極管及超寬帶場效應晶體管，是促使寬帶可重構天線設計得以實現的一項突破性技術。MENS技術的應用將使WB和UWB天線的體積和成本降低多個數量級。
1.2 DSP數字處理技術在軟件無線電發展中，DSP的限制作用已經成為瓶頸問題，DSP數據處理精度與處理速度和軟件無線電臺的實現與否有直接關系?，F在，數字信號處理及數字控制的方案大概包含：數字信號處理器（DSP）、可編程邏輯器件（FPGA）、可由參數控制的硬件電路、用戶定制集成電路（ASIC）。對于以上四種方法，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。在軟件無線電的設計中，要綜合考慮器件性能和特點，構架可編程性能高、運算速度快、功耗低的系統。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當作模擬和數字的接口，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對工作站的軟件與硬件加以運用從而對新的算法進行設計，而且能夠使系統結構的實驗方便地在工作站上進行。
1.3 高速總線技術總線資源也是在軟件無線電硬件平臺中，總線資源也是特別重要的，總線資源對數字器件之間傳輸數據的能力起著決定性的作用。若沒有足夠的總線的帶寬，那么整個平臺的處理能力將會受到嚴重影響。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，因為它擁有最成熟的技術、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復雜系統的的能力比較緊張的問題凸現出來了。當前，一些公司已對專用總線類型進行了開發，而且在軟件無線電的通用硬件平臺上已經得到應用。比如加拿大Spectrum Signals Processing 公司開發的SONANO總線支持高于 400 Mbit/s的全雙工數據傳輸。設計中，估測總線能力需求時涉及到的方面有：硬件平臺上詳細的任務分配及整個系統的數據流量的分析，因此必須做認真仔細的考慮。
2無線電軟件的應用和優點
如今，軟件無線電的應用越來越廣泛，在蜂窩移動通信系統中軟件無線電的應用也是一個發展趨勢。如我國的第三代移動通信系統TD―SCDMA中就結合了軟件無線電、智能天線、全質量話音壓縮編碼技術與聯合檢測技術等新通信技術。蜂窩基礎結構以合適的軟件無線電技術為基礎，他可以利用安裝新軟件進行升級，這與配置新硬件相比更廉價、更迅速，同時也使得數字通信更迅速地進入市場，提高頻譜的利用率。在無線電監測系統中，軟件無線電的作用也越來越重要。在達到一定精度的前提下，與利用硬件來實現監測、測向等功能相比較，軟件無線電的能夠大大節省資金。例如，華日公司的小型監測系統則成功運用了軟件無線電技術。跟蹤新技術的能力是軟件無線電最大的優點。對于目前無線通信系統的技術，其應用與數字通信相比已經非常落后了。這在很大程度上是因為經費的問題與時間的問題，包括配置底層的基礎設備來完成特殊的空中標準設置。因為資金投入很大，不可能經常對設備升級，因此新技術應用大約會滯后10年。軟件無線電消除了需要預先定義空中接口標準的大量工作，它僅需要一個接口定義及應用程序接口。進而使軟件的運行可以在不同的操作平臺上進行，而且使無線電設備可以對必要的軟件進行下載。理想中的軟件無線電還能夠適用于任意一種調制器、編碼器、指定信道帶寬的射頻信道協議。
3結束語
軟件無線電是現代計算機技術、超大規模集成電路和數字信號處理技術在無線電通信應用的產物。軟件無線電的通用性和靈活性決定了它的發展將在一定程度上決定或改變無線通信發展的方向，它將使無線通信具有更大市場價值和發展前景。
參考文獻：
[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．
【關鍵詞】船舶；無線電；安全
近年來，我國航運事業得到快速發展，水上各種船舶日益增多，船舶無線電通信設備是一種船舶強制配備設備，無線電通信設備的配置是船舶安全運行的保證，以便在航運過程中一旦遇險，起到及時溝通的作用。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重。無線電通信對保障船舶航行安全起著極其重要的作用。如何進行船舶無線電安全管理是當前船舶無線電管理關注的焦點。因此，研究船舶無線電安全管理具有十分重要的現實意義。鑒于此，筆者對船舶無線電的安全管理進行了相關思考。
一、無線電安全的基本內涵及其現狀
無線電安全是指重要無線電業務不存在外來攻擊、侵害的現實或處于正常使用的保障狀態，包括無線電信息安全和無線電環境的電磁兼容、不明干擾信號的快速查處。無線電安全的監測分為電磁環境監測、設備監測和常規監測。目前，在通信網絡中，數字化技術被廣泛應用，無線擴頻技術、無線接人系統、公眾數據通信、移動衛星通信等業務快速發展。設置和使用電臺（站）的數量迅速增加，頻率和衛星軌道資源日趨緊張，電磁環境日益惡化；無線電干擾逐年增加，尤其是大功率超短波發射機，一些使用單位把設備架在高山、高塔及高樓，由于發射天線過于密集，發射功率過大，加上設備指標不符合規定或發射機使用已久、性能指標下降，使得互調干擾、諧波干擾、雜散發射超標等現象越來越多，越來越嚴重。對船舶無線電通信而言，廣泛的信號覆蓋必然帶來無線電安全保障的極大挑戰。加之各類電臺數量的不斷增加，使得通信信息的噪音明顯提高，造成電磁環境大面積惡化，對船舶電臺信息通信造成了極大的影響，降低了電臺的接收能力。雖然船舶電臺在船舶上安裝時，考慮了船舶通信的特殊性，但在實際過程中，由于船舶無線電管理人員的安全意識不高和管理手段落后，不按規定使用無線電頻率，隨意占用重要頻率，使得船舶無線電的應用現狀不容樂觀，嚴重影響到了無線電安全和水上通信的暢通。
二、加強船舶無線電安全管理的措施
船舶無線電安全是航運安全管理中的一個重要環節，船舶無線電安全管理對船舶的安全運行尤其重要。為確保船舶無線電通信安全，加強船舶無線電安全管理的措施，可以從以下幾個方面采取措施，其具體內容如下：
1.大力宣傳無線電的法律法規
大力宣傳無線電的法律法規是加強船舶無線電安全管理的關鍵。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，直接關系到船舶無線電的安全。對船舶無線電管理人員來說，應重視船舶無線電的安全，加強無線電安全意識。大力宣傳無線電的法律法規可以在一定程度上提高船舶無線電管理人員的安全意識。具體說來，大力宣傳無線電法律法規的措施，可以通過定期開展對船舶無線電管理人員的培訓工作，通過專題講座的形式強化船舶無線電安全意識，提高船舶無線電管理人員對無線電安全的重視，建議主管機關將無線電管理基本知識和國家法律法規制成宣傳資料，分發到各個船舶用戶手中方便自學。另外，大力宣傳無線電的法律法規，還可以通過將無線電安全相關的法律法規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法律法規，加深他們對相關法律法規的了解。
2.加強船舶無線電的監測監聽
加強船舶無線電的監測監聽，在加強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，加強船舶無線電的監測監聽，使船舶無線電的安全隱患控制在一定的范圍內，對于防范船舶無線電的安全威脅具有重要的作用。GMDSS就是全球海上遇險與安全系統，在GMDSS中，VHR頻段的16頻道、70頻道，MF的490kHz、518kHz、2182kHz、2187.5kHz以及HF的各個遇險與安全頻率，都是專用的頻率或頻道，與航行安全的關系重大。這些頻段應采取重點監聽的方式，以便監測干擾和非法占用頻率的現象，及時采取相應措施找到干擾源消除干擾。
3.定期對船舶無線電設備檢驗
定期對船舶無線電設備檢驗，對于確保船舶無線電安全也至關重要。對船舶無線電設備的檢驗是船舶無線電安全運行的可靠保證，在加強船舶無線電安全管理的過程中，定期對船舶無線電設備檢驗，檢驗電臺執照是無線電管理機構對建立船舶臺站的書面許可，辦理了電臺執照就等于在管理機關中備了案，就不會出現無證行事，難于管理的局面。根據有關規定，貨船電臺執照的有效期是五年，在有效期滿前三個月應提出申請核發新執照。無線電設備檢驗分為換證檢驗和定期檢驗，換證檢驗五年一次，定期檢驗一年一次。
三、加強對船舶電臺安全管理的措施
1.嚴禁隨意占用重要頻率
嚴禁隨意占用重要頻率，是加強對船舶電臺安全管理的重要舉措。在船舶電臺管理中，隨意占用重要頻率是影響船舶電臺安全管理的重要因素。嚴禁隨意占用重要頻率，可以有效使船舶電臺的頻率準確發送出去，以便船舶無線電在船舶運行中發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的遇險與安全頻率；NAVTEX系統播發頻率；本船航線附近的海岸電臺常用的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頻率以及本船常使用的無線電傳真臺播發頻率等等，在加強對船舶電臺安全管理時應予以重視。
2.掌握無線電波傳輸規律
掌握無線電波傳輸規律，是加強對船舶電臺安全管理的有效途徑。在船舶無線電運行過程中，GMDSS的地面通信系統工作頻段有MF、HF和VHF。在MF、HF、VHF三個頻段中，根據信號傳輸的距離來區分，一般來講，HF信號傳輸最遠，其次是MF信號，傳輸距離最近的是VHF信號。掌握無線電波傳輸的規律，應熟（下轉封三）（上接第121頁）悉信號傳輸的距離，在呼叫接收電臺的時候，應根據本船離接收電臺的遠近選擇頻率，以選擇最近的接收電臺。在呼叫時，盡量先不要使用大功率，若呼叫不通或信號很差時，才考慮采用大功率。船員操作無線電設備應注意合理使用頻率資源。具體說來，可以從四個方面采取措施，一是在各個頻段上應盡量減少遇險和安全通信頻率的使用，優先等級低的通信盡量避免使用遇險和安全通信頻率。二是在港口或船舶密集區嚴禁使用MF/HF發信機發射信號。三是測試信號發送的影響必須保持到最低限度。四是凡正在裝卸燃點較低和揮發性較強易燃氣體貨物及其他危險品貨物時，禁止調試所有發射設備。
3.延緩發射機的性能下降
在加強對船舶電臺安全管理的措施中，通過定期保養發射機，延緩發射機性能下降，可以確保船舶無線電通信的安全。在船舶無線電通信的設備中，新設備的安裝應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構的無線電安全檢測。在單邊帶發射機的安裝方面，互調失真是單邊帶發射機的主要技術指標。它定義為發射機工作于額定功率輸出情況下，由調制器、放大器及末級功放的非線性引起的新的非諧波的失真，其中以三階互調影響最大。另外，互調失真產物對通信也有重要的影響，一是落在信號頻帶內作為干擾進人接收端，從而降低信噪比；二是使輸出頻譜擴展，對鄰近信道產生干擾131。從愛護發射機，減少因性能下降對電磁環境造成影響這些角度來看，定期對發射機進行外部保養是非常必要的。
四、結語
總之，船舶無線電安全管理是一項綜合的系統工程，具有長期性和復雜性。為確保船舶無線電安全管理，要從無線電安全管理和電臺安全管理兩個方面采取措施，一方面大力宣傳無線電的法律法規、加強船舶無線電的監測監聽和定期對船舶無線電設備檢驗；另一方面還應嚴禁隨意占用重要頻率、掌握無線電波傳輸規律、延緩發射機的性能下降，只有這樣，才能營造一個良好的無線電通信環境，確保船舶無線電安全運行。
參考文獻
[1]張玲.加強水上無線電臺管理 保障船舶航運通信安全[J].中國無線電，2009（06）.
[2]趙金麗，施繼，余江，程騁.基于空中載體的無線電監測探索與實踐[J].中國無線電，2012（03）.
[3]劉一凡.船員海上求生技能存在的問題及對策[J].航海教育研究，2009（03）
[4]邵鵬，李峰，苗立松.氣象雷達受干擾非法無線接入設備在作祟[J].中國無線電，2012（05）.
關鍵詞:無線電;干擾系統;信號識別
中圖分類號:TN975文獻標識碼:A文章編號:1673-0992(2010)03-026-01
干擾信號類型通常是未知的,它可能是短持續時間的窄帶信號或者連續的寬帶信號。所以我們需要通用的測量方案去探測所有類型的干擾。因此,正確的測量方法是以高分辨率帶寬來監測寬頻率范圍,并且高速掃描該頻段。這樣就可以捕獲窄帶短時信號。為了快速定位干擾源測量設備必須是便攜式的,而且可配置方向性天線。測量結果的存儲也是實用的功能,監測人員可以利用其實現后續的歸檔和測量信號的分析。
一、無線電抗干擾原理
世界各國對通信抗干擾技術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,在系統對抗層次上還可以進一步提高?；谲浖o線電的通信抗干擾裝置能夠靈活多變、實時動態地實施通信對抗,是提高系統對抗的一個有效措施。軟件無線電的基本思想是盡可能地將寬帶APD或DPA轉換器靠近天線,盡可能地通過軟件定義系統的各種功能,讓盡可能多的系統功能由軟件實現。軟件無線電的概念一經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有益的嘗試。
二、無線電引信干擾技術
從上圖可以看出無線電引信干擾機原理,整個電路由信號接收、信號檢測與識別、干擾生成和干擾發射四個模塊組成。信號接收模塊對接收到的引信信號進行載頻估計和前置放大后,由功分器分為三路,其中兩路送給信號檢測與識別模塊進行信號檢測和調制識別,另外一路送給干擾生成模塊進行下變頻和射頻存儲(DRFM)。調制識別對引信信號的調制類型和調制參數進行識別,得到引信的調制類型和調制參數;信號檢測對引信信號進行解調,獲取引信調制信號,當脈沖能量達到給定門限時,射頻存儲電路對引信信號進行取樣、存儲,同時干擾控制器通過控制調制信號循環延時生成干擾調制信號,DRFM 在該信號的作用下產生中頻干擾信號。干擾發射模塊將中頻干擾信號進行上變頻后得到射頻干擾信號并發射出去。
三、無線電信號調制的識別
無線電引信信號一般是用基帶信號對載波的某一個或幾個參數進行調制,因此調制識別問題實際上是一種典型的模式識別問題,引信調制識別可分為調制類型的識別和調制參數的識別。
圖2 引信調制類型識別框圖
圖2給出了引信調制類型識別框圖。引信調制類型的識別過程包括:信號預處理部分、特征提取部分和分類識別部分,用于確定引信的工作體制。引信信號參數的識別過程也就是解調過程,即對已經識別出調制類型的信號進行解調,獲取調制信號的周期、脈寬等調制參數。引信調制參數識別框圖如圖3所示。
圖3 引信調制參數識別框圖
無線電引信干擾是引信對抗的主要方面,本文根據無線電引信的特點,提出了無線電引信干擾技術。該技術能夠快速捕捉無線電引信信號,根據引信信號的特征參數來確定引信的工作體制,同時對引信信號進行解調和參數識別,并據此重構出引信干擾信號,使引信“早炸”。并設計了自適應無線電引信干擾技術方案,分析了無線電引信信號調制識別技術,可以看出,該技術具有較好的應用前景。
四、無線電干擾技術分析
無線電干擾類型包括同頻干擾、互調干擾、帶外干擾、雜散干擾、鏡像干擾等。常見的無線電干擾是互調干擾。任何一個干擾源信號有其固有的特征,包括時間相關性、幅度相關性.頻譜特性以及音頻特性等。在查找干擾過程中,抓住了信號特征就可以事半功倍。不同頻率的信號其電磁傳播特性也不同,短波繞射能力強,傳輸距離遠,而微波反射能力強但衰落快,這些都要引起我們的重視。此外,在進行多設備、多點測試時,要充分考慮不同設備和天線接收信號的差異,測試地點地形、地貌的差異,設備設置參數的差異,以確保測試數據的一致性。主要技術有:
1.RF分頻段處理技術:為了實現寬頻帶(幾MHz到幾千MHz)的偵察、收發,受元器件的制約,一個BPF不可能實現,所以有幾個BPF在控制單元的統一控制下進行分頻段處理,無論在高頻段還是在低頻段,雖然品質因數與帶寬是一對矛盾,但是要根據實際情況讓BPF的品質因數、帶寬盡量合適,以便達到系統要求。
2.高速APD轉換技術:軟件無線電的思想要求APD轉換盡量靠近天線,所以必須采用高速APD轉換器,對于帶通信號,帶寬越寬,載波頻率越高,要求采樣速率就越高對APD的現狀、應用進行了詳細的介紹。
3.DSP處理技術:DSP處理技術是軟件無線電中的核心,可以實時頻率轉換、濾波、擴頻、調制、解調、編碼、加P解密等國際大公司,如Lucent、Motorola、TI、AD等都致力于開發具有可編程、高速處理能力的器件。③
參考文獻:
[1]李世貴,李青.軍事通信抗干擾進展與展望[J].重慶大學學報:自然科學版,2001,24(2):148―153.
【關鍵詞】認知無線電；頻譜管理；動態頻譜管理技術
當前的無線網絡采用的是固定頻譜分配政策，有關政府機構根據一定規則將無線頻譜資源固定地分配給授權用戶使用。近年來隨著對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，人們提出了認知無線電技術。認知無線電作為一種更智能的頻譜共享技術，能夠依靠人工智能的支持，感知無線通信環境，理論上允許在時間、頻率以及空間上進行多維的頻譜復用，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支持，同時為解決無線通信網絡間的互擾問題提供了新思路。
1 認知無線電技術
認知無線電（cR）這一術語最早是瑞典皇家技術學院Joseph Mitola博士于1999年在軟件無線電的基礎上首次提出的fzl，是一種利用動態頻譜訪問技術，通過與其所在環境的交互動態改變發射機參數的無線電設備。它能夠感知外界環境，并使用人工智能技術從環境中學習，通過實時改變某些操作參數（比如傳輸功率、載波頻率和調制技術等），使其內部狀態適應接收到的無線信號的統計性變化，以達到以下目的：
1.1 任何時間任何地點的高度可靠通信：
1.2 對頻譜資源的有效利用。
現在世界上大多數對認知無線電的研究應用都是針對這兩個目標來展開的。認知無線電通過分析外部環境提供的激勵來認識它通信任務的內容，通過對接收和發送的信息內容進行分析，選擇適當的解決方式
綜上所述，認知無線電是一種能夠依靠人工智能的支持，感知無線通信環境，根據一定的學習和決策算法，實時、自適應地改變系統工作參數，動態地檢測和有效地利用空閑頻譜的無線電。
根據上述定義，CR主要具有兩大特性：一是認知能力，即通過與無線環境交互來實時感知特定的時間和位置上未使用的頻譜部分，從而可以暫時使用這些未用的頻譜資源，而不會妨礙許可的用戶：二是可重配置性，可以對CR動態配置以便在各種頻率上發送和接收信號，并使用其硬件設計支持的多種不同接人技術以獲得最大的自適應性。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。
2 頻譜管理
頻譜管理是將行政管理，科學技術手段相結合，從而保證無線電通信設備不產生有害干擾，有效的工作和服務。簡而言之，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務劃分無線電頻譜的過程，它們即有專用的也有共用的。在國際頻率劃分表基礎上，各國主管部門將頻段分配給國家無線電業務和具體系統。
為了有效的使用頻譜，劃分的頻段必須符合預期的業務要求的傳播條件。例如業務要求提供全向覆蓋一個大的區域，如廣播電視，則分配的頻段應在頻譜的較低段。這些分配有時還要細分成頻道以確保一定的負荷。信道和頻率復用要求得到滿足。
2.2 頻率協調
由于無線電頻譜是一種寶貴的國家資源，而且來自專用的和政府用戶需求是不斷增加的，因此，需要設置一種機構，由他們來把頻率指配給某種業務和系統，借此才能接納大量用戶，這就是頻率協調處理。
頻率協調處理從給一個系統選定頻率開始，該頻率不應對其他現有系統產生有害干擾，然后，這些資料可以與相應用戶交換或協調，以保證各系統兼容。這種處理的目的是使通信系統之間的干擾最小而頻率復用率最高。
2.3 頻譜監測
頻譜監測工作是頻譜管理的關鍵，頻譜管理和執行官員完成他們相應使命都需要通過監測過程收集數據，通過頻譜監測，可以得到頻譜占用的情況和無線電臺站工作質量的統計信息，可以協助頻譜管理機構了解頻譜使用的程度，并與檔案文件或數據文件上的指配數據相比較，有效支持頻率指配、執照核發工作。頻譜監測還可以幫助解決頻譜工程、頻率協調中的一些問題，如電磁兼容問題。
3 認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用戶。例如，分配給電視頻道的技術發展起來的，它具有智能感知頻譜環境的能力。具有認知無線電功能的無線用戶在非授權狀態下可以與授權用戶進行頻譜共享，因此認知無線電技術必然會對目前的頻譜管理產生影響，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，不僅不應該壓制基于認知功能的非授權頻譜使用，而且應該加以鼓勵，但是這與目前的頻譜管理規則發生沖突。因此，好的解決方法是改變頻譜管理思想和頻譜管理規則，使其適應用戶的需求和技術的發展。
如何改變頻譜管理思想和頻譜管理策略以適應認知無線電的發展需要，目前還在進一步研究和探討中。首先，要實現認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，如美國聯邦通信委員會（FCC>、英國通信辦公室（Ofcom）對認知無線電技術都給與了積極的支持。另外，一些國際組織和大學也在積極進行認知無線電下的頻譜管理策略研究。
目前現有的頻譜共享技術，如工業、科學和醫用頻段、工作于3GHz-10GHz的超寬帶系統和傳統窄帶系統共存等通常應用于固定頻段的頻譜共享，或受限于發送功率的短距離通信。這些技術在提高頻譜利用率的同時卻增加了干擾，限制了通信系統的容量和靈活性。因此，只有徹底改變當前固定頻譜分配策略，部分甚至全部采用動態頻譜管理技術，使多種技術可以實現“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軟解調算法研究 極化調制技術在EDGE系統中的應用 ISCP-D2PSK調制在突發通信中的應用 一種基于小波變換的PSK信號調制樣式識別的新方法 軟件實現離散PCM/FM調制信號 QAM信號在軟件無線電中實現調制解調 債務重組在用友U8V10.1財務軟件中的實現探討 WIMAX系統中調制的FPGA設計與實現 基于FPGA的軟件無線電調制器設計與實現 8種特色鹵水的調制（二） Edge無法調用下載軟件 調制解調軟件實驗建設的研究 “營改增”后運輸費用在用友U8―V10.1軟件中的實現 一種基于軟件的無線電調制解調器的設計與實現 一種基于軟件無線電的通用調制器的設計和實現 矢量信號源中IQ調制器的設計與實現 OFDM系統中TCM調制解調器的設計與實現 基于軟件無線電的MQAM信號調制識別 ZUK Edge的全屏魅力 基于MATLAB的跳頻擴頻調制系統的實現 常見問題解答 當前所在位置：
關鍵詞： EDGE；8PSK；軟件無線電；EVM
DOI： 10.3969/j.issn.1005-5517.2013.10.007
引言
在GSM（全球移動通信系統）蜂窩移動通信系統中，業務分語音業務與數據業務兩類。在無線傳輸中，不論語音業務還是數據業務都采用了GMSK（高斯最小頻移鍵控）的調制方式。GMSK調制具有恒包絡和帶外輻射小的優點，滿足了語音業務和一些低速數據業務的需求，但是它無法適應不斷發展的多媒體數據業務需求。EDGE（增強數據速率的GSM演進）是為了GSM向第三代移動通信系統過渡的通信標準，被稱為2.75G[1]。它的主要目的是提高數據的傳輸速率，實現2G到3G的平穩演進。因此，EDGE采用了比GMSK調制更高數據速率的8PSK調制，在符號速率保持不變的前提下，采用8PSK調制技術所能達到的數據傳輸速率是GMSK的4倍，可以充分滿足未來無線多媒體應用的數據業務需求[2]。
8PSK調制作為一種傳統的調制方式，被蜂窩移動通信采用還是第一次?，F有的8PSK調制實現方法分為模擬實現和數字實現，如調相法和相位選擇法，一般都是硬件實現。這就造成靈活性差、成本高、調制精度不高、實現困難和結構復雜等問題，無法適應當前移動通信的要求。隨著現代工藝和器件的發展、特別是軟件無線電技術的發展，給8PSK調制的軟件實現創造了條件。利用軟件實現8PSK調制，體現了軟件無線電的靈活性和開放性。對于EDGE系統，8PSK調制的軟件實現只是修改和增加一些調制代碼，很容易實現，也可減低成本。本文重點研究一種適合EDGE系統8PSK調制的軟件實現方法。
8PSK調制原理
[3]。8PSK調制具有更高的數據速率和頻帶效率，圖1給出了3GPP協議實現的流程圖，其數據業務調制比特率為812.5kb/s，波特率為270.833kb/s[4]。di為輸入調制比特序列，x（t）為輸出調制后的8PSK射頻信號。di 進過符號映射輸出復數sk，再進過符號旋轉輸出復數rk，然后進過線性GMSK脈沖濾波輸出基帶信號y（t），再進過上變頻處理輸出8PSK的射頻調制信號x（t），其中下標i和k分別表示調制比特序號和調制波特序號。
8PSK調制比特是遵循Gray（格雷）碼的格式，其映射規律如下：
查表算法
EDGE系統的8PSK實現可采用查表算法，具體實現如圖3所示。實現算法前，要建立兩張數據表，幅度參數表與相位參數表。根據I、Q的遞推關系式中的參數k、i及當前的波特確定查表的地址，通過計算輸出I、Q數據。
圖中實現步驟說明如下：
a）初始化包括預先的的幅度參數表和相位參數表；
b）順序3個調制比特決定了調制參數，利用k與i決定符號旋轉參數，他們共同決定相位參數映射地址；
c）k與i可以確定幅度參數的起始位置及移位參數，可以決定幅度參數的映射地址；
d）參數遞推算法實現兩個功能，一是波特周期的5周期的移位疊加的參數控制；二是整個波特數的移位，即加1；
e）I、Q數據根據其遞推關系式生產。
性能分析
無論用DSP還是用FPGA實現8PSK調制的查表算法，都要對參數進行量化。這是由于c（i）為連續信號，以及cos（k）、sin（k）的取值精度不同。量化是實現8PSK調制性能指標的關鍵[7]。衡量信號調制的指標通常采用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。實際上，調制信號與參考信號在幅度、相位以及頻率上存在特定差異，這些差異在I/Q平面上表現為測量信號與參考信號星座點在幅度和相位上的差異。其中，相位、幅度差異是由發射機初始相位、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量信號與參考信號之間的誤差可以用I/Q平面上的誤差矢量來表示，如圖4所示。
軟件無線電的結構
WIF（wirelessinnovationforum）定義了SDR的功能架構。如圖1所示，射頻天線、下變頻、A／D與D／A轉換、基帶信號處理、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，組成一個模塊化、開放性、便于靈活擴展和重復利用的可編程硬件平臺。主要構成單元：1）寬帶／多頻段天線：軟件無線電要支持多種通信標準／制式，因而要在很寬的頻寬內工作，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，其工作頻率范圍應當足夠寬，如LTE等對靈敏度和BER要求更嚴格，這也對LNA／PA的線性度、功耗、噪聲提出更高要求；3）A／D與D／A轉換：目前大多數無線通信標準都工作在VHF、UHF、SHF頻段，直接在射頻上進行A／D和D／A變化還難以實現，一般是通過混頻器完成模擬信號的上下變頻。ADC和DAC的采樣率／更新率、分辨率、動態范圍（SFDR）、抖動等都是影響SDR性能的關鍵因素；4）DSP／FPGA／GPP：DSP／FPGA／GPP都是實現SDR的主流處理硬件，DSP的處理速度低但適于復雜算法的實現，對于數字信號處理非常擅長；FPGA的工作速率高但復雜計算能力相對較弱，適用于復雜性不高的計算密集型任務；GPP難以保證算法實時性要求但通用性和靈活性高，因此在實際的應用中會按它們各自的特點組合使用；5）系統總線：背板總線將系統中各功能單元互連，組成一個模塊化、開放性、便于靈活擴展和重復利用的可編程硬件平臺。高速數據傳輸能力、同步、供電等都是重要因素，另外還要考慮到總線的延續性；6）軟件無線電系統和其他網絡的接口，可以和PSTN、ISDN及其他移動網絡實現互通。
頻譜分析儀／矢量信號分析儀基本結構
Fourierseries證明時域中的任何電信號都可以由一個或多個具有適當頻率、幅度和相位的正弦波疊加而成，這構成了頻率測量的基礎。頻域測量可以幫助我們確認信號的諧波分量，這在無線通信、頻譜監測、EMI分析中有重要應用。20世紀50年代HP發明超外差頻譜分析儀，從圖2中看到，射頻信號經過衰減器和低通濾波器到達混頻器，然后與來自本振（LO）的信號相混頻產生中頻信號，當輸入信號的頻率和本振頻率之差是中頻頻率時，信號就會在顯示屏上響應。超外差頻譜分析儀的原理基于完成多次掃描的同時被測信號沒有明顯變化，因而它容易漏掉瞬態信號，無法完成嚴格的實時頻譜分析。隨著半導體技術的發展，ADC、DSP、FPGA、GPP等被引入到測試測量行業中，“實時頻譜分析儀”就是最典型數字化改進，其利用DSP／FPGA／GPP對ADC后的數字信號做FFT；與超外差頻譜儀掃描過程不同，“實時頻譜儀”的頻帶處理是并行的、實時的，另外還可以完成觸發、流盤回放等測試功能。DSP／ASIC／FPGA等信號處理單元的引入也擴大了頻譜儀的功能，除快速、高分辨率頻譜測量外還可以分析數字調制信號（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的發展水平，“實時頻譜儀”在一開始還僅能做到基帶部分數字化，如圖3所示：射頻信號要首先經過帶通濾波器抑制帶外雜散信號，然后通過低噪聲放大器、下變頻、中頻濾波器輸出中頻信號，中頻信號經過I／Q解調后生成2路低頻模擬信號，低頻模擬信號再通過2個ADC實現模數轉換，隨后再由DSP／ASIC／FPGA等實現數字基帶信號處理。模擬器件一致性缺陷會導致I／Q信號在幅度、相位不平衡，2路信號時延不一致帶來的判決點誤差也將影響信號的性能，另外模擬器件的溫度漂移也會影響系統的測試精度。SDR要求將A／D、D／A盡可能靠近射頻端從而使信號盡早的數字化（見圖4），而高性能ADC、FPGA／DSP的推出使得數字中頻頻譜儀實現。射頻前端處理方面，數字中頻頻譜儀與模擬中頻頻譜儀無明顯變化，重點在下變頻后的中頻輸出直接通過ADC實現模數轉換，使用數字處理方式實現數字下變頻、中頻濾波器、包絡檢波器、視頻濾波器及幅度定標等，最終完成輸入信號譜的計算和顯示。與模擬中頻頻譜儀比，數字中頻結構極大地改善了頻譜儀的測量速度、精度及利用高性能FPGA／DSP測量復雜信號的能力（見圖5）。雖然理想的SDR要求實現無線電信號的全帶寬數字化，但當前的放大器還無法滿足理想帶寬，ADC／DAC在轉換速度、分辨率及動態范圍上也達不到技術要求，即便可以研發出這樣水平的芯片，受限于高昂的成本、功耗和體積也很難普遍應用。
軟件無線電的關鍵技術
1）A／D和D／A模數轉換器和數模轉換器采樣速率和采樣精度等性能的提高實現了數字中頻結構，這使得距離理想的SDR更近一步。衡量A／D、D／A性能的主要指標是采樣率、分辨率、信噪比、無雜散動態范圍和總諧波失真等指標。大多數無線通信標準都工作在VHF、UHF、SHF頻段，直接在射頻上進行A／D變化還難以實現，一般先將射頻信號經過下變頻處理變為中頻輸出，然后再由ADC數字化。根據奈奎斯特定律，ADC的采樣率要至少高于信號最高頻率的2倍，否則將造成混疊。為了預防混疊現象的發生會在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帶寬的2．5倍。3G、LTE、WiMAX等通過高階調制來增強數據傳輸速率，復雜的相位和幅度調制對A／D的信噪比提出更嚴格的要求。作為衡量ADC性能的重要指標，信噪比的因素主要有量化噪聲、等效熱噪聲和孔徑抖動等［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是模擬輸入信號的帶寬。通過上面的公式可以發現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，過高的采樣率會限制轉換精度的提高，反過來，同時高的轉換精度也是以犧牲采樣率為代價的。因此，將輸入的寬帶信號下變頻為IF中頻窄帶信號降低了對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，這主要由A／D轉換器的微分非線性特性導致。以基本頻率為F0的射頻信號為例，經過ADC轉換后會產生以F0為倍數的諧波分量，而這些諧波之前互相調制又產生互調失真。一般通過改善A／D的線性特性來降低雜散信號帶來的失真。2）數字中頻技術隨著WiMAX／LTE等寬帶無線通信技術的逐漸成熟，對無線設備數字中頻帶寬和通道數的要求也越來越高。對于如此大的運算帶寬需求，許多DSP處理器難以滿足實際應用，引入數字中頻處理減輕DSP處理負擔成為關鍵。數字中頻技術包括數字上變頻（DUC）、數字下變頻（DDC）、波峰因子衰減（CFR）和數字預失真（DPD）等。
數字上變頻器主要對低速率的基帶數字信號進行插值、濾波，形成更高速率的信號，然后再和數控振蕩器（NCO）產生的相互正交的正余弦數字載波信號混頻，完成頻譜搬移后的信號還要經過波峰因子消減（CFR）后進行D／A變換。如圖6、7所示，是Altera針對于WiMAX所設計的DDC／DUC，其基于1024點FFT的OFDM設計，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，經過3級FIR的插值濾波、NCO數字混頻、I／Q信號相加后形成91．392MSps中頻信號。數字下變頻是A／D變換后的數字信號處理器件，首先將數字化后的中頻信號與數控振蕩器（NCO）產生載波信號混頻，實現中頻到基帶信號的搬移；在對I／Q信號進行基帶處理之前還要經過抽取、濾波等。還是以Altera針對于WiMAX所設計的DDC／DUC為例，91．392MSps的中頻信號通過過采樣、NCO混頻，三級FIR，最終得到2路11．424MSps的I／Q信號。波峰因子衰減（CFR）和數字預失真（DPD）技術主要用于通過采用數字信號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，多載波信號的線性組合會導致中頻信號產生較大的峰均比，而通常功放（PA）的線性區是有限的，這樣容易出現信號失真和帶外泄露。波峰因子衰減（CFR）和數字預失真（DPD）技術可以改善PA輸出的線性度，更好地滿足LTE、WiMAX對誤差矢量幅度（EVM）和鄰道泄露比（ACLR）的要求。數字中頻處理可以通過ASIC和可編程芯片方式實現，但因為頻譜儀要支持2G、3G和4G等多種無線通信協議，而不同標準所采用調制制式對中頻處理能力的要求不一樣，采用可編程芯片實現將兼顧處理能力和靈活性。數字中頻涉及的CIC／FIR濾波、NCO、插值／抽取、混頻等需高速處理且算法簡單，使用FPGA實現是一種很好的選擇。3）DSP／FPGADSP和FPGA都是實現軟件無線電的主流信號處理硬件，但在實際中一般根據它們的特點組合使用。以LTE、802．11ac標準為例，OFDM和MIMO技術的引入實現了高數據率和抗干擾能力，但矩陣分解及相乘對數字信號處理器提出很高要求，另外DDC／DUC中的有限脈沖響應（FIR）和級聯積分梳狀（CIC）濾波器使用DSP也難以實現，而FPGA的強大并行處理和密集計算可以滿足要求。對于編碼、交織、加擾、符號映射和子載波分配／導頻等算法比較復雜，適合使用DSP來完成。除了以上的物理層實現外，無線綜合測試儀等還包含協議棧及信令測試功能，比如LTE的呼叫建立和釋放、小區搜索、HARQ協議、鏈路自適應及工控等有著嚴格的定時要求，這一般由專門的通信協議處理模塊（DSP）來實現［6］。從成本、效率等方面來講，DSP和FPGA組合應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個獨立的單元；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者調試。NIPXIe－5644R矢量信號收發儀采用了Virtex－6FPGALX195TFPGA，該FPGA與ADC、DAC、PCIExpress總線、DRAM、SRAM、PFI0、數字I／O和PXI觸發器直接連接，允許通過自定義編程完成數字上下變頻、IFFT／FFT、交織、擴頻、符號映射、編碼等物理層實現。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處理無線通信協議還難以實現。
無線通信涉及大量計算且要嚴格保證實時性，有時很多計算還是突發性的，CPU在信號處理能力上很難保證；無線通信中實時要求的精確度要達到μs級，而PC操作系統的實時性僅僅在毫秒級；綜上從運算能力和實時性上講，通用處理器很難直接代替DSP／FPGA。通用處理器雖然不是為實時信號處理設計的，但它的通用性很好且升級速度快，在傳統的封閉測試儀器中一般負責人機界面及部分測試測量算法的實現，同時提供USB／GPIB／LAN等接口以實現儀器控制。以NI為代表的開放式射頻測試廠商提供基于PXI總線平臺，在該平臺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測試程序，這些程序可以直接下載到FPGA／DSP上實現特定應用。
射頻測試廠家解決方案
自1992年美國科學家J．Mitole提出軟件無線電概念以來，很多采用SDR理念和技術的設備不斷涌現，但目前應用主要集中在軍用領域。經歷海灣戰爭后的美國意識到各軍兵種電子通信設備互聯互通的重要性，因此一直致力于基于“軟件無線電”的聯合戰術無線電系統，如通用動力的數字模塊化無線電（DMR）、雷神公司的聯合戰術終端（JTT－SR）、哈里斯的“獵鷹”。據美國軍事與航空航天電子網站披露，自2009年開始德國軍隊就和射頻測試巨頭R＆S一起開發軟件無線電應用［8］。在移動通信領域，軟件無線電技術已經應用到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品并獲得廣泛應用，中興通訊B8200和R8860還獲得了由國際電工委員會（IEC）頒發的InfoVision大獎。限于功耗、成本、網絡封閉性等因素，手機終端基本還是依靠硬件處理不同制式信號。
目前在移動通信測試領域，很多廠家的產品都采集了軟件無線電技術，但在細節方面還是有很多不同。根據測試儀器的開放程度一般分為以Agilent、R＆S、安立為主的傳統儀器廠商和以NI、Areoflex等為主的開放式儀器廠商。以上2類射頻測試儀器都具有“軟件定義儀器”的特征，在維持硬件平臺基本不變的情況下，通過更新軟件完成功能的拓展。傳統測試儀器內部結構不公開，通過GPIB／LAN等總線控制儀器完成測試；用戶根據需求先購買帶有部分測試功能的儀器，隨后再通過購買選件拓展測試功能或協議，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，這種模塊化設計的思路更接近于SDR的要求。以NI提供的模塊化射頻測試方案為例，在基于PXI／PXIe標準總線的機箱中插入模塊化的射頻前端、中頻及基帶處理、本振單元，在實時性要求不高及算法不復雜的應用中，中頻處理模塊僅完成數字上下變頻的功能，編解碼、符號映射等依靠模塊化的CPU完成，比如第一代RFID標簽測試（ISO14443、ISO15693等）。針對于3G／LTE／WiMAX等通信測試，NI提供基于Xilinx的Virtex－5FPGA、Virtex－6FPGA的中頻和基帶處理模塊，其中FPGA完成數字上下變頻（DUC／DDC）、波峰因子衰減（CFR）和數字預失真（DPD），FPGA中的DSP內核完成編解碼、交織、擴頻、符號映射等復雜算法?？梢赃x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和數字上下變頻（ASIC）功能的PXI－5622，再使用單獨的FPGA板卡完成基帶處理。如圖9和圖10所示的2X2MIMO原型驗證系統，PXIe－5673和PXIe－5663完成射頻和中頻處理功能，基帶信號處理中密集算法都是在FlexRIO的FPGA上完成，包括FFT、符號映射、MMES均衡算法等，保證了系統的實時性。模塊化的架構也使得單個PXI機箱中可實現多組RF信號生成和采集，因為同一機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現相位相干（通道間載波抖動小于0．1°），這樣能滿足MIMO中空間數據流分離對同步的要求。NI提供P2P技術保證PXIe－5663／5673等射頻收發模塊和PXIe－7965R間高速傳輸數據，因為這些數據傳輸直接在模塊間進行而不經過控制器，所以能減少數據延遲帶來的問題?；凇疤摂M儀器”概念的射頻測試系統已經獲得了廣泛的認同和應用，安捷倫、Areoflex等都推出有基于PXI／PXIe總線的射頻測試系統。2012年4月，Areoflex與移動芯片巨頭Qualcomm簽署授權許可協議［9］，PXI3000系統被更多的應用到移動通信測試中，截止到目前基于PXI／PXIe的射頻測試平臺也已支持2G／WCDMA／TD－SCDMA／CDMA2000／TDD－LTE／FDD－LTE／Wimax／Wifi／WLAN（802．11a－b－g－n）在內的各種無線通信標準。
軟件無線電技術面臨的挑戰
【關鍵詞】軟件無線電;軍事通信;移動通信
當今，通訊系統正由模擬體制向數字體制轉變，這為無線電通訊的發展創造了有利條件，但傳統的通過硬件設備改造升級來完成無線通信新技術改革的方法帶來了很多問題，限制了無線電技術的進一步發展，為了解決這一困境，軟件無線電應運而生，具有著傳統的硬件無線電通信設備所無法比擬的優勢。
一、軟件無線電的優勢
1.具有降低開發成本和周期的作用
傳統的無線通信系統在對技術和產品進行開發時，針對的只是單一的標準，從標準相對穩定到設計和開發專用芯片，再到產品設計和實現需要一年以上的時間，開發周期長，開發成本高，同時這種情況也導致標準制定過程中，許多新的技術都無法得到合理的應用，限制了新技術的發展和應用，也使商用產品和當時技術水平之間存在著較大的差異。而軟件無線電的應用，能為技術和產品的研究和開發提供一個新概念和通用無線通信平臺，在很大程度上縮短了開發周期，降低了開發成本，使產品能夠和技術水平同步發展。
2.具有優秀的可拓展性
軟件無線電技術具有非常優秀的可拓展性，主要體現在它能極其輕松地完成系統功能的拓展與升級，但是由于網絡無線電技術是以模塊化、通用化、標準化的硬件支持平臺為基礎的，所以它在硬件方面能夠拓展的空間并不大，其優秀的拓展性主要集中在軟件方面。
另外，軟件無線電技術也為系統的升級和拓展提供了便利，只需要對相應的軟件進行升級或者拓展就可以了，而且與改進和優化硬件相比，升級和拓展軟件要簡單得多;最重要的是，借助軟件工具可以根據實際需求來實現各種通訊業務的拓展。
3.具有極強的靈活性
軟件無線電技術具有可重配置性，從而在很大程度上增強了其靈活性。目前，從基帶信號到射頻信號已經實現了完全的數字化，這就使得軟件無線電技術可以通過更換軟件模塊來適應多種工作頻段和多種工作方式。
同時，良好的多頻段天線和可控制的多頻段和多功率的射頻轉換能力，使得軟件無線電對復雜的環境需求具有良好的適應性，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、業務種類及加密方式、接口類型。
二、軟件無線電技術在軍事通信中的應用
無線通信之所以在現代通信中占據著重要的位置，與其設備簡單、便于攜帶、易于操作等特點是分不開的，也是這些獨有的優勢使其被廣泛應用于各個領域，以軍事領域為代表，它是各軍種、各部隊中必不可少的重要通信手段，
軟件無線電這個術語最初是被美軍提出的，當時正處于海灣戰爭時期，多國部隊各軍種進行聯合作戰時，在互通互聯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，使得聯合作戰的關鍵技術受到了嚴重的影響，由此美軍開始制定具體的計劃來研究基于數字信號處理器、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――易通話，此電臺幾乎具備了美軍所有使用過的電臺包括話音通訊電臺、數據通信電臺的所有功能，實現了不同種類無線電臺之間的通信。
軟件無線電臺從其誕生至今，已經成為能使不同國家或者說同一國家的不同軍種之間相互通信而沒有障礙的新技術。自20世紀70年代開始，可編程軟件無線電臺正式被列入研制項目中，目前已經取得了突破性的發展，有不少的數字式軟件可編程無線電臺已經被投入使用并且收效甚好。
另外，傳統的數字電臺以硬件為主，軟件無線電臺在許多關鍵技術上對其進行了改進，例如：對模數轉化器進行了改進，使其轉換率和動態工作范圍得到了大幅度的提升;對嵌入式處理器進行了改進，提高了其處理的速度和能力，使數字信號處理器能夠完成調制解調器的功能;對以編程技術為目標的技術進行了開發，使軟件的功能性獨立于基礎硬件之外?？傊S著科技的迅速發展與進步，無線電臺將有望使軍用電臺獲得新的定義。
三、軟件無線電技術在移動通信中的應用
軟件無線電概念從提出至今，已經從最初的軍事領域開始向民用領域擴展，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在互聯方面的復雜程度與困難程度;各種通訊設備大量涌現，使無線電頻譜擁堵情況越來越嚴重;傳統的以硬件為基礎的無線通信系統已經難以滿足新時展的需要。只有采用軟件無線電技術才能對這些問題進行有效解決，下面就從三方面來介紹軟件無線電技術在移動通信中的應用。
1.用于蜂窩移動通信系統
在蜂窩移動通信系統中，軟件無線電的發射與其他系統相比較，有所不同。
它在發射前，要先對可用的傳輸信道進行劃分，探測傳播路徑，對適合信道進行調制，將電子控制下的發射波束指向正確的方向，選擇合適的功率，做完這些才能進行發射。至于接收也同樣如此，它能對當前信道和相鄰信道的能量分布進行劃分，也能對輸入傳輸信號的模式進行識別，通過自我適應抵消干擾，對所需信號多徑的動態特征進行估計，對多徑的所需信號進行相干合并和自適應均衡，對信道調制進行柵格譯碼，然后通過FEC譯碼糾正剩余錯誤，最大限度的降低誤比特率
2.用于設計多頻多模的移動終端
對于不同的標準需要用不同的軟件來適應，需要通過軟件設置的調整來改變信道接入方式或者調制方式。
軟件無線電技術可以設計出靈活的通信終端，使不同制式的移動網絡能用同一部終端，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營商的成本，促進了移動通信技術的持續發展。
3.用于第三代移動通信系統
軟件無線電技術在第三代移動通信系統中的應用主要包括三方面：
（1）為第三代移動通信手機與基站提供了一個開放的、模塊化的系統結構;
（2）產生了各種信號處理軟件，包括：各類無線信令規則與處理軟件、信道糾錯編碼軟件、信號流變換軟件、信源編碼軟件、調制解調算法軟件等;
（3）實現了智能天線結構，包括DOA在內的空間特征矢量的獲得、每射頻通道權重的計算和天線波束賦形。
四、結語
總之，軟件無線電技術有著傳統數字無線電所無法比擬的優勢，在將來的發展和應用上一定會越來越廣泛，特別是在第四代移動通信的普及和推廣道路上，軟件無線電技術一定會貢獻越來越多的力量。
參考文獻
[1]陶玉柱，胡建旺，崔佩璋.軟件無線電技術綜述[J].通信技術，2011，01：37-39.
[2]朱瑞平.軟件無線電技術[J].科技傳播，2012，04：179.
關鍵詞：認知引擎；二進制蟻群優化；模擬退火；認知無線電
中圖分類號： TN929.5
文獻標志碼：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.
英文關鍵詞 Key words：
Cognitive Engine （CE）； Binary Ant Colony Optimization （BACO）； Simulated Annealing （SA）； Cognitive Radio （CR）
0 引言
認知無線電（Cognitive Radio， CR）[1]通過感知外界環境變化，利用人工智能技術進行環境學習，有目的地實時改變某些操作參數，以實現智能通信，有效提高頻譜利用率。認知無線電的核心是認知引擎（Cognitive Engine， CE），前提是頻譜感知，手段是動態頻譜接入和物理層重構[2]。認知引擎根據頻譜感知獲得的當前可用信道信息，結合業務需求和制度限定等，執行多目標優化，給出一種配置策略用于完成多條件約束的最佳工作參數配置，指導動態頻譜接入和物理層重構。典型的多目標優化算法有遺傳算法、粒子群算法、蟻群算法、模擬退火算法、神經網絡等[3]。基于遺傳算法（Genetic Algorithm， GA）的認知引擎[4]利用遺傳算法對多個傳輸參數進行編碼和種群優化，獲得基于多約束條件的波形參數配置，但存在收斂速度慢和早熟等問題，導致優化效率低下[5]?；诙M制粒子群優化 （Binary Particle Swarm Optimization， BPSO） 算法的認知引擎[6]能提高收斂速度，但存在早熟收斂和容易陷入局部最優等問題?；诿庖哌z傳算法的認知引擎[7]克服了遺傳算法局部搜索效率低等不足，但在進化過程中存在個體退化的問題。蟻群優化（Ant Colony Optimization， ACO）算法是一種啟發式算法，廣泛應用于組合優化問題，基于蟻群算法的認知引擎[8]的性能優于遺傳算法，但存在參數確定困難、早熟收斂等問題；基于二進制蟻群優化（Binary Ant Colony Optimization， BACO）算法的認知引擎[9]實現簡單，但容易陷入局部最優。
本文以多目標優化算法為基礎，針對其存在的不足，在二進制蟻群優化算法中引入模擬退火算法，提出一種二進制蟻群模擬退火（Binary Ant Colony Simulated Annealing， BAC&SA）算法用于認知無線電參數優化。該算法融合了BACO的快速尋優能力和模擬退火（Simulated Annealing，SA）的概率突跳特性[10]，能有效避免BACO容易陷入局部最優解的缺陷。仿真實驗結果表明，該算法繼承了蟻群優化算法的優點，且能有效避免陷入局部解，在全局搜索能力和平均適應度方面優于BACO和GA算法。
關鍵詞：無線電測向；臺站定位；定位原則；方法
無線電的發明使用是人類文化史上的一項創舉，至今已經有了一段相當長的發展歷史。截止目前，無線電技術已經在通信傳輸領域內得到了廣泛的應用，為人們的工作、生活提供了巨大便利，無線電測向定位便是其中一個方面。隨著無線電技術的不斷推廣與發展，人們的生活也在無線電技術影響下變得更加快捷、便利。在今天，不管是在航海航空，還是在交通通信領域，無線電及無線電測向技術都在其中有著重要且普遍的作用，為各行各領域經濟的進步做出了巨大貢獻。
一、無線電測向技術和測向基礎知識
1、無線電測向技術的涵義
當前，無線電測向技術已經在各個領域中得到了廣泛的應用，比如航海航空、網絡通信、天氣預報等等，這一技術的應用給人們的生活、工作帶來了極大的便利。無線電測向技術的原理是，利用電磁波的傳播性質來測定大氣中無線電波的方向，達到測向的目的。無線電測向的主要目的是測量來波的方向，根據輻射源的方向測量技術判斷出輻射源的具置。
2、測向的基礎知識
無線電測向必須借助電磁輻射來實現，依據電磁輻射和電磁波傳播方式來對大氣中的無線電波進行測向?？陀^分析，在電磁輻射過程中，電磁輻射都是從同一個方向發出來的，但輻射發出之后，對應的不同側向站所接收到的電磁輻射信號強度都是不同的，并且還要在接收過程中對電波進行檢測，分析、判斷出輻射電波的方向。最后，工作人員再采用相關儀器對電波及電波發出的方向進行深度探測，確定出電磁輻射發出點的具置，完成無線電波測向。
二、影響無線電測向的因素
無線電測向儀器或設備在使用時必須確保精度精確，但不可避免的是，不論無線電測向儀器的精度多高，儀器使用時獲得的測向精度仍然會出現問題。這是因為無線電測向精度受以下因素的影響：
1、傳播介質
無線電傳播中，如果傳播介質不均勻，就很容易產生“海岸效應”，使無線電傳播到不均勻電離層并反射到其他方向時發生電波方向偏移，使電波的傳播方向發生改變。傳播介質不均勻所造成的直接影響是無線電電波測量發生誤差，在實際工作中難以消除。
2、噪聲干擾
無線電測向作業中，大多數情況都是對一些信號較弱的電場進行測量，電場信號測量期間，任意一點噪聲都會對測量產生干擾，改變電場測量精度。
3、測向設備精度不夠
無線電測向設備精度設計不夠，或設備、儀器有誤差時，測量出來的結果也會不準確。因設備、儀器精度不夠而產生的測量誤差是可以避免的，從無線電測向設備發明以來，人們一直在對設備誤差控制技術進行研究，現已研發出了更多的精度控制方法，頒布了一系列無線電測向精度控制體制，旨在最大化減少測向設備精度，確保無線電測向的精確性。
三、無線電測向臺站定位方法
1、傳統定位方法
無線電通信技術在近幾年得到極為快速的發展，基于無線電通信技術下的無線測向、定位技術等在各行各領域中的應用范圍也不斷擴大，為人類生活提供了更大更多的便利。在過去，由于技術條件限制，傳統無線電定位方法主要研發了三種，即基于信號到達角度定位、基于信號到達強度定位和基于無線電測向平面站臺定位，詳細分析如下：
（1）基于信號到達角度定位
定位如圖1所示，A、B為監測站，X為目標輻射源。理想狀態下，如果能同時在兩個監測站上測定同一目標輻射源的來波方向，則根據來波方向的交匯點可確定目標輻射源的當前位置。來渡方向的測定由陣元天線實現。
圖1 基于信號到達角度定位
（2）基于信號到達強度（SOA）定位
此技術是一種眾所周知的技術，該技術通過一個已知的數學模型知道路徑損耗的衰減值與距離的關系。通過在監測站測量同一目標輻射源所發定位信號的強度，得出監測站與目標輻射源間的估計距離。由于目標輻射源到達監測站的等信號強度曲線為圓弧，因此至少需3個監測站才能確定目標輻射源的位置。原理與基于TDOA定位類似。
（3）基于無線電測向平面站臺定位
在定位系統中，通過同一平面內兩條或兩條以上相互獨立的位置線，可確定該平面內所求的位置。位置線可以是任意走向的直線或曲線，根據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、基于無線電測向的球面臺站定位
平面幾何三角學，可以提供最簡單的定位法則。但只有當測向點和被測信號源之間的距離小于100公里時，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，這樣可以對任何距離的測向進行計算，獲得精確的位置。
球面坐標系統的橫縱坐標分別為赤道和零度子午線，在球面坐標系統中，地圖上的每個點都是由子午線和與緯度圈的交點確定的。符號規則與平面系統相同。并規定東經為正，西經為負；北緯為正，南緯為負。在這一系統中，示向度通過基準點朝向北極的子午線為0°方向，以順時針方向計算。
三條球面直線構成一個球面三角形ABC，三條邊為a、b和c，三個夾角為 。球面三角形如圖2所示：
圖2 基于無線電測向臺站定位
三、結束語
無線電定位技術有著廣泛的應用前景， 本文全面的解釋了無線電相關定義與發展過程，重點介紹了基于無線電測向的臺站定位， 推導出了平面和球面雙站定位算法， 給出了多站定位算法， 并對以上算法進行了實例計算，驗證了算法的正確性。平面和球面臺站定位算法對于臺站定位有很好的實用性， 尤其是球面定位算法對于提高定位精度有很大的作用?！?/p>
參考文獻
[1] 劉輝亞，徐建波，彭理. 無線傳感器網絡移動節點定位算法[J]. 計算機工程與應用. 2011（03）
一次側具有平坦的表面，這就允許了二次側線圈可以置于它的上面。當Tx 和 Rx排列并放置在一起時，它們會形成一個相互耦合的感應關系，或形成一個簡單的空芯變壓器。Tx線圈的底部和Rx線圈的頂部之間的適當屏蔽是必需的。兩側的屏蔽材料可作為磁通量短路。這樣允許磁力線（磁通量）存在于兩個線圈之間，同時也允許高校的功率傳輸。電能的方向總是進入通常由便攜式設備組成的接收機。
無線電直流/直流系統效率
正如我們剛才所描述的，一個無線電力系統主要由與線圈耦合在一起的一次側和二次側組成。系統效率被定義為轉移到帶有直流輸入電源負載的最終功率比，這種直流輸入電源也被應用于發射機。
方程1：效率（%）=（直流輸出功率）/（直流輸入功率）
圖1所示的是一個無線電力傳輸系統的原理圖，該系統由一個無線電力發射機耦合到一個無線電力接收機組成。
提高系統效率，需要從輸入到輸出的路徑內減少損失。這取決于如何具體將發射器模塊（一次側線圈，交流/直流轉換器，驅動器）和接收機（整流器，電壓調節器，二次側線圈，電池充電器）在功率傳輸過程中組合排列。既然這兩個模塊是兩個分離件，那么每個模塊的效率都是獨立的，不受另外一個的影響。這篇博客的重點是接收端。
提高系統效率，需要從輸入到輸出的路徑內減少損失。這取決于如何具體將發射器模塊（一次側線圈，交流/直流轉換器，驅動器）和接收機（整流器，電壓調節器，二次側線圈，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是接收端。關于接收機子電路的詳細信息會在下次提供。
無線功率接收器
無線接收器通常是便攜式設備的一部分，如手機。接收器本身含有多個如圖2所示的硬件電路。二次側線圈負責接收來自發射機的傳輸功率作為磁通量。整流電路被用來轉換收到的交流到直流的功率。電壓調節電路來緩沖接收的不穩定直流功率，使其穩定，并清潔直流輸出功率，為下面系統使用做準備。通信電路負責發射機和單向從接收器到發射器的所有通信。
接收器內部的每個小部分都有損耗，這種損耗都直接影響無線電力系統的效率。二次側線圈是第一個接收傳輸功率作為磁通量的電路。根據歐姆定律，在功率傳輸過程中電流通過線圈會導致I2R損耗。為了減少這些阻值損失，少匝數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現。高滲透率的屏蔽可以在每次轉向的基礎上提供更大的電感，但因較低飽和點而受到損失。
整改階段的損失主要是因為來自集成功率FET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IC的散熱。同時，外部FET也減少了總接收器的電阻損耗。
電壓調節階段通常由一個低壓差線性穩壓器（LDO）或線性穩壓器來實現。它提供一個恒定的直流輸出電壓，不管負載變化或輸入電壓如何，只要它們都在該部件的規格范圍內。LDO穩壓器的效率受靜態電流和輸入/輸出電壓的限制。靜態電流或接地電流是輸入和輸出電流之間的差異所在。低靜態電流對最大化電流效率來說是必要的。此外應該注意到，接近電壓差的LDO穩壓器總是比降壓轉換器更有效率。
從整流階段動態地控制整流電壓有助于保持電壓調節階段輸入電壓和輸出電壓之間的低差。這也使得LDO可以在任何負荷條件下接近電壓差運作，這也顯著地增加了接收機的效率。這種特性在幾個TI無線電接收器上實現了，如bq51013A， bq51013B 和bq5105xB。
直充解決方案
在接收器模塊的功率調節階段之后，電源已準備就緒。在便攜式應用中，如手機，輸出通常是用來給鋰離子（Li-Ion）電池充電的。因此，一個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，無線電接收器系統內的每個子電路都有助于功率損耗，并影響效率。設計工程師面臨的挑戰是無線接收器的效率，以及熱性能，板尺寸和作為一個整體系統的便攜式裝置的物料清單成本。同樣這也意味著便攜設備內的電池充電器有助于滿足這些挑戰性的要求。
對于一個高效的解決方案來說，一個降低這些要求切實可行的辦法是將整流階段，電壓調節and電池充電電路集成到一個單一的集成電路，與另外一個方案相比這是一個高效的解決方案。另外一個解決方案是使用無線電接收器，這個接收器帶有個單獨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。
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：
【關鍵詞】3G手機終端 手機應用 用戶引導和培養 價值鏈
1 3G終端市場現狀
1.1 全球3G終端現狀
截至2009年第二季度,全球移動用戶達到 41.65億。如圖1所示,GSM、WCDMA-HSPA用戶總計為37.2億,占市場總額的89.4%,其中WCDMA-HSPA用戶約為3.29億。 CDMA用戶為4.04億,占市場份額的9.7%。
在全球3G市場中,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市場份額的73.3%。
截至2009年第二季度,HSPA終端約1470款(包括手機598款、數據卡、上網本、USB調制解調器、Femto、無線網關等);CDMA終端約646款(EV-DO Rel.0 528款,EV-DO Rel.A 118款)。
1.2 國內3G終端市場現狀
截至2009年6月,中國聯通WCDMA手機、上網卡及上網本已發貨近30萬臺。
TD終端方面,已經有125款TD終端獲得進網許可,其中多數支持HSDPA。這125款終端中,支持HSDPA的數據卡有65款。全國TD手機銷量已超過1萬臺。
CDMA終端方面,已有20款天翼3G手機陸續上市,其中包括多款中國電信定制的3G手機。電信天翼3G終端到貨量已突破27萬臺,截至目前已經銷售10萬臺。
2 3G終端發展趨勢
2.1 操作系統的發展
圖2表示出2008年底全球3G手機操作系統的市場份額。Linux、Symbian、Windows Mobile仍然占據主要市場份額。
3G時代操作系統的發展趨勢如下:
(1)業界正在把關注的焦點從硬件轉移到手機操作系統上。各大廠商為了滿足市場需求,紛紛推出各自的產品。谷歌推出了Android,蘋果推出了應用于iPhone手機的Mac OS,再加上Symbian、Windows mobile、Linux、Palm,手機操作系統已經發展為“六國演義”。手機操作系統的混戰,說明終端廠商、軟件廠商、互聯網運營商已經看到了移動通信與互聯網融合市場所孕育的商機,希望能在未來的手機互聯網市場占得先機。
(2)多種操作系統共存,有利于市場競爭,但過多的手機操作系統也會給用戶、手機廠商和運營商帶來麻煩。種類繁多的手機操作系統阻礙了移動互聯網的發展,軟件兼容面臨瓶頸,后續開發困難重重。
用戶方面,各個操作系統對文件格式的定義不同,在某型號手機上正常運行的文件到了另一型號手機上會出現運行錯誤。目前基于移動互聯網的服務很多,但用戶對操作系統不熟悉,無法正常使用這些業務應用。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終端上進行設置,導致無法接收。
手機廠商方面,手機操作系統一般都是由手機制造商自行開發或加以改造。這種相對封閉的研發方式,導致其他軟件廠商很難為這些操作系統開發應用軟件,造成系統兼容性不強,開發應用困難。
在運營商方面,手機操作系統與網絡不能很好地結合,很多運營商推出的服務不能得到很好的應用,影響了運互聯網業務的推廣。
統一與整合操作系統涉及各方的根本利益,運營商掌握產業主導權是解決市場混亂的良策。
(3)解決手機操作系統的問題,需要手機廠商、軟件廠商、運營商共同努力。在手機操作系統整合過程中,運營商必須有話語權。手機操作系統是承載手機信息服務的平臺,地位非常重要。運營商對手機用戶需求很了解,對終端產品有控制力,可以利用用戶群優勢,從定制手機延伸到定制手機操作系統,對現有手機操作系統進行整合。例如,全球3G發展最成功的NTT Docomo就采用在Symbian、Windows mobile、Linux之上建立統一的FOMA平臺的方式,并取得了成功。
(4)越來越多的業務應用對手機的操作系統和軟件開發平臺提出了更高的要求,操作系統及其開發平臺需要支持復雜的上層應用和常見的多處理器系統,并應具備以下特性:
可以幫助實現智能手機的功能特性。
滿足3G手機對非常復雜的上層應用的支持。
對多核的支持;內核可以同時支持ARM和DSP,兩個版本的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有不同的用戶界面,比如工作時間是一個用戶界面,工作外時間是另外一個用戶界面。因此運營商和手機銷售商要求一個開放、靈活、易用、易開發的軟件平臺,具有本地瀏覽器引擎,從而使用戶界面、應用和服務成為手機的一部分。
2.2 手機定制
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,主要包括開關機動畫、LOGO、手機預設置等,主要針對低端用戶。
中度定制,是在淺層定制的基礎上,加載運營商的業務能力和應用,可以主推幾個特殊業務定制。
深度定制,是運營商從市場需求直接觸發終端產品的規劃和定制項目,并全程參與產品定義和開發過程,主導終端的測試和驗收。目前,絕大多數主流運營商均為深層定制,即定制終端需要符合運營商的業務規范要求。
完全控制模式,不僅制定包括軟硬件規格在內的終端規范,把遵守規范作為終端入網的條件,而且根據自身需求直接給出手機型號讓終端廠商進行排他性生產,而且手機上主要突出運營商品牌。
運營商在3G時代手機定制的發展趨勢如下:
(1)3G初期,建議國內運營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)移動運營商制定手機定制戰略、選擇手機定制的模式,必須遵循手機定制的客觀規律和探究影響選擇手機定制模式的關鍵因素,必須考慮成本與收益,并針對不同對象采取不同的合作模式。
(3)由于環境隨時間而變化,移動運營商3G手機定制戰略及定制模式必須根據各因素的變化和3G產業生命周期的演進而不斷調整。
(4)移動運營商進行手機定制的根本目的是更好地推動3G業務的發展,不僅是為了獲得利潤而定制手機,因此,移動運營商是終端產業鏈的“整合者”,移動運營商與手機廠商和渠道商之間更多是互補的合作關系。
2.3 產業鏈整合
中國的移動終端市場經過近十年的發展,手機從高端奢侈產品到進入普通消費者視線,產業飛速增長,市場競爭日益激烈,手機廠家生存環境日趨嚴峻。市場的增長不會是無限的,消費者的要求也將越來越高,終端產品價格不斷下降,行業利潤整體下滑,產業整合的需求越來越迫切。3G時代的到來,是觸發整合的一次催化劑,對手機廠家來說是一次機遇,利用得當,可能會占據更大的市場份額;利用不好,曾經輝煌的品牌可能消失。
從總體看,隨著3G時代的到來,對手機廠家提出了如下挑戰:
(1)終端研發能力。這是在3G市場領先的關鍵。NOKIA、MOTO、三星等著名國外廠家在3G手機的研發上投入巨大,并在很多國家的3G市場占據了大量份額。國內廠家技術上雖然相對落后,但目前越來越重視研發,仍然有后來居上的機會。目前,3G手機需要改進的地方仍然很多,如待機時間、互通性等。為實現用戶在不同網絡之間的漫游,就要研發出能夠支持不同3G標準的雙?；蚨嗄Ｊ謾C。
(2)產業鏈協作能力。3G最大的亮點是豐富的增值業務,業務的提供需要整個產業鏈的合作。運營商在產業鏈中應發揮主導作用,手機廠家要加強同SP的交流以了解不同業務對手機支撐能力的需求,并在3G手機的研發、市場推廣方面緊密依靠運營商。對運營商需求反應遲鈍的廠家可能會失去市場機會。
3 3G終端新技術
3.1 軟件無線電
軟件無線電強調以開放性最簡硬件為通用平臺,盡可能地用可升級、可重配置的不同應用軟件來實現各種無線電功能的設計新思路。其中心思想是構造一個具有開放性、標準化、模塊化的通用硬件平臺,將工作頻段、調制解調類型、數據格式、加密模式、通信協議等功能用軟件來完成,并使寬帶A/D和D/A轉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。靈活應用這些基本軟件模塊,可使軟件無線電臺具備對傳播條件的多種自適應能力(包括頻率、功率、速率及多徑分集等的自適應),性能超群的多種抗干擾能力(包括自適應天線調零、自適應干擾抵消、擴頻及跳頻等),以及靈活的組網與接口能力等,可以滿足用戶的多種業務需求(包括話音、傳真、數據及圖像等)。通過使用軟件無線電,可以快速改變信道接入方式或調制方式,利用不同軟件即可適應不同標準,構成具有高度靈活性的多模手機,這將大大有利于第二代移動通信系統向第三代移動通信系統的過渡,不同通信體制就可以實現互聯互通,“一機在手,全球漫游”的個人通信的夢想就可以實現。
最近,軟件無線電的體系結構出現了一些新的發展趨勢:
(1)軟件無線電采用了開放式的模塊化即插即用的系統結構,并按層或級的方式來組織,使得軟件無線電的結構具有高度的結構化。
(2)軟件無線電的結構分析數學化。利用拓撲學來研究軟件無線電的結構,提高了即插即用結構的應用和有效重用。
(3)Joseph Mitola在軟件無線電基礎上提出了認知無線電。認知無線電可以感知周圍電磁環境,通過無線電知識描述語言(RKRL)與通信網絡進行智能交流,并實時調整傳輸參數(通信頻率、發射功率、調制方式、編碼體制等),使通信系統的無線電參數不僅與規則相適應,而且能與環境相匹配,以達到無論何時何地都能達到通信系統的高可靠性和頻譜利用的高效性。SDR關注的是采用軟件方式實現無線電系統信號的處理,而認知無線電強調的是無線系統能夠感知操作環境的變化,并據此調整系統工作參數,實現最佳適配。所以,認知無線電是智能化的軟件無線電。
(4)3G系統面向的是個人服務,因此軟件無線電技術需要面向對象設計。軟件無線電本身具有很強的靈活性,使得對象也具有很強的選擇性,通過靈活的取舍來滿足不同對象的要求。
3.2 協作分集
第三代無線移動通信和以提供語音業務為主的前兩代移動通信系統有很大不同,它將更多地提供高速據率的多媒體業務和數據業務,因此要求系統必須采用更先進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量的重要瓶頸,如何克服多徑效應便成為提高通信質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)發送信號,從而在接收端得到經歷獨立衰落的多個信號副本,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間和頻帶資源,可以和其他信號處理方式相結合,因此得到了廣泛的關注。多入多出(MIMO,Multiple Input-Multiple Output)技術在通信鏈路的發送端與接收端均使用多個天線,它能夠將傳統通信系統中存在的多徑因素變成對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量方面有著明顯的優勢,它的空域發射分集技術已經成為3GPP的WCDMA標準協議。
理想的MIMO多天線系統要求相鄰天線之間的間距要遠大于電波波長,并且多個收發天線之間的傳輸信道是不相關的,而由于質量、體積和功耗等的限制,移動終端很難實現多個天線的安置。Sendonaris等人提出了一種新的空域分集技術――協作分集,其基本原理是:每個單天線的移動終端都有一個或多個合作伙伴(Partner),它除了要傳輸自己的信息之外,還要負責傳輸其合作伙伴的信息。這樣,相當于相互協作的移動終端共享了彼此的天線,構造了一個“虛擬”的MIMO。在“虛擬”MIMO系統中,每個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,實現了單天線移動終端的空域分集。在平衰落環境下,虛擬MIMO可以擴大系統容量,提高網絡服務質量,改善系統性能。
3.3 Mobile Widget
隨著3G牌照的發放,移動互聯網時代即將到來。目前,從業務開發及使用的角度看,還存在著很多問題。
從業務開發角度看,目前的開發模式無法適應移動互聯網的要求,主要表現在:
(1)開發者門檻較高、接口復雜、開發模式陳舊、周期冗長,無法適應靈活多變的服務要求;
(2)創新能力匱乏,業務同質化。
從業務使用角度看,目前移動用戶獲取業務的途徑主要是通過運營商或SP的自有渠道。業務同質化使得用戶使用移動業務的興趣降低,移動用戶需要差異化服務以及獲取這些服務的快速途徑。
Widget的中文名稱是“微件”,在W3C中,對widgets定義為交互式的單功能應用,顯示和更新本地數據或web數據,打包為單一的下載包,并可安裝到用戶設備或移動設備上。截至2008年,全球各大Widget平臺上的應用已經超過20萬個,用戶下載量超過50億次。
Widget具備網絡依賴性、輕量級的開發模式、桌面化使用模式、時尚個性的視覺表現力,滿足業務特征和時代特點。
目前,Mobile Widget已經引起了業界的廣泛關注,必將為即將到來的移動互聯網業務創新起到推波助瀾的作用,也將帶來更為新穎和良性的商業模式。
3.4 智能卡Web服務器
智能卡Web服務器是一個在嵌入在移動設備中的智能卡(如SIM卡、(U)SIM、UICC、R-UIM、CSIM)中運行的HTTP服務器。它允許網絡運營商通過廣泛使用的HTTP/1.1協議,為其用戶提供最新的智能卡業務。
用戶在使用手機終端要更新某些菜單的時候,傳統方式是通過OTA下載得到,通過這種方式得到的菜單格式單調,表現方式有限。智能卡Web服務器是開放移動聯盟提出的,在手機智能卡中提供Web服務的應用,可以大大豐富運營商為用戶手機終端提供的定制菜單。
3.5 動態電源管理
3G手機的電源管理與二代手機完全不同,它不僅支持語音功能,還有獲取互聯網服務的功能,以及MP3播放或PDA這樣的娛樂和商務功能,還有視頻功能,這些功能會消耗大量的電能。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備在電池壽命上可能遠達不到用戶的期望值。
動態電源管理DPM(Dynamic Power Management)技術提供一種操作系統級別的電源管理能力,包含CPU工作頻率和電壓,外部總線時鐘頻率,外部設備時鐘/電源等方面的動態調節、管理功能。通過用戶層制定策略與內核提供管理功能交互,實時調整電源參數并同時滿足系統實時應用的需求,允許電源管理參數在短時間空閑或任務運行在低電源需求期間,可以被頻繁地、低延遲地調整,從而實現更精細、更智能的電源管理。
動態電源管理分為平臺掛起/恢復、設備電源管理以及平臺動態管理等三類。平臺掛起/恢復目標在于管理較大的、非常見的重大電源狀態改變。設備電源管理用于關斷/恢復平臺中的設備。而平臺動態管理目標在于頻繁發生、更高粒度的電源狀態改變范圍之內的管理。系統運行的任務可以細分為普通任務和功率受監控的任務。前者不作電源管理,后者對功率敏感,在被調度時可以通過DPM來設置其電源管理狀態,要求運行在不同的電源級別。
關鍵詞：4G；無線網絡；規劃方法
一、4G的定義
從嚴格意義上來講，當前市場上并未流傳出或者說是存在關于4G的嚴謹的定義。但是，一般意義上來講，4G即為第四代移動通信技術。這種技術主要包括了兩種制式，分別是TDLTE和FDD-LTE。其中，LTE雖然已經被大眾宣傳為4G無線標準了，但是本著嚴謹的態度來講，事實上，它并未被認可為國際電信聯盟所描述的下一代無線通訊標準IMT-Advanced，因此，理論上來說，LTE還沒有達到4G的標準。
從功能的角度來說，4G將3G和WLAN的特點集中在了一起，傳輸數據，超高質量的音頻、視頻、圖像等的速度十分迅速，其速度遠遠超過人們以前所使用的網絡，下載視頻基本上都會在分秒之間完成，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。
二、4G的關鍵技術
眾所周知，在很長的一段時間內，我們的移動通信系統都是以語音業務為主的。但是，由于近年來社會的不斷進步，科技的飛速發展，給信息技術帶來了完全不同的局面?，F在，數據分組業務正在逐漸占據市場，并且同時以一種難以控制的速度往前發展，可以想見，它會在未來超越語音業務并成為主流。然而，4G網絡在這種發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，都可以隨時接入網絡的話，一些新的前沿的技術是必不可少的。
（一）1PV6協議技術
在未來，想要滿足隨時隨地接入網絡的需求，使用移動IP應當是一個不錯的選擇。就像互聯網使用的IP技術一般，方便人們使用網絡同時也便于網絡的監管與修復。IP協議技術在無線網絡當中起到的作用就仿佛空氣之于人類一樣，它隨時隨地，甚至于每時每刻都在被人們所使用。運用這個技術之后，便可以做到，基本上這個世界上的所有物品都有一個自己的IP地址，對用戶來說，使用無線網絡會顯得更加的順暢，方便。因此，如何將互聯網的IP技術運用到無線網絡當中去便十分重要了。再者，我們還需將IP協議升級到IPV6，當然，從IPV4升級到IPV6是需要一個過渡的時間的，其問還需要科技工作者的不懈努力。
（二）軟件無線電技術
何為軟件無線電技術？目前仍未有準確的定義。但是，現在市場上存在一種通行的說法，就是認為軟件無線電是一種將標準化、模塊化的硬件功能單元通過一個硬件平臺，然后再通過軟件加載的方式來實現各種類型的無線通信系統的結構。該技術可以使得移動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之間自由轉換，從而實現真正意義上的個人移動性技術。因此，為了不同系統之間能夠實現這種無縫切換，就必須采用可配置的無線終端。為了達到軟件無線電的技術，我們可以采用數字交換技術，即DSPD。軟件無線電技術的成功使用，在4G網絡的進一步推廣的道路上便又前進了一大步，人類的信息技術也將會隨之進入一個新的。
（三）技術
時代在進步，人們的需求也在不斷增多。移動網絡從最初的模擬系統到今天的人機可以自由轉換并且交流，從單一的語音業務轉化成今天的多種業務同時存在，完全服務于人民。這其中經歷的技術變革是數不勝數的，但是，正是這種技術上的不斷創新，人們的不安于現狀，敢想敢做，才會帶來現在的這種改變。隨著移動信息系統的不斷更新，使用該系統的人群也越來越多，不再局限于個人，有許多的集團、公司和組織也開始使用。在這些用戶的需求當中，有許多的業務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據處理速率，同時還需要在不同的傳播方式之間進行動態切換。對于用戶來說，他們需要的是一種簡單快捷的處理方式，而不是復雜的、費時的技術。這時，采用移動軟件便是一種有效的解決辦法。移動軟件既可以存在于終端，又可以存在于網絡當中，同時還可以解決分布式系統所面臨的問題。因此，好的技術會帶來一種完全不一樣的上網體驗，是4G改革當中不可或缺的一項技術。
三、4G網絡的運用前景分析
顯而易見，4G網絡的不斷推廣是市場需求的必然結果。當代社會當中，網絡逐漸滲透進人們的生活，并且躋身成為人類生活當中無法脫離的一部分，它突然變得像空氣一樣，關系著我們的一舉一動，成為我們無法缺失的重要之所在。但是，目前的網絡技術還并沒有達到我們所期望的一般，還仍需在發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
在以前的網絡規劃當中，我們一直采用的是以網絡為中心的目標。但是，既然網絡的宗旨便是要服務于民，那么便應當將用戶的需求放置在首位，盡量地滿足用舨⒏據其需求展開進一步地研究與設想，從而將網絡技術帶領進一個全新的紀元。通過我們的堅持追求，將4G網絡建設目標更改為以面向用戶需求為根本，強調將規模領先的優勢轉變為客戶感知領先的端到端系統優勢。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網絡的時候能夠更加地順暢與舒心。
（二）其他方面
在未來的發展規劃當中，4G網絡不應該局限于一個點，應該注重多方面同時發展，齊頭并進，在創新中求發展。未來的4G網絡，應當適應大數據應用的趨勢，實現以“精”為核心的基本要求。再者，還應該適應多維度滲透與融合的趨勢，優化網絡運營，推進網絡技術的進一步發展。
