第二章软件无线电的体系结构

软件无线电的灵活体系结构实现一、软件无线电技术概述软件无线电（Software Defined Radio, SDR）是一种无线电通信系统，其主要功能是通过软件来实现，而不是传统的硬件电路。

这种技术允许无线电设备通过软件更新来支持不同的通信标准和协议，从而提高了设备的灵活性和可扩展性。

软件无线电技术的发展，不仅能够推动通信行业的进步，还将对整个社会经济产生深远的影响。

1.1 软件无线电技术的核心特性软件无线电技术的核心特性主要包括以下几个方面：- 灵活性：软件无线电能够通过软件更新来适应不同的通信标准和协议，提供高度的灵活性。

- 可扩展性：随着通信技术的发展，软件无线电可以通过软件升级来支持新的功能和性能。

- 成本效益：由于硬件部分的通用性，软件无线电减少了专用硬件的需求，从而降低了成本。

- 快速部署：软件无线电可以快速部署新的通信服务，满足市场对快速变化的需求。

1.2 软件无线电技术的应用场景软件无线电技术的应用场景非常广泛，包括但不限于以下几个方面：- 事通信：软件无线电能够快速适应不同的通信环境，满足事通信的多样化需求。

- 公共安全：软件无线电可以支持多种通信协议，为公共安全提供可靠的通信保障。

- 商业通信：软件无线电的灵活性和可扩展性使其成为商业通信的理想选择。

- 个人移动设备：软件无线电技术可以集成到智能手机等个人移动设备中，提供更丰富的通信服务。

二、软件无线电体系结构的实现软件无线电体系结构的实现是确保其功能和性能的关键。

一个有效的体系结构应该能够支持软件无线电的核心特性，包括灵活性、可扩展性等。

2.1 软件无线电体系结构的组成软件无线电体系结构主要由以下几个部分组成：- 硬件平台：硬件平台是软件无线电的基础，包括通用处理器、数字信号处理器、射频前端等。

- 操作系统：操作系统负责管理硬件资源，提供必要的服务和接口，以支持上层软件的运行。

- 中间件：中间件是连接硬件和应用软件的桥梁，提供信号处理、协议处理等通用功能。

浅析软件无线电的体系结构及应用作者：许长安华磊来源：《无线互联科技》2014年第08期摘要：随着计算机技术、高速数字处理技术的迅速发展软件无线电也快速发展起来了，其基本思想是将宽带MD/A变换器尽可能地靠近天线，把电台的各种功能尽可能在一个开放性、模块化的平台上由软件来确定和实现。

关键词：软件无线电；体系结构；应用软件无线电是JoeMitola于1991年提出的一种无线通信新概念，指的是一种可重新编程或者可重构的无线电系统，也就是说，无线电在其系统硬件不需变更的情况下，可根据不同的需要通过软件加载来完成不同的功能。

软件无线电概念的提出立马得到了通信、雷达、电子战、导航、测控、卫星载荷及民用广播电视等整个无线电工程领域的广泛关注，成为无线电工程领域具有广泛适用性的现代方法。

1 软件无线电的体系结构软件无线电在设计理念和结构体系上和传统的无线电系统有着明显的不同。

软件无线电则采用了硬件平台与软件平台结合的全新体系结构，通过硬件平台来对软件进行编程和管理以实现通信功能。

⑴功能模型与功能接口。

软件无线根据不同的功能模型可分为多个不同的部分，主要包括信道集、信道编，译码、信息安全、服务与网络支持、信源编译和信源集。

信道集包括RF信道、多波段传播、有线互操作性及为了控制服务质量自动采用多信道模式。

软线无线电的接口示于各个功能模型之间，主要包括：RF波形接口，与之相对的是IF接口，信号被滤波及变换为IF波形进行处理。

保护比特就是加密比特，明比特就是非加密比特。

网络比特要符合网络协议要求，源比特适用于解码器。

这些接口组成了软件无线电的接口系统，形成了信源到信道之间的信号的传输和控制。

⑵软件分层结构。

在软件无线电的分层结构中，通过层可把无线电的功能实体分为接口层、配置层和处理层三层。

这三层结构都建立在流处理的机制上。

接口层主要控制各种信息资源的输入与输出，是无线电平台硬件与外部信息资源的接口。

配置层主要负责存储硬件平台的二进制存储信息，并接收接口层输入的各种信息包，在信息报内加上配制信息，然后发送给处理层。

软件无线电百科名片软件无线电的基本思想是以一个通用、标准、模块化的硬件平台为依托，通过软件编程来实现无线电台的各种功能，从基于硬件、面向用途的电台设计方法中解放出来。

功能的软件化实现势力要求减少功能单一、灵活性差的硬件电路，尤其是减少模拟环节，把数字化处理（A/D和D/A变换）尽量靠近天线。

软件无线电强调体系结构的开放性和全面可编程性，通过软件更新改变硬件配置结构，实现新的功能。

软件无线电采用标准的、高性能的开放式总线结构，以利于硬件模块的不断升级和扩展。

目录展开编辑本段简介软件无线电展，出现了可编程数字无线电（PDR）。

由于无线电系统，特别是移动通信系统的领域的扩大和技术复杂度的不断提高，投入的成本越来越大，硬件系统也越来越庞大。

为了克服技术复杂度带来的问题和满足应用多样性的需求，特别是军事通信对宽带技术的需求，提出在通用硬件基础上利用不同软件编程的方法。

20世纪80年代初开始的软件无线电的革命，将把无线电的功能和业务从硬件的束缚中解放出来。

1992年5月在美国通信系统会议上，JesephMitola（约瑟夫·米托拉）首次提出了“软件无线电”（SoftwareRadio，SWR）的概念。

1995年IEEE 通信杂志（CommunicationMagazine）出版了软件无线电专集。

当时，涉及软件无线电的计划有军用的SPEAKEASY（易通话），以及为第三代移动通信（3G）开发基于软件的空中接口计划，即灵活可互操作无线电系统与技术（FIRST）。

1996年3月发起“模块化多功能信息变换系统”（MMITS）论坛，1999年6月改名为“软件定义的无线电”（SDR）论坛。

1996年至1998年间，国际电信联盟（ITU）制订第三代移动通信标准的研究组对软件无线电技术进行过讨软件无线电论，SDR也将成为3G系统实现的技术基础。

从1999年开始，由理想的SWR转向与当前技术发展相适应的软件无线电，即软件定义的无线电（SoftwareDefinedRadio，SDR）。

浅析软件无线电的体系结构及应用
软件无线电是一种基于计算机软件实现的无线电技术，在通信、测量、控制等领域有
广泛应用。

其体系结构包括硬件平台、软件平台和应用软件，体现了软件无线电的技术特
点和优势。

硬件平台主要包括无线电频率通道、前端信号处理、数字信号处理、数据存储和接口
等模块。

其中，无线电频率通道是硬件实现的关键部分，包括采样、调制和解调等处理过程。

前端信号处理的作用是减少噪声和干扰，提高信号的质量和可靠性。

数字信号处理则
是将信号数字化，为后续的数据处理打下基础。

数据存储和接口则负责数据的保存和传输，方便数据的整理和管理。

软件平台则负责整合硬件平台和应用软件，其主要包括内核、库函数、驱动程序和操
作系统等。

内核是软件无线电系统的核心部分，其主要作用是实现任务管理、内存管理、
进程通信和设备驱动等功能。

库函数则提供了一系列的编程接口，方便开发者使用。

驱动
程序则负责与硬件平台进行通信，控制硬件的工作。

操作系统则对软件无线电的整体管理
和控制，提供了良好的用户界面和常用工具。

软件无线电技术具有时延低、灵活性高、可重构性强的优势，在军事通信、广播电视、水声通信、卫星通信等领域得到广泛应用。

同时，软件无线电技术也面临着一系列挑战，
如信号干扰、灵敏度不足等问题，需要通过不断的技术创新和应用拓展来促进其发展。

软件无线电技术软件无线电简介现代通信系统中最具代表性的是软件无线电和认知无线电。

软件无线电是指其通路的调制波形是由软件确定的，它是一种用软件实现物理层连接的无线通信设计。

采用软件无线电技术的通信系统一般是可以进行重新配置的系统，同时还需要一套相应的硬件设施。

因此，软件无线电是一种灵活的无线电体系结构，能够实时改变无线系统的特性。

软件无线电的典型结构如下图在这样一个平台上，包括工作频段、调制解调方式、信道多址方式等均可通过注入不同的软件编程实现传统电路的各种功能，形成不同标准的通信系统，保证各通信系统的无缝集成。

软件无线电的特点1.具有完全的可编程性软件无线电是通过安装不同的软件来实现电路功能的，通信的工作模式是通过可编程软件来改变的，系统的功能由软件来定义。

2.软件无线电基于DSP技术DSP及其相应软件是软件无线电的关键模块。

通信所需要的各种功能均由DSP对数据流的实时或近实时处理来实现。

这极大的改善和提高了无线通信系统的性能。

3.软件无线电具有很强的灵活性由于用软件实现，通信设备可以任意转换接入方式，改变调制和解调的方式或者接受不同系统的信号。

4.软件无线电具有集中性软件无线电具有集中统一的平台，因此多个信道可以享有共同的射频前端和宽带A/D—D/A转换器，从而可以获得每一个信道相对低廉的信号处理性能。

软件无线电的应用1.在军事通信中的应用软件无线电的概念最早提出是在海湾战争中多国部队各军种联合作战时遇到的互通、互联、互操作问题。

特别是在海湾战争中，美军暴露出军事通信互通性差、反应速度慢、带宽窄、速度低等一系列影响作战的问题。

针对这些问题，有人于1992年提出了软件无线电的最初想法。

1995年美国国防部开发了一种多频段多模式的电台，即MBMMR电台。

在此电台的基础上，美军研制出联合战术无线电系统。

2.民用通信中的应用对于软件无线电基站发射系统，如图所示。

其中利用数字信号处理技术对信号进行数字调制，由于信号工作频率很高，对A/D 转换器的速率要求很高，难以实现。

软件无线电技术集成技术和计算机技术的发展，使信号处理设备呈现了由模拟到数字、由专用硬件到软件替换的变革趋势。

通信设发备的发展也经历了这一过程：从模拟器件到对基带信号进行采样的数字接收机，再到对中频(射频)信号进行采样的“全数字接收机”。

软件无线电(Software Radio)是无线电通信方面的一种新的变革。

软件无线电技术是在通用的开放式无线电智能平台上，通过安装不同的软件来完成各种通信功能，系统的功能级是通过软件的升级来实现的。

软件无线电系统适用于多个频段，可灵活地改变运作模式，能与不同体制和标准的各种设备联瓦通和兼容，一、软件无线电的体系结构软件无线电的体系由天线、宽带射频转换器、A／D、D／A变换器与DSP(数字信号处理器)几部分组成。

软件无线电的关键部件是以编程能力强的DSP处理器来代替专用的数字电路，使系统硬件结构与功能相对独立。

DSP处理器用来完成中频(射频)、基带与比特流处理等功能。

软件无线电的硬件平台采用模块化没计，是一个开放的通信平台．通过加载不同的软件(需要时更换插卡)来实现不同的硬件功能。

但软件无线电的硬件平台要求较高，它需要有宽带射频前端、宽带A／D、D／A转换器和高速DSP，工作频率可高达几百兆赫兹。

因信号干扰很严重，所以，它必须多个CPU并行操作才能满足系统处理速度的要求。

另外，DSP处理数据要求高速转换，系统总线必须具有极高的I／O传输速率。

二、软件无线电技术的主要特点1．软件化软件无线电将A／D变换尽量向射频端椎拢，将中频以后全部进行数字化处理，工作模式由软件编程改变，包括可编程的射频段宽带信号接人方式和可编程调制方式等。

这样，就可以任意更换信道接入方式，改变调制方式或接收不同系统的信号。

同样，可通过软件工具来扩展业务、分析无线通信环境、定义所需增强的业务和实时环境测试，使通信功能由软件来控制。

因而．系统的更新换代变成软件版本的升级，开发周期与费用大为降低。

2．模块化软件无线电采用模块化设计，不同的模块实现不同的功能，同类模块通用性好，通过更换或升级某种模块就可实现新的通信功能。

浅析软件无线电的体系结构及应用【摘要】本文通过浅析软件无线电的体系结构及应用，旨在探讨其在通信和军事领域的重要性及发展趋势。

在研究背景介绍了软件无线电的起源和发展历程，研究意义强调了其在现代通讯技术中的重要作用，研究目的明确了对软件无线电的深入探讨。

在从软件无线电的基本概念入手，详细解释了其体系结构及应用前景，特别关注了其在通讯和军事领域的具体应用案例。

在总结了软件无线电的发展趋势，强调了其在社会中的应用推广和影响。

通过本文的分析，可以更好地了解软件无线电的现状和未来发展方向，为相关领域的研究和实践提供参考。

【关键词】软件无线电、体系结构、应用前景、通信领域、军事领域、发展趋势、应用推广、社会影响1. 引言1.1 研究背景软件无线电技术是一种将无线电功能实现在软件中的新兴技术，它的出现为无线通信领域带来了革命性的变化。

软件无线电技术不仅可以通过软件定义的方式实现传统无线电设备的功能，还可以通过灵活的软件编程实现更多功能和性能的提升。

在数字化、网络化、智能化的时代背景下，软件无线电技术的发展对于推动通信领域的进步具有十分重要的意义。

随着移动互联网、物联网、5G等技术的快速发展，对无线通信技术的需求也日益增加。

传统的硬件无线电设备往往存在功能单一、调试困难、更新维护成本高等问题，而软件无线电技术的出现可以很大程度上解决这些问题，提高无线通信设备的灵活性和可控性。

对软件无线电技术进行深入研究和探索，不仅可以推动通信领域的技术进步，还可以促进无线通信设备的创新和发展，为人类社会的信息化建设提供更加强大的支持。

在这样的背景下，对软件无线电技术的研究具有重要的现实意义和深远的影响。

1.2 研究意义软件无线电是无线电通信技术的一种新形式，它利用软件定义的方式实现无线电通信设备的功能。

软件无线电技术的出现，极大地拓展了无线电通信领域的发展空间，为通信系统的搭建和优化提供了新的思路和方法。

研究软件无线电的意义主要体现在以下几个方面：软件无线电技术具有很高的灵活性和可编程性，能够适应不同的通信需求和环境变化。

基于计算机和网络的软件无线电结构分析摘要：随着通信技术水平的不断提升，对于软件无线电的运用，衍生出了数字化的处理方式，使当前的通信效率随之提高。

本文通过分析软件无线电的结构设计，基于计算机和网络的支持，使系统功能逐渐丰富，实现信息传递高效化目标。

关键词：计算机；网络；软件无线电；结构设计引言：对于软件无线电而言，属于无线电广播通信技术的一种，通过改变其中的程序，可以满足使用要求。

在计算机和网络的支持下，不需要更换其中的硬件，在做好软件编程工作时，能够为无线电信息的传递提供支持，获得高效化的传递效果，为日常的工作和生活提供了信息便利。

一、软件无线电体系结构设计（一）软件分层结构在总体上，采用了将处理层、配置层、接口层进行分级的方法。

由于结构类型各不相同，所以实际用途存在一定的差别。

对于软件无线电结构的接口层，对各种外部信息的处理要做到及时、准确。

在外部资源与硬件之间搭建起一座相互联系的“桥梁”，这样就能使无线通信更方便地进行信息的传递。

当软件无线电的配置层被设定时，可以对接口层中的信息进行处理，完成储存、配置和管理等方面的工作，使得各种信息都可以被传送到相应的处理层，这对于保证信息传递的精度是有利的。

在过程层，通过分析信息，修改模块，便于相关操作有效执行。

在现代化通信过程中，需要软件无线电的支持，注重对分层结构的运用，为有效处理数据通信兼容问题，可以采用软件无线电的方式，在5G网络的发展过程中突出灵活性的优势。

在应用软件分层结构时，仅需要对软件系统升级即可，避免将过多的成本投入到硬件设备的改造过程中[1]。

（二）硬件平台软件无线电主要是以硬件平台为主体，具有丰富的功能模块，可以很好的适应软件开发过程中的变化。

模块有很多种类型，根据其功能特征，可以将模块划分成数据分析、数字变化、信号模仿、平台掌控等四种类型[1]。

由于模块的功能各不相同，在构成硬件平台时，其作用存在一定的差异。

结合常见的硬件平台类型，有总线式和流水式等两种结构。