软件无线电软件通信管理论文

【摘要】软件通信体系结构（SCA）为软件无线电台的设计提供了一个与实现无关的开放式架构。SCA4.0是一种自适应的软件无线电体系架构，相较之前的版本更灵活，更易升级，同时支持不同量级的软件架构。这种自适应性也能更好的适应目前具有不同设备资源的各类无线电台。今天小编为大家推荐《软件无线电软件通信管理论文(精选3篇)》，仅供参考，大家一起来看看吧。

软件无线电软件通信管理论文 篇1：

智能无线电技术（1）

[编者按]随着软件无线电技术的发展，智能无线电技术逐渐成为通信领域关注的热点，并给无线通信带来新的发展空间。讲座将分为3期对智能无线电技术技术进行介绍：第1期讲述智能无线电技术的背景及发展现状；第2期详细介绍了智能无线电技术中的关键技术——软件无线电的架构，并从其应用及通用平台设计角度分析各类平台的优缺点；第3期介绍了软件无线应用中的多种开发工具。

1 智能无线电背景及发展

现状

软件无线电（SDR）和认知无线电（CR），是目前智能无线电技术技术讨论的主要热点。随着SDR和CR的深入研究，人们已经意识到其潜在能力不仅停留在最初要解决的问题上，还可以具有超出通信领域更广泛、更强大的应用。第1节从智能无线电技术需要解决的问题入手，介绍了SDR和CR概念的由来、关键技术概述以及应用情况，并讨论了SDR和CR的关系。

1.1 无线通信中的两个问题

随着通信技术的发展，出现了越来越多的信号形式和各种各样的无线通信系统及标准，通信行业出现了空前的繁华。伴随着这些系统和标准发展也出现了两大问题，针对这两个问题智能无线电技术被提出并得到了广泛探讨。

不同通信系统间的协同工作、无缝连接、多标准及多模式兼容成为了一大难题。例如，在大规模普及的无线移动通信中，随着各种新标准、新协议的不断发布，无线系统制造商和通信服务提供商不得不通过系统升级，融入先进的技术，不断为用户提供高质量的通信服务。但是，从1G到4G的发展过程中，暴露出一些体制升级带来的严重问题。对系统的反复重新设计和硬件的不断更新换代，不仅消耗昂贵的成本，而且浪费了很多资源，同时给终端用户也带来诸多不便。为此，越来越多的服务提供商和用户都开始关注能经得起时间考验的无线通信系统，而不是像现在的系统（随着技术的发展，不断地面临被淘汰、废弃的尴尬境地）。当然，这些问题并非仅存在于移动通信中，而是一直普遍存在于各类通信形式中。在这样的背景下，人们在无线通信系统设计中提出了一种经得起时间考验的系统设计方法——软件无线电。

无线通信中的另一个重要问题是频谱资源的有效利用率低。目前对于频谱资源管理，国际上采用的通用做法是实行授权和非授权频率管理体制，对于授权频段，非授权者不得随意使用。美国联邦通信委员会（FCC）的研究表明，在大部分时间和地区，授权频段的平均利用率在15～85%之间。另一方面，开放使用的非授权频段占整个频谱资源的很小一部分，而在该频段上的用户却很多，业务量拥挤，无线电频段已基本趋于饱和。静态的频谱分配原则导致频谱资源利用极不均衡。显然，真正的问题不是频谱资源的匮乏，而是我们目前采用的固定频谱分配制度，该制度是一种频谱利用率极其低下的分配制度。如何对不可再生的频谱资源合理再利用并实现频谱共享，已成为目前全球性的研究热点。为解决频谱资源的有效利用问题，基于软件无线电的认知无线电应运而生了。

1.2 软件无线电

软件无线电提供了一种建立多模式、多频段、多功能无线设备的有效而且相当经济的解决方案，可以通过软件升级实现功能提高。软件无线电可以使整个系统（包括用户终端和网络）采用动态的软件编程对设备特性进行重配置，也就是说相同的硬件可以通过软件定义来完成不同的功能[1-3]。

人们逐渐认识到SDR的潜力并非仅局限于通信领域，它也可应用在无线电工程的其他相关领域，如雷达、电子战、导航、广播电视、测控等。而软件无线电论坛对软件无线电的定义更加全面、系统，它强调了软件无线电是一种新型的体系结构，是一种解决方案，同时强调通过动态的软件编程可以对相同的硬件进行重构，使之完成不同的功能等思想。SDR的第3种定义，已经超出了通信领域，它讨论的是现代无线电工程。相比一个无线电系统，SDR更像是一种设计方法和设计理念。第3种定义强调平台硬件结构简单化，便于重构和升级的构件化功能软件[4]。

从上述讨论中，我们对软件无线电的特点有了一定的认识，其具体特点可以概况为：天线智能化、前端宽带化、硬件通用化、功能软件化和软件构件化。简单地说，具备这些特点的软件无线电在其系统硬件无需变更的情况下，可以在不同的时候根据需要通过软件加载来完成不同的功能。图1给出了软件无线体系框架。

对于软件无线电，人们关注最多的是它的组成结构、硬件实现、技术可行性等，一开始很少有人关心软件无线电的理论支撑，因此造成从事软件无线的相关新人无法客观地认识软件无线体系。图1给出了软件无线电体系框架，比较系统地描述SDR体系，包括软件无线电的理论体系、软件无线电的技术体系以及软件无线电的应用体系。目前软件无线电的理论、软件算法及应用等并不局限于图1里提及的。图2给出了一种实际的SDR体系，它是一种全球微波互联接入（WiMAX）网络中的实际SDR架构[5]。

软件无线的应用较为广泛。软件无线电的概念虽然是从通信领域提出的，但这一概念一经提出就得到了包括通信、雷达、电子战、导航、测控、卫星载荷以及民用广播电视等整个无线电工程领域的广泛关注，已成为无线电工程领域具有广泛适用性的现代方法。经过近20年的推广和全世界范围的深入研究，软件无线电概念不仅得到了普遍认可，而且已获得广泛应用。尤其是近几年，软件无线电的发展势头更猛，已遍布到无线电工程的每一个角落：从3G到4G，从美军的多频段多模式电台（MBMMR）到联合战术无线电系统（JTRS）都是以软件无线电概念进行设计、开发的，甚至就连完成单一功能的全球定位系统（GPS）也要进行软件化设计[6]，以适应未来导航技术的发展需要。

1.3 智能化软件无线电

——认知无线电

认知无线电概念最早是由瑞典Joseph Mitola博士于1999年8月提出的[7]，是对软件无线电功能的进一步扩展。Joseph Mitola博士提出认知无线电的概念，最初的主要目的是想解决前面提到的频谱资源的有效利用问题。

认知无线电是一种具有频谱感知能力的智能化软件无线电，它可以自动感知周围的电磁环境，通过无线电知识描述语言（RKRL）与通信网络进行智能交流，寻找“频谱空穴”，并通过通信协议和算法将通信双方的信号参数（包括通信频率、发射功率、调制方式、带宽等）实时地调整到最佳状态，使通信系统的无线电参数不仅与规则相适应，而且能与环境相匹配，并且无论何时何地都能达到通信系统的高可靠性以及频谱利用的高效性。

认知无线电的架构设计原则是将SDR、传感器、感知和自主机器学习（AML）融合在一起，利用在射频（RF）端和用户域中的观察（传感、感知）、导向、规划、决策、行动和学习（OOPDAL环）能力，来提供更好的信息质量（QoI）[8]，并且利用SDR、传感器、感知和AML集成在一起创造意识、自适应和认知无线电，在射频和用户域完成从简单的感知或自适应变换为确定的认知无线电。图3给出了理想认知无线电功能组件架构，包括了SDR单元和相关认知单元[9]。认知无线电架构在计算智能和学习能力上提升了软件无线电。

图4给出了最简单的由意识与自适应迈向认知无线电的节点结构，便于读者从功能特性上来认识认知无线电。该节点结构包括了6种功能单元。

6种认知无线电架构（CRA）功能单元分别是：

·用户传感感知（USER SP）接口，包括触觉、听觉和视觉感觉与感知功能。

·本地环境传感器，包括位置、温度、加速计、指南针等。

·系统应用，例如玩网游等独立于媒体的服务。

·SDR功能，包括射频感知和SDR无线应用。

·认知功能，用于系统控制的符号训练、计划和学习。

·本地效应器功能，包括语音合成、文本、图形和多媒体显示。

认知无线电的主要特点是它的重构能力，它不仅要完成最主要的通信功能，同时还需要具备包括信道搜索与信号分析在内的电子侦察的功能。认知无线电的体系结构[10]如图5所示。

频谱分析主要完成对“频谱空穴”的分析，如“空穴”所占的带宽、“空穴”的干扰或噪声电平、“空穴”的时间分布特性等。另外，频谱分析还需完成对新信号的调制识别、信号参数测量等，以便进行后续的解调解码和协议分析。

频谱决策是指在完成频谱扫描和频谱分析的基础上，确定通信载频、通信体制、通信参数和发射电平。

频谱监视是指双方在建立通信后，对该通信信道所进行的“在线”检测，一旦发现有“干扰”信号存在（该干扰可能是授权用户信号，也可能是无意或有意的干扰信号），立即进行“频谱搬移”，主动让出该信道，并寻找新的“频谱空穴”建立通信。

链路建立是指在完成频谱决策后，根据所确定的载频、电平、体制等信号参数以及链路建立协议，通过波形产生模块并且快速形成链路建立信号，同时主动发向对方，并等待对方的回执。

调制发射主要完成信号产生功能，它借助可重构软件无线电平台，通过加载软件可以产生所需要的各种通信信号。

接收解调主要完成对通信信号的接收和解调，它借助可重构软件无线电平台，通过加载软件可以对各种通信信号进行解调处理。

协议分析主要完成对链路建立信号解调比特流的分析，并根据预先约定的通信协议进行特征码、信息字段的提取，以确定通信对象（包括所在的地理位置信息）、通信体制、通信频率等信息，并按要求向对方发送链路建立回执。

认知协议是认知无线电的核心，它是认知无线电具有“认知”能力的重要保证。认知协议完成感知信息交换，即将收发两方的“频谱空穴”信息互相传递，解决了己方不清楚对方“频谱空穴”的问题。

由上述分析可知，认知无线电不仅具有通信功能，而且还需具备频谱探测能力，具有多功能特征，但其功能实现还需要借助于软件无线电来实现。

1.4 SDR和CR的关系

认知无线电的主要特点之一就是自适应性，即根据无线通信环境、用户所在位置、网络条件、地理位置等信息的变化来改变通信参数（包括频率、功率、调制方式、带宽等）。这种动态加载性，正是SDR具备的能力，由于不使用特定功能的模拟电路和器件，SDR能够提供一种灵活的无线通信功能。由此看来，认知无线电的一种良好的实现方式就是围绕SDR来进行设计，也就是说，SDR技术可以认为是CR技术实现的基础内核。正如Joseph Mitola博士所说，CR是对SDR功能的进一步扩展，可以理解为CR能够根据所处环境和地理位置以及内部状态，能自行调整其运行的功能应用来达到定制目标的SDR。

CR的模型可能存在多种，从功能上简单划分，可以分成四大模块：认知模块、上层功能模块、内部和外部感知模块、软件定义无线电模块，如图6所示。

认知模块根据输入参数的变化来控制SDR，这些参数是从无线环境、用户内容和网络学习（感知）中获得；认知模块对无线电硬件的性能和硬件设备可以认知，可以知道无线通信参数。SDR模块就是基于软件的数字信号处理组件（如GPP/DSP/FPGA等可编程器件）和软件可调射频组件（如电子可调滤波器）。由于SDR支持多种标准（如GSM/EDGE/WCDMA/CDMA2000/Wi-Fi、WiMAX），同时支持多种接入技术（如TDMA/CDMA/OFDMA/SDMA），并且支持宽频带不同带宽的工作方式，其应用非常灵活。

将SDR和CR相比较，我们会发现：SDR关注的是采用软件方式实现无线电系统信号的处理，而CR强调的是无线系统能够感知操作环境的变化，并据此调整系统工作参数，实现最佳适配。从这个意义上讲，CR是更高层的概念，不仅包括信号处理，还包括根据相应的任务、政策、规则和目标进行推理和规划的高层活动。所以，认知无线电是智能化的软件无线电。

目前，软件无线电仍未得到完全发展，对于软件无线电平台的开发，对软件无线电应用以及认知无线电的开发都具有重要意义。在第2讲中我们将重点介绍CR技术的基础核心SDR的架构，以期对相关软件无线电和认知无线电预研人员或正在跟踪项目的开发人员提供技术信息支持。（待续）

参考文献

[1] Mitola J. Software radio： Survey， critical evaluation and future directions [J]. Aerospace and Electronic Systems Magazine， IEEE， 1992， 04： 25-36. doi： 10.1109/62.210638.

[2] Lacky R J， Upmal D W. Speakeasy： The military software radio [J]. IEEE Communication Magazine， 1995，03： 56-61. doi： 10.1109/35.392998.

[3] 向新， 等. 软件无线电原理与技术[M]. 西安： 西安电子科技大学出版社， 2008.

[4] 杨小牛， 娄才义， 徐建良. 软件无线电技术与应用[M]. 北京： 北京理工大学， 2010.

[5] Retnsothie F.E.， Ozdemir. M. K.， Yucek T.， Zhang J.， Celebi H.， Muththhaiah R.. Wireless IPTV over WiMAX： Challenges and Applications[C]//IEEE Wireless and Microwave Technology Conference， Clearwater Beach， FL. 2006： 1-5. doi： 10.1109//WAMICON.2006.351905.

[6] Kolodzy P. Spectrum Policy Task Force： Findings and Recommendations[C]//International Symposium on Advanced Radio Technologies （ISART）， Colorado， USA， 2003.

[7] Mitola J. Cognitive radio： An integrated agent architecture for software defined radio[D]. Sweden： Royal Inst. Technol.（KTH）， 2000.

[8] Joseph Mitola III. 认知无线电架构无线XML的工程基础[M]. 任品毅， 尹稳山译. 西安： 西安交通大学出版社， 2010：113-115.

[9] Huseyin Arslan. 认知无线电、软件定义无线电和自适应无线系统[M]. 任品毅， 吴广恩译. 西安： 西安交通大学出版社， 2010： 48-51.

[10] 杨小牛. 从软件无线电到认知无线电走向终极无线电——无线通信发展展望[J]. 中国电子科学研究院学报， 2008， 3（1）： 1-7.

作者简介

宋腾辉，哈尔滨工程大学信息与通信工程学院电子与通信工程专业在读硕士研究生；研究方向为宽带通信系统设计与信息处理。

窦峥，哈尔滨工程大学信息与通信工程学院副教授、博士生导师，工学博士后；研究方向为宽带通信系统，高速数字信号处理，基于软件无线电的智能通信系统及一体化平台设计、超宽带通信信号处理等；目前主要承担国家自然科学基金、国防基础研究重点项目等8项项目工作；发表学术论文30余篇，其中SCI、EI检索共20篇。

林云，哈尔滨工程大学信息与通信工程学院讲师，工学博士；研究领域为宽带信号处理；已参与完成基金项目12项，获得国防科技进步三等奖1项；已发表学术论文38篇，其中SCI检索1篇，EI检索15篇。

作者：宋腾辉 窦峥 林云

软件无线电软件通信管理论文 篇2：

一种自适应的软件无线电体系架构

【摘要】 软件通信体系结构（SCA）为软件无线电台的设计提供了一个与实现无关的开放式架构。SCA4.0是一种自适应的软件无线电体系架构，相较之前的版本更灵活，更易升级，同时支持不同量级的软件架构。这种自适应性也能更好的适应目前具有不同设备资源的各类无线电台。本文首先对SCA4.0规范的特性进行了详细的分析，然后以小型化设备为例介绍了这种自适应性的软件架构。

【关键词】 SCA4.0 自适应 软件无线电 小型化设备软件架构

一、引言

SCA规范的制定实现了软件无线电[1]的思想，提高了波形的可移植性、可重用性和互操作性，降低波形的开发成本。从1999年推出的最初版本到目前为止已有多个版本，SCA4.0[2-3]是2012年推出的。

SCA规范软件架构包含了操作系统、核心框架、分布式处理中间件和应用层软件。由于功能完备的软件架构，往往需要占用比较多的资源，这对于一些小型设备来说并不适合。因此，JTRS提出了一种自适应的软件无线电体系结构，相较之前的版本增加了轻量级组件，功能单元，轻量级AEP，选择性继承以及Push Model等机制，支持不同的传输机制，由此来提高框架的灵活性，便于在不同量级的平台上实施。以小型化设备的软件架构为例，采用轻量级核心框架、轻量级中间件以及轻量级应用环境架构能极大地提高设备的运行性能，降低资源的占用率。

二、SCA4.0规范特性

2.1 PUSH MODEL

在SCA4.0之前的版本，核心框架通过Pull Model获取注册资源的各项信息，SCA4.0中通过采用Push Model[4]，一方面可以进行直接的信息交换，减少了调用的总次数，从而减少启动和初始化的时间，另一方面，交换信息的属性和操作是可选的，可以减少不必要的实现。图1，对比了Pull Model和Push Model的注册操作。为了适用Push Model，SCA4.0新制定了一个ComponentRegister接口用于设备和波形组件的注册。

为了实现Push Model，SCA4.0对端口连接方式进行了改进。SCA4.0提供了Registered和Obtainable两种类型的端口提供方式，对应于旧版本的静态和动态两种形式的端口提供方式。新的端口连接方式采用推送所有信息的方式，用单次的调用取代了多次连接。图2对比了SCA2.2.2[5]和SCA4.0中obtainable 端口的连接序列图。

2.2轻量级组件

轻量级组件和功能单元（UOFs）是SCA4.0的两个机制，用于调整框架以适应不同产品和任务的需求。之前的SCA版本接口功能齐全，要求实现的功能往往比实际需要的大，决定实现一个接口时，即使是一个虚拟的实现，它会增加额外的成本，如需求分析、设计决策、开发时间、软件集成和测试和遵从性测试。SCA4.0采用了新的接口继承方式——选择性继承，开发人员可以通过预编译和IDL指令定义特定的组件选择性继承需要实现的接口功能，这使得组件更小、更注重实现。

对于轻量级组件的实现，可参考SCA规范中各组件的继承关系，以ResourceComponent为例，如图3所示，通過IDL指令和预编译配置接口继承，只有在定义了标识符时，接口才被继承，例如只有在定义了TESTABLE时TestableObject接口才需要被实现，因此通过控制Resource接口的继承方式就能控制ResourceComponent的大小。

2.3功能单元

UOFs用以提供一个标准化的方法，允许从一个组件规范省略不必要的接口和需求。通过选择不同的组件和UOFs可以构建不同量级的SCA架构。SCA4.0推荐了三种量级的架构[5]：轻量级架构、中量级架构和全功能架构。轻量级架构适用于硬件模块静态配置的无线电台，提供的是一组最低功能的实现，往往应用在资源受限的平台环境。中量级架构适用于硬件模块支持即插即用，但不支持注销的无线电台，相对于轻量级架构，它引入了可动态配置的功能。全功能架构适用于支持硬件模块的即插即用和可注销的无线电台。图4展示了SCA不同架构的UOFs，针对实际情况可以选择不同量级架构。

三、软件架构

3.1核心框架

SCA4.0定制核心框架，去除了一些冗余接口，通过选择性继承实现轻量级组件。SCA4.0规范中将CF组件分为五类：基本构件组件，用于提供SCA软件产品的一些共同特征、约束和关联的抽象；基本应用组件为应用开发者提供应用结构定义；框架控制组件为组件在平台上执行部署提供结构定义；基本设备组件提供的结构定义将被用于实现和管理域内的物理设备，如对设备进行加载、执行和聚合操作；框架服务组件为平台开发者提供与逻辑设备不直接相关的通用软件功能。在此针对处理器能力有限，系统硬件模块固定，不存在分布式结构的小型化设备提出轻量级核心框架[6]的设计建议：移除文件服务由于小型化设备中其它专用处理器一般不向CF提供文件服务，可转由GPP操作系统来提供文件服务，不需要专门的文件服务管理。在不需要使用嵌套应用时可移除集合操作组件。尽量少的继承接口，使用轻量级组件。例如当不需要测试时，可不继承TestableObject接口。先制定要求，再定制组件。在设备资源已知，设备信息基本不变时使用静态部署提高系统运行效率。

3.2 中间件

SCA4.0支持不同的传输机制，SCA2.2中指定CORBA这种传输机制作为中间件，但是由于CORBA常采用TCP/IP作为 底层传输机制，引入的延时较大，对于一些产品并不适用。在此针对小型化设备的轻量级中间件设计建议：1）使用小型化的CORBA产品。CORBA/e是一种嵌入式CORBA规范，用于开发分布式嵌入式系统。CORBA/e定义的三种量级的架构：完全量级CORBA 架构、轻量级CORBA架构）、超轻量级CORBA 架构。其中，完全量级适用于一般的GPP；轻量级适用于资源受限的处理器（如DSPs）；超轻量级适用于资源高度受限的处理器（如应用程序同时分布在DSPs和FPGAs上）。2）使用其他传输机制，如数据分发服务（DDS），简单对象访问协议（SOAP）等。DDS信息分发中间件是一种轻便、能够提供实时信息传送的中间件技术，应用于分布式实时系统中，能可靠实时的交换分配群体数据。SOAP用于在分布式环境中发送消息，并执行远程过程调用。SOAP基于XML的轻量级协议，使不同操作系统平台和不同编写语言的应用程序可以进行相互通信。

3.3 应用程序环境架构

AEP是基于POSIX实时应用程序支持标准。SCA操作环境中的操作系统应是满足POSIX兼容的实时操作系统，并且提供AFP指定的功能和选项。在SCA4.0规范附录B中详细的说明了与AEP相关的标准。附录中定义的实时描述文件，只需在包括了这项标准的UOF使用即可。需要注意的是一旦引入约束，每个使用该功能的程序都必须遵守该项约束。SCA4.0包括了AEP和轻量级AEP（LwAEP）两种描述。在小型化设备中建议使用LwAEP，它既能满足资源受限的操作系统上的可移植性，还能保证系统的性能，减少集成和重用代码的开发，减少代码的修改量，提高代码的可移植性。

四、结束语

在软件无线电项目的实施过程中，SCA规范本身的语义不清、重复定义和不完整往往给软件无线电架构的实现带来了诸多挑战。然而JTRS最新提出的SCA4.0是一种自适应的软件无线电体系结构，为解决这些问题提出了很多优化机制，使框架具有更灵活、轻量级，更易实现新技术的特点，这让它在未来的软件无线电发展中将占有不可或缺的位置。本文分析了SCA4.0规范的各类优化机制，适用于多种平台，并提出将各类特征机制应用于轻量级软件架构，从而使得SCA的自適应性能够在资源受限的小型化设备中体现。

参 考 文 献

[1] 范建华， 王晓波， 李云洲. 基于软件通信体系结构的软件定义无线电系统[J]. 清华大学学报： 自然科学版， 2011， 51（8）： 1031-1037.

[2] JTRS JPEO. SCA Specification Version 4.0 （2012-02-28），Software Communications Architecture Specification [S].

[3] JTNC. Software Communications Architecture Specification 4.0 User’s Guide [EB/OL]. （2010-11-30） [2014-12-11]. http：//jtnc.mil/Pages/ StandardsAndAssessments.aspx， 2012.

[4] 蔡卓， 张小琼. SCA 4.0 规范概述[J]. 通信技术， 2013， 7： 041.

[5] 刘文斌， 廖文瑜， 彭麟， 等. 电台软件架构发展及其向 SCA4. 0 演进的途径分析[J]. 通信技术， 2014， 4： 011.

[6] 唐麒. 小型化软件通信体系结构的研究与实现[D]. 国防科学技术大学， 2011.

作者：李兰花 王玲 施峻武

软件无线电软件通信管理论文 篇3：

软件无线电在卫星通信中的应用

摘要：随着现代化技术以及信息化手段的飞速发展，社会已经进入到了全新的发展阶段中，这也为卫星系统的发展起到了良好的促进作用，特别是在当前的信息化战争条件当中，卫星通信所起到的作用被进一步凸显出来，而站在实际情况的角度上来看，目前卫星系统中所涉及到的设备种类越来越多，后续维护管理工作的开展也过于复杂，而为了更好的促进卫星通信的稳定发展，就应当将软件无线电将卫星通信有效结合在一起，促进卫星通信的智能化转变。因此，文章首先对软件无线电的主要特点加以明确;其次，对软件无线电中的关键技术手段展开深入分析;在此基础上，提出软件无线电在卫星通信中的应用措施。

关键词：软件无线电;卫星通信;应用措施

引言：

卫星通信由于自身具备着传输质量高、覆盖范围广以及通信容量大等多种特征，特别是在信息化社会环境中，卫星通信更是起到了至关重要的作用。同时，卫星通信作为整体天基信息系统中至关重要的组成部分，在当前的社会环境中已经得到了较为全面的发展优化，这也使得卫星通信系统当中的设备种类越来越多，后续管理工作与维护工作的开展也十分复杂，导致卫星通信系统始终处在更新换代的过程中，无法跟随现代科技高速发展的步伐，这就必须要深入探究卫星通信的智能化发展模式。而软件无线电具备着灵活性以及开放性等多种特点，如果将其应用在通信卫星当中，就可以提升有轨卫星的使用寿命，因此，这就需要在根本上提升对于软件无线电的重视程度，确保两者之间能够有效融合在一起，以此来满足社会发展的通信需求。

一、软件无线电的主要特点

早在1992年，美国就已经提出了软件无线电这一基本概念，最初开发软件无线电系统的主要目的，就在于能够构建出一种能够满足联合作战需求，并实现三军统一的多功能、多模式无线电台。而软件无线电的本质就是将具备着模块化、通用性特征的可拓展硬件作为平台，在其中进一步加载不同类型的应用软件，从而实现不同用户以及应用环境提出的基本需求，保证软件无线电所具备的各类无线通信功能可以更好的发挥出来，而其中的关键思想就在于将无线电的硬件进行软件化转变，使得工作频段、加密模式以及通信协议等多种功能都可以通过软件来完成。简单来说，這种平台属于一种可用软件控制的自定义平台，只需要采用不同的软件模块就可以实现对应的功能，并且这部分软件可以进行升级与更新，而在硬件方面，也可以像计算机设备一样进行升级换代与模块更新。在软件无线电当中，由于各类功能都是采用软件所实现的，如果需要实现全新的业务内容或是调整方式，只需要在其中添加一个全新的软件模块即可。软件无线电的主要特点，主要就体现在以下几方面内容上：首先，软件无线电具备着较高的可重构性，软件无线的主要特性就在于可重构性，系统可以随着需求所产生的变化而改变功能，这一点特性也可以称之为可编程性，软件无线电在硬件与软件这两方面为系统重构提供支持;其次为灵活性，这种灵活性所指的就是系统在改变结构的前提下，对于可重构性所产生的适应能力，软件无线电可以通过提升软件模块的方式来提升基本功能，并与其他电台之间进行通信，也可以当作其他电台中的射频中继;最后，则是模块化结构，模块化属于软件无线电所具备的一种基本特点，可以将定义系统的各类任务进一步分解为具备着独立性的硬件模块与软件模块，不同模块之间可以通过接口并以逻辑的方式连接成对应的系统功能，同时，模块化系统能够通过提升模块动态改变功能的方式来降低与系统中其他模块之间产生的冲突。

二、软件无线电中的关键技术手段

随着通信技术的不断发展，可以通过软件的应用来全面实现通信系统所提出的功能需求，也正是由于这一特征，使得传统电台正在逐渐向着软件无线电的方向发展优化。主要是将软件无线电的通用硬件平台作为基础所在，并利用软件来定义其基本功能，在硬件构成方面，主要包括了软件无线电处理平台、天线开关阵以及可重构宽带天线等多方面内容。软件无线电处理平台属于核心所在，可以在射频完成过后对信号滤波进行放大或是更换处理，使得射频信号能够有效转变为宽带中频信号;而在后续的数字信号处理单元当中，就可以针对所形成的宽带中频信好展开全面处理，在实现数字化转变的同时，通过信息处理软件的应用来有效处理各类数据信息，更加高效的完成各种任务;通过专用集成电路可以有效实现数字波束成形以及信道化的重构功能，使其可以更好的嵌入至ASIC元器件的数字信号处理软件当中，根据地面指挥控制系统的各类指令来全面提升太空重构能力。而站在实际情况的角度上来看，软件无线电中的关键技术主要包括以下几种内容：

（一）A/D/A转换器件

在软件无线电当中，其核心内容就在于数字化转变，涉及到的各类模拟信号，也必须要经过采样处理后进一步转变为相应的数字信号，从而利用软件来对这些信号展开全面处理。同时，软件无线电当中的数字信号，也只有在转变成模拟信号过后采能够对其进行射频放大处理，其中完成转化功能的关键内容就在于A/D、D/A转换器件。而理想化的软件无线电台则是直接在射频方面进行模数变换，这就对采样速率等方面提出了较高的要求，在目前的社会发展进程中，大多数软件无线电都是在中频的基础上展开数模变化，中频频率一般选定在 10-10MHz。而其中对于A/D/A转换器所提出的需求，不仅需要具备着更好的采样效率，还应当保证精准度，简单来说，其中采样值位数必须要多，以此来逐步降低量化噪音。

（二）宽带天线的改造优化

为了进一步从短波进入到微波相当宽频段当中，也要保证软件无线电所用的天线设备可以更好的覆盖所有频段当中。根据这一基本需求，就必须要加大研究力度，对原本全向宽带天线的辐射特性以及工作频段进行智能化构造，保证其能够在最大程度上囊括所有应用频率较高的通信频段中，保证改造完毕的全向宽带天线能够逐步降低整体功率损耗，并且具备着优异的接受特性。同时，这一点也是研制软件无线电快带天线的主要目的，而站在当前宽带天线技术水平的角度上来看，想要制造出这种类型的全向天线仍旧不够现实。所以，必须要充分结合实际应用情况来采用带宽较窄的宽带天线，使其可以覆盖整体频带当中，软件无线电也可以根据基本的工作频率选择出相应的天线，从而更好高效的完成信号接收与信号发射等工作。

三、軟件无线电在卫星通信中的应用措施

（一）解决卫星通信系统的兼容性问题

在近年来的发展进程中，移动卫星通信系统呈现出一种多样化的发展特征，而其中的中低轨系统当中，其所采用的主要为小型卫星，这部分系统所提供出的是具备着区域性以及全球性特征的移动卫星通信业务。由于其在网络组成、系统管理以及通信体制等多方面内容上存在着较为显著的差异，使得不同系统当中的用户终端，很难对其他类型的系统进行直接访问，而站在目前社会发展情况的角度上来看，只可以采用信关与网管来讲不同卫星系统连接在一起，但这种方式的连接质量比较低，特别是在新系统高速发展的背景下，必然会加大终端兼容性问题的严重性，而在采用小型卫星提供业务的系统之中，也涉及到了终端兼容的基本需求，引发这一问题出现的主要原因就在于以下两方面因素：首先，为了保证小型卫星通信系统自身所具备的通信能力与业务能力可以更好的发挥出来，全面降低在运营费用方面所产生的损耗，就应当利用卫星来为系统用户提供出其所需要的服务内容，使得用户可以更好的接入至不同的信息系统当中;其次，为了有效降低数据信息的传输延迟，S&F业务微型卫星就应当与其他系统之间进行联合，比如同步卫星通信系统或是地面网络等，以此为基础来提升数据信息的传递速度，而在地面通信网络之中，卫星通信系统属于其中的核心内容，更要准确找寻出其与地面通信网络之间存在的综合应用问题，并更好的满足不同操作系统所提出的应用需求。而由于软件无线电当中存在的各种功能，大多数情况下都是采用软件进行定义的，这也使其可以实现远程控制，必须要在采集速度以及信息处理能力符合标准的情况下，才能够利用软件无线电的编码格式与调制模式进行自动识别，确保涉及到的各类数据信息可以更加准确的接收。同时，软件无线电也应当根据基本需求来选择出与之对应的通信系统与通信体制，软件无线电技术可以通过基带处理的软件模块来兼容不同系统，卫星通信系统可以提供全球性的实时话音/数据通信通信和非实时的s&F业务已成为了整体卫星通信系统当中至关重要的组成部分，能够进一步实现全球范围内的个人通信。将软件无线电概念应用到低轨小型卫星通信系统中，可以有效解决不同系统之间存在的兼容性问题以及综合应用等问题，在稳步提升卫星通信系统发展质量与发展效率的同时，提供出具备则更高灵活性的通信服务内容。因此，只有通过软件无线电的高效应用，才可以在严格意义上有效解决系统兼容以及综合利用等多种问题。

（二）卫星测控中的应用

通常情况下，卫星测控系统主要是由遥控分系统、遥测分系统以及跟踪分系统所构成，在当前的社会环境中，我国的大部分卫星测控设备都是由传统的硬件所构成，整体功能十分固定，并且不同的卫星测控系统在工作频率、编码体制以及测距体制方面存在着较为明显的差异，不同卫星的测控信道也无法通用，这就在潜移默化之间加大了研制负担，引发资金浪费等问题出现。因此，这就需要引入软件无线电技术，在卫星测控当中，由于星上测控设备会受到体积、功耗以及重量等多方面因素产生的影响，再加上各类因素指标产生的限制，其中通常都会采用多个副载波调制同一个载波的系统，这部分副载波不仅是一种单一性的正弦波，也可以为已调副载波。如果整体射频频率稳定在S波段，就会将其称作S波段测控系统。相对于我国中轨道卫星以及低轨道卫星所采用的超短波体制来说，S波段统一测控系统有着十分显著的优点，其也属于后续卫星测控系统当中所采用的主要方式。

（三）促进卫星通信技术的更新发展

站在卫星通信系统实际情况的角度上来看，其与地面中各类系统之间的不同之处就在于卫星如果能够进入到相应的运转轨道，自身的各种硬件设备基本上无法进行改进优化，这也使得卫星当中的硬件设备与技术体系呈现出一种固定状态。同时，一般情况下，那些微型卫星通信寿命主要在3-5年，而在一些微型卫星当中所采用的主要为被动姿态的控制方式，这也使其有着更长的使用寿命，但这也对新技术在卫星通信领域当中的应用产生了制约作用。因此，这就需要通过软件无线电技术基本思想来为微型通信卫星的星上处理提供出全新内涵，同时，还要对通信卫星当中存在的各类通信功能展开全新定义，还要在设计阶段中对处理冗余度进行考虑，如果需要更改微型卫星当中的部分工作环节，比如解调技术以及成形滤波等，只需要对部分软件进行重新加载，这样就可以完成卫星在轨技术的更新优化，以此来提升卫星技术的使用寿命。站在实际发展进程的角度上来看，国外对于这方面技术已经进行了全面尝试，比如Vosat- 3&5、Posat- 1 等，其都利用软件无线电在卫星通信体系方面进行了全面更新，这就代表着在轨卫星在通信体制与通信功能等方面存在着极大的提升空间。如果将软件无线电作为核心技术，就可以通过软件来定义出全新的微型通信卫星，并且形体方面的硬件结构也有着极高的相似性，能够根据不同软件类型来提供出对应的使命内容。然而，尽管软件无线电技术在微型卫星通信当中有着良好的应用前景，但由于处理器件能力、处理技术等多方面因素产生的影响，目前还无法按照对应的标准内容来构建出完善的微型卫星通信系统，而在另一方向上来看，既然软件无线电技术已经得到了普遍认可，只是在实施方面出现了困难，其在未来的发展进程中必然会随着技术的发展进步而得到高效解决。

结论：在未来的发展进程中，无线通信系统将转变为一种多模式、多制式的通信系统，其中包括了多种服务类型，而软件无线电由于自身具备着较强的可编程能力以及可配置能力，已经成为了未来通信系统当中的首选。同时，为了更好的促进卫星通信系统的稳定发展，就应当加大对于软件无线电的重视程度，使得两者之间能够有效融合在一起，使得软件无线电可以在卫星通信当中更好的发挥出实际作用，为卫星通信后续的可持续发展奠定坚实基础。

参考文献：

[1]桑亚楼.软件无线电技术在卫星通信中的应用探析[J].中国新通信.2018，20（06）：13-14.

[2]凌宇.基于软件无线电技术的超高速实时通信系统[J].西安电子科技大学陕西省211工程院校教育部直属院校：98.

[3]胡志明.软件无线电技术在卫星通信中的应用[J].信息与电脑（理论版）.2015（02）：63-64.

作者简介：张翔，男，汉族，江苏高邮，1991.08.23。

作者：张翔