(锡林郭勒盟无线电管理处，内蒙古 锡林浩特 026000)
摘 要：文章结合工作实际论述了成都华日有限通信公司 HR-12固定站监测系统中HR-NI-100宽带软件无线电接收机的结构和功能。
关键词：软件无线电；HR-NI-100宽带软件无线电接收机；智能天线
中图分类号：TN919 文献标识码：A 文章编号：1007—6921(2009)07—0190—02
1 软件无线电的发展
软件无线电(softwareradio)概念的出现是在1992年5月，由MILTER公司的Joseph Mitola提 出，它是当今计算技术、超大规模集群电路和数字信号处理技术在无线电通信中应用的产物 。随着计算机通信技术、微电子技术的发展，无线通信技术经历了从单工通信到双工通信、 模拟通信到数字通信，FDMA到TDMA和CDMA系统通信、固定通信到移动通信的快速发展历程。 但现今的无线通信系统仍存在许多局限性，如不同制式的存在造成信源编码与解码、信道调 制与解调、加/解密、网络协议、通信组网等方式的差异；互不兼容的多种通信体制的并存 造成互联的困难；不同频段的使用既造成频率资源的紧张又造成相邻频道间的干扰越来越严 重。
软件无线电正是基于对克服这些局限性而被提出的。使用这种技术，可实现软件无线电的整 体可编程，包括RF频段可编程、信道访问模式可编程、信道编码和调制可编程等。这使得无 线网络能够动态地适应环境、通信量和用户需求数量的变化，并能建立起当前条件下最佳的 无线通信系统，实现对多种体制的综合兼容，最终实现一机在手，漫游天下。
软件无线电技术的出现毫无疑问成为继模拟到数字电子技术后的又一次技术革命，在国内已 受到越来越高的重视。在1996～1998年度的国家863高技术研究发展计划中，将“软件无线 电技术的研究”作为信息技术领域中的一个重要课题来研究，因而软件无线电技术已成为中 国的第3代移动通信中的关键技术之一。
2 电路构成
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，系统的升级是通过软件升级来实现的，它是一种基于软件实现多业务、多标准、多频 段、可重构、可编程的灵活而开放的无线通信系统。
软件无线电系统的工作过程是在射频或中频(IF)对接收信号进行数字化，通过软件编程来灵 活实现各种宽带数字滤波、直接数字频率合成、数字下边频、调制解调、差错编码、信令控 制、信源编码及加解密功能。在接收时，来自天线的信号经过RF处理和变换，由宽带A/D数 字化，然后通过可编程数字信号处理(DSP)模块实现所需的各种信号处理，并将处理后的数 据送至多功能用户终端；同样，在发送时，通过类似接收信号处理的流程将数据通过天线发 射出去。
3 软件无线电技术在HR-12无线电综合监测系统中的应用
锡林郭勒盟无线电管理处于2008年1月开始，投入使用了成都华日有限通信公司的HR-12固定 站综合监测系统。系统的核心就是HR-NI-100型宽带软件无线电接收机，硬件使用了计算机 集成和PXI总线技术，中频带宽达到了20MHz，与模拟接收机、一般数字接收机相比滤波器的 种类和数量不受限制，随用户需要而设置，升级换代容易，并且具有很强的信号解调识别能 力和瞬时覆盖带宽。使用HR-12固定站综合监测系统可以完成：
3.1 频谱监测
可以按照设定的参数进行场强测量，信号搜索，频谱记录和数据回放等监测任务。
3.2 占用度分析
HR-12综合监测系统的统计分析软件可以完成数据库管理和占用度分析。
3.3 无线电测向
具有单频时域点测向和多频点频域快速傅利叶测向功能，并在电子地图上显示示向度。
3.4 信号解调和识别
可以对空中各种无线电信号进行分析，根据提取到的信号特征和信息内容， 确定信号性质 。
3.5 干扰分析
根据用户申诉或监测数据，分析同频、邻频、互调干扰等各种类型的干扰特性。
3.6 全区监测网联网交汇定位
通过软件设置，可以指定全区监测专网中任意一台计算机集成的监测设备为控制中心，所有 固定站和移动站可以同时测向，用示向线交汇的办法对信号源定位。结合台站数据库、监测 数据库和电子地图，可以迅速得到信号源的相关信息。
4 软件无线电中的关键技术
软件无线电系统的中心思想是：构造一个具有开放性、标准化、模块化的通用硬件平台，将 各种功能诸如工作频段、调制解调类型、数据格式、加密模式、通信协议等用软件来完成， 并使宽带A/D和D/A转换器尽可能靠近天线，从而实现软件无线电系统的多波段、多模式、多 功能的通信。基于这一思想，使得软件无线电系统必须具有以下主要的关键技术：宽频带智 能天线技术、宽带A/D/A转换技术、通用可编程高速DSP技术、软件集成技术等。
4.1 宽频带智能天线技术
软件无线电要求接收机从天线接收的应该是宽频带信号(通常是1MHz—3GHz)，同时，由于射 频信号的高频率(通常高达几吉赫)，即使中频处理的信号也高达几十兆赫，这种高频率信号 的存在使信号干扰成为严重问题，为获取带宽信号和克服信号干扰，我们可采用多频段组合 式天线，即在全频段甚至每个频段使用几付天线，组合起来形成宽频带天线。而智能天线实 际上就是一种多波束天线，它通过多个天线阵元输出的信号进行幅相加权获得所需的天线波 束指向来实现空间分离，对不同空间域的客户分配相同的时间、频率和伪码，通过电磁信号 的空隔离来消除用户间的干扰，从而大大提高通信容量。
宽频带智能天线既有一个较宽的频率覆盖范围(通常要求2～2 000MHz)，又可自动感知干扰 源 的存在，抑制其影响和自动增强有用信号的大小，并对各种无线通信制式具有兼容性，与传 统的天线相比，它具有很强的抗干扰能力。
4.2 宽带A/D/A转换技术
在软件无线电通信系统中，要达到尽可能多地以数字形式处理无线信号，必须把A/D转换尽 可能地向天线端推移，软件无线电体系结构的一个重要特点是将A/D和D/A转换部分尽量靠近 RF前端，减少模拟环节，在较高的中频乃至对射频信号直接进行数字化。这就要求A/D器件 具有适中的采样速率和很高的工作带宽。为适应复杂的电磁环境，A/D器件除了要有高速率 ，大带宽外还要有大的动态范围。近年来A/D器件技术发展很快，随着技术的发展，A/D器件 的性能将逐步提高，电路位置也越来越接近天线，最终将实现理想的软件无线电。
4.3 通用可编程高速DSP技术
这里的DSP不是特指的DSP芯片(DSPs)，它也可是现场可编程逻辑门阵列(FPGAs)和一般目的 的处理器，或者是它们的混合体。它主要完成电台内部数据处理、调制解调和编码解码等工 作。
在软件无线电中，经A/D转换所获得的数字信号将由DSP完成软件对数字信号的处理，除射频 部分外，中频和基带处理全部采用数字信号处理方式，该部分包括数字上、下变频、基带处 理、调制解调、比特流处理以及解码。对于调频和扩频系统，该部分还包括解扩和解调。数 字下变频(DDC)是A/D变换后首先要完成的处理工作，包括数字下变频、滤波和二次采样，是 系统数字处理运算量最大的部分，也是难以完成的部分。现有的A/D转换器的抽样率、分辨 率、转换精度在使用软件无线电结构的系统中已基本达到可应用的程度，因此在由软件控制 的专用数字信号处理器的应用中，对DSP器件的处理速度要求更高。
4.4 软件集成技术
软件无线电实时操作系统的硬件平台是将不同的功能模块互联起来，组成一个开放的、可扩 展的硬件平台。为满足这一要求，必须采用软件集成技术。所谓软件集成，就是使软件具有 类似于计算机系统硬件总线(如：PXI总线)的功能，只要按标准编译的应用模块，接入总 线接口即可实现实时集成运行，从而支持分布式的计算环境。这一技术的采用，使得软件无 线电的即插即用、可重用成为可能。
5 软件无线电的发展前景
HR-12固定站综合监测系统使用软件无线电技术，实现了无线电磁环境自动监测和分析，自 动化程度高，扩展功能强，并且在城市复杂电磁环境下，实际测向效果好，是未来无线电监 测的主流。
由于软件无线电具有现有无线通信体制所不具备的许多优点，它有着广泛的应用前景。军用 方面，软件无线电技术可实现各种军用电台的互联互通；软件无线电系统可接入各种军用移 动通信网。在民用方面，多频段多模式移动电话通用手机、多频段多模式移动电话通用基站 、无线局域网及通用网关等都是软件无线电的应用领域。
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