1.6　SDR典型應用

軟件無線電的核心思想是將一定頻率范圍內的空中無線信號全部接收下來進行模數轉換，將轉換成的數字信號用軟件處理。目前，SDR已廣泛應用于各種無線通信領域。

1.移動通信系統

在GSM（全球移動通信系統）中，廣泛采用軟件無線電技術，終端和通信基站的信號處理都使用軟件無線電結構，硬件簡單且通用，且便于系統的升級維護和改造。用可編程手段實現射頻頻段選擇、信道訪問模式及信道調制模式等功能。在GSM通信系統中，無線電信號的發射過程是先選擇可用的傳輸信道和無線電傳播路徑，根據選擇的信道進行相應的調制，發射波束指向依靠電子控制，選擇合適的功率，然后再發射，這種發射過程與其他通信系統有所不同。接收與發射剛好相反，它要識別傳輸信號的通信制式，劃分各個信道的能量分布，對多徑所需信號進行自適應處理、柵格譯碼信道調制、剩余錯誤糾正處理，將誤碼率降到最低。另外，由于數據通信的便捷和許多軟件應用系統的推廣，出現許多軟件工具增值業務，大大方便了運營商和用戶使用。

中興通訊也將SDR技術引入基站建設中，其SDR基站平臺可以實現多種無線接入制式的融合與共存，包括GSM/UMTS、CDMA2000、TD-SCDMA、FDDLTE、Wi MAX和TDD LTE。基于該平臺，中興通訊率先實現了雙模或多模網絡方案的規模商用，包括GSM/UMTS雙模、GSM/UMTS/LTE多模、CDMA/LTE雙模等，還可以實現WiMAX/TDD LTE以及FDD LTE/TDD LTE的共存和演進。目前開發了SDR分布式基站、SDR室外宏基站、SDR室外微基站等多種應用，硬件架構基于統一的MicroTCA平臺，射頻部分采用MCPA技術。MicroTCA技術也使得SDR系列化基站體積更小、功耗更低、處理能力更強。同時，MicroTCA架構支持GSM/CDMA/WCDMA/TD-SCDMA/LTE等多種制式，實現對多頻段、多制式網絡的有效整合，如圖1.15所示。

該SDR系列化基站射頻單元具備軟件可編程和重新定義的能力，進而實現智能化的頻譜分配和對多標準的支持。SDR軟基站射頻模塊采用了寬帶多載波數字信號處理技術，單功放可支持多個載波，通過軟件即可實現平滑擴容，降低擴容成本以及擴容對網絡的影響。采用寬帶多載波技術，還可在連續的20MHz頻帶范圍內通過軟件配置同時支持2G/3G/LTE等，同時完成對多制式射頻信號的收發處理，實現同頻段多制式情況下的融合和演進。

新一代SDR軟基站幾乎不需要更改任何硬件就能保持網絡的先進性，有效利用現網資源。新一代SDR軟基站及創新的建網模式將成為未來網絡發展的必然趨勢。

2.智能天線

智能天線最初僅運用于軍事通信領域，由于使用成本、技術保密等因素，一直未能在其他通信領域得到應用。但隨著DSP理論和技術迅速發展，相應數字信號處理芯片的處理速度和生產工藝不斷提高，大大降低了智能天線的使用成本。同時，在智能天線中數字電路代替模擬電路可在基帶形成天線波束，也可提高天線的靈活性和穩定性。在TD-CDMA制式的通信方案中廣泛采用智能天線技術，利用數字技術控制基站天線識別用戶方向，形成相應方位的天線主波束。智能天線技術在空分多址（SDMA）方式中，根據無線電信號的空間傳播方向，區分不同的空間信道，使用數字技術對天線信號進行相應的數字信號處理形成天線波束，主波束對準用戶方向，干擾信號處在天線零缺陷或較低增益方向，以達到抗干擾的目的。智能天線技術使用無線波束賦形的方法等效于提高天線的增益；信號到達方向（DOA）估計提供終端的方位信息，可以實現用戶定位；天線波束賦形，大大減少多徑干擾；使用多個小功率放大器取代原有大功率放大器，使得設備的設計難度和建設成本都大大降低，這些都是該技術的優勢所在。

3.衛星導航與通信

目前，衛星導航技術在軍事和民用領域都得到廣泛應用，很多國家都在廣泛開展衛星導航技術的研究。成熟的導航技術有美國GPS（全球定位導航系統）、中國北斗導航系統、歐洲伽利略導航系統、俄羅斯格魯納斯導航系統。目前，衛星導航接收機大多是基于軟件無線電技術實現的，有效降低了硬件的復雜度，減小了接收機的體積，它的優勢在于可以大大降低成本，通過數字技術實現信號的加解密和提高導航信號抗干擾性，還可以在一個平臺上實現多種模式的衛星導航，軟件無線電技術在未來衛星導航中將發揮重要作用。

衛星通信是現代社會最重要的無線通信方式之一，由于衛星系統設備制式不一，功能種類繁多，超高的建設成本使得經濟性成為衛星通信系統必須考慮的關鍵問題，超長的換代周期使得衛星通信系統不能很好地適應現代科技快速發展的要求。而軟件無線電技術利用軟件實現硬件功能，能夠很好地解決衛星通信系統存在的問題，能夠實時控制和改變通信系統的功能，從而使衛星通信系統具有較強的適用性和功能靈活性。因此，對軟件無線電技術的研究在衛星通信領域具有很高的實用價值。

4.汽車電子

對于汽車制造商來說，SDR提供了一種車載娛樂、網絡互聯和多媒體應用開發的革命性手段。它使廠商在通用硬件平臺上通過軟件配置和軟件升級方便地達到系統擴展，為用戶提供最流行的消費娛樂功能——AM/FM、數字收音機、CD、MP3播放、駕駛導航，以及i Pod、SD卡、USB和藍牙的連接功能。SDR方案改變了汽車電子設計中的運營、設計和制造模式。此項技術為汽車廠商提供了一種全球性的無線電平臺，也給未來新功能、新標準的擴展和支持提供了堅實的基礎。

以Microtune公司為代表，SDR技術在汽車電子行業的應用日趨成熟。該公司于2009年推出了一款MT3511RFMicro Digitizer芯片，該射頻數字轉換器基于先進的射頻和數字硅技術，把軟件無線電引入汽車工業。MT3511是SDR架構中的核心前端器件，它與通用DSP和多媒體處理器結合提供SDR解決方案。它在單一芯片中集成了射頻調諧器和模數轉換器，這使得它可接收和調諧來自車載天線的廣播信號，并進行模數轉換，進而提供給DSP或多媒體處理器進一步處理。該模塊支持世界上各種AM/FM標準、HDRadio技術、數字無線電廣播和天氣頻段。它取代當今汽車電子系統中的多個專用器件，以通用硬件平臺降低設計復雜性和成本，減少市場推廣及產品認證時間和成本。其他功能還包括超低相位噪聲、全自動調諧控制引擎、集成了具有自行校準和數字糾錯功能的高性能16位模數轉換、適用于FM相位分集的自動數據同步。

可以預見，隨著微處理器技術的發展和SDR理論體系的完善，SDR技術將會在越來越多的領域得以應用，更多的基于SDR技術的集成一體化電子通信系統將會面世，滿足多行業不同的應用需求。