第1章　軟件無線電通信技術

1.1　SDR概述

廣義來講，軟件定義無線電（Software-Defined Radio，SDR）是指一個具有開放性、標準化、模塊化的通用硬件平臺，將各種功能，如工作頻段、調制解調器類型、數據格式、加密模式、通信協議等用軟件來完成，并使寬帶A/D和D/A轉換器盡可能靠近天線，從而實現具有高度靈活性、開放性的新一代無線通信系統。以上描述也適用于現代信號（頻譜）分析儀等RF（Radio Frequency）儀器儀表。

第一臺軟件定義的基帶接收器是得州E-Systems（現Raytheon）公司在1984年設計實現的，而第一臺軟件定義的基帶收發器是由E-Systems在1987年為Patrick AFB設計的WSC-3（v）9。1989年，Haseltine和Motorolac又為Rome AFB開發出了更新的無線電產品Speakeasy。而SDR這一概念則是由Joe Mitola于1992年在美國國家電信系統會議上首次明確提出的，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，將諸如工作頻段選擇、調制解調類型、數據格式、加密模式、通信協議設置等功能用軟件來完成，并使寬帶A/D（模/數）和D/A（數/模）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。可以說SDR是可用軟件控制和再定義的通信系統。它利用軟件來實現通信系統中的底層操作，從而可以快捷地開發調試并進行后期的更新維護。

理想的軟件無線電應當是一種全部可軟件編程的無線電，無線電平臺具有最大的靈活性。全部可編程包括：可編程射頻波段、信道接入方式、調制方式和編碼方式。軟件無線電系統中寬帶模數轉換器（Analog Digital Converter，ADC）、數模轉換器（Digital Analog Converter，DAC）、數字信號處理器（Digital Signal Processer，DSP）盡可能地靠近射頻天線。盡量利用軟件技術來實現無線電中的各種功能模塊并將功能模塊按需要組合成特定無線電系統。例如：通過可編程數字濾波器對ADC得到的采樣信號進行分離；利用數字信號處理技術在數字信號處理器上通過軟件實現頻段（如短波、超短波等）的選擇，完成信息的抽樣、量化、編碼/解碼、運算處理和變換，實現不同的調制方式及選擇（如調幅、調頻、跳頻和擴頻等），實現不同保密結構、網絡協議和控制終端等功能。可實現的軟件無線電，稱作軟件定義的無線電。根據通信系統提供的能力，有人將軟件無線電系統分為五個級別，如表1.1所示。

通常說的軟件無線電，主要指級別3，即理想軟件無線電。軟件無線電的概念被提出以來，已經在世界范圍的無線電領域得到廣泛關注。軟件無線電具有靈活、開放的特點，不僅用于最初的軍事領域，同時也用于民用通信，特別是在移動通信中獲得廣泛應用。現代的SDR示例包括衛星和地面無線電、軍事聯合戰術無線電系統（JTRS）以及幾乎任何蜂窩或陸地移動無線電終端或基站。SDR的應用覆蓋范圍如圖1.1所示。