第1章　软件无线电通信技术

1.1　SDR概述

广义来讲，软件定义无线电（Software-Defined Radio，SDR）是指一个具有开放性、标准化、模块化的通用硬件平台，将各种功能，如工作频段、调制解调器类型、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，从而实现具有高度灵活性、开放性的新一代无线通信系统。以上描述也适用于现代信号（频谱）分析仪等RF（Radio Frequency）仪器仪表。

第一台软件定义的基带接收器是得州E-Systems（现Raytheon）公司在1984年设计实现的，而第一台软件定义的基带收发器是由E-Systems在1987年为Patrick AFB设计的WSC-3（v）9。1989年，Haseltine和Motorolac又为Rome AFB开发出了更新的无线电产品Speakeasy。而SDR这一概念则是由Joe Mitola于1992年在美国国家电信系统会议上首次明确提出的，其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，将诸如工作频段选择、调制解调类型、数据格式、加密模式、通信协议设置等功能用软件来完成，并使宽带A/D（模/数）和D/A（数/模）转换器尽可能靠近天线，以研制出具有高度灵活性、开放性的新一代无线通信系统。可以说SDR是可用软件控制和再定义的通信系统。它利用软件来实现通信系统中的底层操作，从而可以快捷地开发调试并进行后期的更新维护。

理想的软件无线电应当是一种全部可软件编程的无线电，无线电平台具有最大的灵活性。全部可编程包括：可编程射频波段、信道接入方式、调制方式和编码方式。软件无线电系统中宽带模数转换器（Analog Digital Converter，ADC）、数模转换器（Digital Analog Converter，DAC）、数字信号处理器（Digital Signal Processer，DSP）尽可能地靠近射频天线。尽量利用软件技术来实现无线电中的各种功能模块并将功能模块按需要组合成特定无线电系统。例如：通过可编程数字滤波器对ADC得到的采样信号进行分离；利用数字信号处理技术在数字信号处理器上通过软件实现频段（如短波、超短波等）的选择，完成信息的抽样、量化、编码/解码、运算处理和变换，实现不同的调制方式及选择（如调幅、调频、跳频和扩频等），实现不同保密结构、网络协议和控制终端等功能。可实现的软件无线电，称作软件定义的无线电。根据通信系统提供的能力，有人将软件无线电系统分为五个级别，如表1.1所示。

通常说的软件无线电，主要指级别3，即理想软件无线电。软件无线电的概念被提出以来，已经在世界范围的无线电领域得到广泛关注。软件无线电具有灵活、开放的特点，不仅用于最初的军事领域，同时也用于民用通信，特别是在移动通信中获得广泛应用。现代的SDR示例包括卫星和地面无线电、军事联合战术无线电系统（JTRS）以及几乎任何蜂窝或陆地移动无线电终端或基站。SDR的应用覆盖范围如图1.1所示。