软件无线电技术在移动通信测试领域的应用

山西信息规划设计院有限公司 牛 伟

引言

移动通信是人们生活生产中重要的组成部分，并发挥着重要的作用。随着科学技术的不断发展以及时代的不断进步，人们对移动通信提出的要求越来越高，在时代发展需求不断提高的背景下，4G/LTE/WiMax等通信制式相继应运而生，而这种多模、多频段、多功能的通信制式也给无线基站和终端的研发及测试带来了新的挑战。随着新的通信标准不断推出，再加上无线通信市场的快速变化，都在很大程度上提高了对测试的要求，而如何满足测试要求是当下移动通信企业需要重点考虑的问题。为了更好的提高移动通信测试质量和效率，就需要加强应用软件无线电技术，软件无线电技术在提高测试效率以及降低测试成本方面发挥着重要的作用。

1.软件无线电概述

软件无线电技术简单来说就是采用现代化软件对传统的纯硬件电路进行操纵和控制的无线通信。传统的硬件无线电通信设备只是作为无线通信的基本平台，而在软件无线电技术的支持下，许多通信功能都可以由软件来实现，这也是软件无线电技术最大价值的体现。软件无线电的基本思想就是将宽带模数变换器以及数模变换器与射频天线相靠，并建立一个通用开放的硬件平台，在硬件平台中利用软件技术来实现电台的各种功能模块。软件无线电技术可以通过软硬件结合使得设备、终端具有可配置的能力，在软件无线电技术的支持下，可以实现段多模式、多功能、多频的无线通信测试[1]。所以软件无线电在移动通信领域中有着较为广泛的应用，尤其在移动通信测试领域，也发挥着重要的作用。

2.软件无线电结构组成分析

想要合理的应用软件无线电技术，使得软件无线电技术充分发挥其作用，就必须对软件无线电的结构组成有所了解。软件无线电技术的基本组成包括天线、多频段射频变换器、处理器、储存器等，如图一所示，这些组成部分在软件无线电技术的应用中都发挥着重要的作用，每一个部件都是帮助无线电技术实现其所需要的接口功能的关键所在[2]。就软件无线电主要构成单元天线而言，由于软件无线电要支持多种通信标准，所以对频宽有着一定要求，目前软件无线电多采用组合式的多频段天线以此来满足在很宽的频宽内工作。就射频变换器而言，射频前段包括低噪音放大器、滤波器、功率放大器。与传统无线电相比，软件无线电的数模和模数与射频段更加接近，其中DSP/FPGA也被高速的DSP/FPGA所代替，通过结合做数字化处理，可以更好的提高软件无线电技术的有效性，进而促进软件无线电技术在应用中充分发挥其作用。在软件无线电技术支持下，不仅可以使用一个BF模块，也可以实现横跨多个频段。就目前来看，软件无线电的主要技术包括高速宽带A/D变化、并行DSP处理、职能天线技术、宽带变频技术等。软件无线电与传统无线电有较大的差异性，比如相比传统无线电而言，软件无线电具有很强的开放性和灵活性，这也是软件无线电的优势所在。

图一 软件无线电结构组成图

3.软件无线电关键技术分析

3.1 宽带A/D变换

软件无线电技术中宽带A/D变换是一项非常关键的技术内容，如图二所示，在软件无线电技术应用中，一个较为显著的特征就是数字模拟信号转换器靠近射频端，其中数字模拟信号转换器就是A/D。中频信号的带宽一般为几十兆赫兹，在中频阶段实现模拟信号数字化中，对于抽样频率、动态氛围有着较高的要求，而由于A/D变换设备容易受到不确定因素影响，所以在实际应用过程中为了保证抽样频率及动态范围，会选取2.5倍的宽带来完成信号转换[3]。就目前来看，大多数无线通信标准都工作VHF、UHF频段，如果直接进行A/D变换还存在一定的困难，所以一般都是先处理为中频输出，然后在由ADC数字化。

图二 A/D变换器电路图

3.2 数字中频技术

数字中频技术也是软件无线电中的一项关键技术。就目前来看，随着宽带无线通信技术的不断发展和成熟，对无线设备数字中频带宽和通道数的要求也在不断提高，在此背景下，DSP处理器的缺陷就逐渐暴露出来，在实际应用中DSP也无法满足相应需求，因此，引入数字中频处理是减轻DSP处理负担的关键。数字中频技术较为复杂，其中包括数字上变频、数字下变频、数字预失真等。数字上变频主要是通过插值滤波形成高速率信号，最终进行A/D变换。在软件无线电技术应用中，数字下变频是A/D变换后的数字信号处理器。

3.3 高速数字信号处理

软件无线电技术应用中，高速数字信号处理是尤为重要的组成部分，在软件无线电中，基带处理、调制解调、解码都是高速数字信号处理。近年来，随着科学技术的不断发展，高速数字信号处理技术也有了很大的进步，并且越来越成熟。在高速数字信号处理技术的支持下，可以有效满足高带宽、高速的运算处理工作需求[4]。可编程数字信号处理一般有DSP、FPGA、FIR专用芯片、储存器、接口这五个部分组成，其中DSP是核心部分，为了保证高速数字信号处理的有效性，应该根据实际应用条件科学合理选择DSP芯片。

4.软件无线电技术在移动通信测试领域的应用

随着软件无线电概念提出后，软件无线电技术受到了各个领域的关注和重视。在软件无线电技术不断发展下，软件无线电技术的应用也越来越广泛，比如在军事领域、民用通信领域、移动通信测试领域中都有了广泛的应用，并且发挥着重要的作用。

4.1 个人移动通信

近年来，随着时代的不断发展以及移动通信技术的不断进步，移动通信已经成为了人们生活中重要的组成部分，同时人们对通信技术的需求也在不断的增加。为了更好的满足人们的需求，新通信体制相继诞生，而新通信体制必然会出现与老通信体制并存的局面，这样一来就是的通信系统更加多样化和复杂化。为了使软件无线电技术能够更好的满足人们的需求，就需要寻找更加具有拓展力的个人移动通信系统。比如可以采用无线电结构的蜂窝移动通信系统，该系统就是软件无线电技术应用的体现。 该系统主要是由软件来定义功能，并且该系统对硬件的要求也比较简单。蜂窝移动通信系统在测试中的应用，首先应该对检测传播的途径与可用的传输信道进行区分，然后根据实际需求选择合适的功率与合适的信道调制，最后才能够进行发射[5]。

4.2 通信测试仪器

就传统无线电技术来说，随着时代的不断发展，以及人们对通信技术要求的不断提高，ADC、FFT硬件、DSP显然无法满足发展需求。就目前来看，虽然实时频谱仪能够实现对基带部分的数字化，但是对于移动通信测试来说确实十分不便。因此，SDR要求A/D、D/A器件尽可能的靠近天线射频端，从而实现信号更早数字化。近年来，随着通信技术的不断发展，高性能的ADC、FPGA/DSP等器件纷纷被推出，在软件无线电技术的应用下，数字中频频谱仪也得以实现。与传统中频频谱仪相比，数字中频频谱仪可以直接通过AD器件实现模数转换，同时通过使用数据处理方式，最终完成输入信号频谱计算。

4.3 军事通信

就军事通信而言，在移动通信方面需要保证海陆空三军的通信互不干扰、互不影响，因此，就必须是的海陆空三军的工作频段各不相同，对此为了更好的保证军事通信质量和效率，就需要应用到软件无线电技术。就目前来看，在移动通信领域中，软件无线电技术的应用已经十分广泛，比如在3G/4G/LTE等基站中，软件无线电技术都发挥着重要的作用。但是在不同的基站中，软件无线电技术的应用在细节上还是存在一定的差异。现如今，电子战可以说已经覆盖了整个无线频段，这样一来电子战的频段就十分宽，但是需要等待处理的信号类别也比较多，所以电子战的工作往往都是被动接受的。为了更好的提高军事通信质量，避免对军事活动造成影响，就需要研究出作战能力宽、频段宽、适应性好的波形，只有这样波形能够具有良好的适应能力以及对地方信号的识别能力。而想要满足这些就需要加强软件无线电技术的应用。

5.结束语

随着通信标准的不断提高和演进，对移动通信测试领域的要求也相继不断提高，因此，为了满足时代发展需求，更好的促进移动通信测试领域的发展，就需要加强软件无线电技术的应用，通过应用软件无线电技术可以促进移动信息测试更加规范、科学、精准，这不仅能够促进我国移动通信的良好发展，同时也能促进我国经济信息技术水平得到提高。

[1]刘佳.谈软件无线电技术在移动通信测试领域的应用[J].新通信,2018,20(2):2-3.

[2]刘睿.软件无线电技术在移动通信测试领域的应用研究[J].信息与电脑(理论版),2017(20):68-69+72.

[3]李鹏,曾令刚,杨保亮,杨守良,干红平.基于软件无线电的移动通信技术实时测试平台[J].西南大学学报(自然科学版),2016,38(7):199-208.

[4]韩健,林韬.移动通信测试领域中软件无线电技术应用[J].科技资讯,2014,12(24):6+8.

[5]巴根.浅析4G通信技术应用特点及发展趋势[J].考试周刊,2014(35):98-99.