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在需求牵引和技术推动下，认知无线电技术应运而生。认知无线电（Cognitive Radio， CR）[3～6]W概念最早由瑞典Joseph Mitola博士于1999年提出，是对软件无线电（Software Defined Radio，SDR）功能的进一步扩展。JosephM itola博士提出认知无线电的概念，最初的主要目的是想解决频谱资源的有效利用问题。认知无线电可以感知周围电磁环境，通过无线电知识描述语言（RKRL）与通信网络进行智能交流，并实时调整传输参数（通信频率、发射功率、调制方式、编码体制等），使通信系统的无线电参数不仅与规则相适应，而且能与环境相匹配，以达到无论何时何地都能达到通信系统的高可靠性和频谱利用的高效性。也就是说，SDR关注的是采用软件方式实现无线电系统信号的处理;而CR强调的是无线系统能够感知操作环境的变化，并据此调整系统工作参数，实现最佳适配。从这个意义上讲，CR是更高层的概念，不仅包括信号处理，还包括根据相应的任务、政策、规则和目标进行推理和规划的高层活动。所以，认知无线电是智能化的软件无线电。作为一种更智能的频谱共享技术，CR是具有频谱感知能力的智能化软件无线电，理论上允许在时间、频率以及空间上进行多维的频谱复用，从而大大降低频谱和带宽限制对无线技术发展的束缚，因此，这一技术被预言为未来最热门的无线技术。
简单而论，认知无线电实际上是把软件无线电与频谱监视和管理有效地结合在一起。认知无线电可以对周围的电磁环境进行扫描监视，确定频谱利用状况，选取最佳的工作体制和参数，最终建立起可靠的通信链路。从电子侦察的角度来看，认知无线电实际上就是把软件无线电与通信侦察有机地结合在一起。在认知无线电发射一方，通过对周围电磁环境的自主侦察、分析，选择最佳频段或最佳信道（无干扰或干扰电平在允许范围内）主动向接收方发送通信链路建立信号;在认知无线电的接收一方，自动截获联络信号，并对其进行分析识别和解码，一旦信号格式匹配就立即建立起通信链路，实现通信。
经过十几年的努力，软件无线电得到了快速的发展。但是，软件无线电的概念也是逐步被认识、被理解的。提出软件无线电概念的重大意义在于，它使人们的设计思路从以硬件为核心转向以软件为核心，这一设计理念已不知不觉地被现代无线电工程的各个领域所广泛接受。认知无线电又是在软件无线电的基础上提出的智能化的无线通信技术，它着力解决频谱资源的有效利用问题;认知无线电概念的提出将对现行的频谱管理体制提出挑战，并给无线通信带来新的发展空间，同时也将有力促进软件无线电的更快发展。
认知无线电可以感知周围电磁环境，通过无线电知识描述语言（RKRL）与通信网络进行智能交流，并实时调整参数（通信频率、发送功率、调制方式、编码体制等），使通信系统的无线电参数不仅与规则相适应，而且能与环境相匹配，以达到无论何时何地都能保持通信系统的高可靠性和频谱利用的高效性。对于传统的模拟无线电系统，其射频部分、上/下变频、滤波及基带处理全部采用模拟方式，对整个系统频带进行采样，即从中频（甚至射频）开始就进行数字化处理，这是软件无线电的一个突出特点。而认知无线电是建立在软件无线电的基础之上，采用了随时变化的通信协议技术，同时增加了一个新的元素――依靠人工智能的支持，感知其所在的环境及其所处位置，并在此基础上改变其功率、频率、调制以及其它参数，以求更高的
经过十几年的努力，软件无线电得到了快速的发展。提出软件无线电概念的重大意义在于，它使人们的设计思路从以硬件为核心转向以软件为核心，这一设计理念已不知不觉地被现代无线电工程的各个领域所广泛接受。认知无线电是在软件无线电的基础上提出的智能化无线通信技术，它展现了一种全新的频谱管理模式，并将自身与外部环境智能匹配，它着力解决频谱资源的有效利用问题;认知无线电概念的提出将对现行的频谱管理体制提出挑战，并给无线通信带来新的发展空间，同时也将有力促进软件无线电的更快发展。
参考文献
[1]郭彩丽，张天魁，曾志民，等.认知无线电关键技术及应用的研究现状[J].电信科学，2006（8）.
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1 软件无线电系统研究背景与现状
无线电通信在社会生活、经济发展和国防建设中发挥着极其重要的作用。近二十年来，随着微电子技术、计算机技术、VLSI技术和软件技术的飞速发展，无线电通信也经历了却日益增强；使用频段由低到高，调制方式由AM ， FM到数字调制：多址方式由FDMA到TDMA，CDMA；传递信息由电报、语音发展到数据和多媒体。无线电通信技术，尤其是移动通信技术的迅猛发展。早在70年代末英国的Romsey公司为了研究解决频谱拥挤问题的方法，制造了第一个军用“软件无线电”系统[2]。它工作在很低的频率，在中频对信号采样后送入8085处理器，用软件进行后续处理。受当时技术水平的限制，该系统结构复杂，造价昂贵，但它验证了直接对低载频信号进行采样的可行性。
软件无线电是对传统无线电通信体系结构的一次重大革新。它使通信系统摆脱了硬件结构的束缚，在系统结构相对通用和稳定的情况下，可以拓展多种服务。因此，软件无线电己成为解决不同体制之间互操作问题和开展多种业务的手段，具有巨大的商业和军事价值。目前以美国和西欧为主导的各国都在积极地致力于软件无线电技术的研究和系统的开发。
2 软件无线电模型
理想中的软件无线电平台要由几部分构成：RF模块与天线子系统AlD/A模块、由DSP芯片织成的高速处理模块。
软件无线电的基本思想是：直接对RF信号进行采样，通过加载软件模块来实现所需的功能，包括以前由专用硬件完成的信道检测、调制解调，以及编码解码等等。
3 DRM 系统的软件模拟
DRM 使用 COFDM 技术，是 OFDM 调制与信道编码的组合。所有的编码音频和相关数据，都均匀分配到多个相邻载波上，而所有载波都在分配的传输频道中。当前 30MHz 以下无线电广播频道带宽为 9/10kHz。DRM 系统可用于：1标准带宽，以满足当前规划的情况；2半带宽（4.5/5kHz），允许与模拟调幅信号联播；3双倍带宽（18/20kHz），在频率规划允许时可提供更大的传输容量。
系统的输入基本上可分为音频/数据信号和信息数据信号两大类，各有其不同的用途，所以在信号处理上略有不同，应该根据信号和节目材料的类型，选择适合的编码参数，才能达到数字 DRM 系统的信号质量。主业务信道最终要加到信道编码器中，其形成过程简述如下只能传送一套节目的单一性。
DRM 系统采用 COFDM 方案，其发射机是将语音和数据信息通过信源编码变为数字信号，然后通过信道编码有选择地加入冗余保护，再通过 OFDM 调制、上变频后发送到 DRM 广播的 MW/SW 频段。
DRM 接收机将接收信号下变频为中频信号，再进行同步、信道估计、信道解码、信源解码后得到原来的语音和数据信息。
4 DRM 系统的关键技术
信源编码主要解决数据存储、交换和传输的有效性问题，即通过对信源数据率的压缩，力求用最少的数码传递最大的信息量。
DRM 系统中应用了 SBR（频带恢复）技术，它是一种在低比特率下获得完全音频带宽的音频编码增强方法，可与 AAC 和 CELP 联合应用，构成目前能力最强的压缩方法。使用 SBR 的目的是重建音频信号中被编码器丢失的高音段。为了更好地实现这个目的，需要在音频比特流中传送某些边信息。SBR 可以将普通低比特率编解码系统带宽提高到等于或大于模拟 FM 音频带宽（15kHz）。在语音编码时，SBR 还可以提升窄带语音编解码系统性能，给播音员提供 12kHz 的音频带宽，用于多语言广播等。由于多数语音编解码系统都是窄带的，SBR 的重要作用不仅在于提高音质，而且可用于提升语音的清晰度和语音的可懂度。
OFDM 技术对频率偏移非常敏感，这种频率偏移是由于信道的多普勒频移和振荡器的不稳定，破坏了接收端各子载波间的正交性。频率偏移会造成 ICI，而采样时刻不准确的后果是 ISI，严重时接收机将完全不能识别调制在原信号中的信息。OFDM 系统对时域偏差的敏感性要比单载波系统好一些，但是，频域上频率的很小偏移却会产生很大的误码率，因此，如何精确估计频偏非常重要可以人为在发送端加一些辅助序列，使得接收端能够基于最大似然法正确估计时域偏移和频域偏移。
5 DRM 系统的虚拟无线电仿真
1992年5月，美国Mitre公司提出了软件无线电的概念，即由硬件作为无线电通信的基本平台，而把尽可能多的无线及个人通信的功能用软件来实现。软件无线电系统具有结构通用化、功能灵活、系统改进和升级方便，以及可对不同无线电系统进行互操作的优点，其优势主要体现在以下几点：
1.系统结构可实现通用，功能实现灵活，系统的改进和升级很方便；
2. 提供不同系统互操作的可能性；
3. 系统采用模块化设计思想，模块具有很强的通用性，能在不同系统间复用；
4. 一般而言软件开发周期较短，能快速跟踪市场变化，成本也会降低。
总之，本章在前面研究的基础上，根据 DRM 标准，开发出了 DRM 系统虚拟无线电中频仿真软件，将DRM的COFDM基带信号调制到中频上，为DAMB发射机和接收机的实体设计，提供了一个很好的仿真与测试平台。
软件无线电是对传统无线电通信体系结构的一次重大革新。它摆脱了硬件体系结构的束缚，是解决不同通信体制之间互操作问题和开展多种业务的最佳途径，具有巨大的商业和军事价值。开发虚拟无线电系统可以快速建立软件无线电原型系统，促进对软件无线电体系结构的深入研究，因而具有理论和实践上的双重意义。
参考文献
[1]樊昌信等，通信原理，第4版，国防工业出版社，2001年3月
[2]李栋，DRM 接收机技术，广播和电视技术，2003 年第 9 期
[3]郑蜀光，DRM 技术介绍，广播和电视技术，2003 年第 5 期
[4]罗琳、吴乐南，基于虚拟无线电平台的AM广播接收系统，电子技术应用，1999年10期
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2.1GPP波形组件划分
组件化的波形开发是软件无线电的一个重要技术优势[4]，是提高波形可移植性，提升硬件资源使用效率的技术基础，对于提高波形开发的模块化程度，加速新波形的开发进度都具有十分重要的作用。一般来说，GPP上的组件包括但不限于逻辑链路层组件和无线网络层组件。
2.2GPP硬件抽象层的设计
硬件抽象层为各异构处理器上的通信波形组件屏蔽与硬件相关的接口，做到通信波形与硬件平台的分离[5]，实现通信波形的跨平台快速移植。在GPP上，硬件抽象层与波形组件之间通过CORBA进行交互。GPP硬件抽象层也实现了核心框架的逻辑设备(CF::Device)接口[6]，还封装了接口、控制、路由表维护、中断管理及标志位管理等功能模块。
2.3GPP通信波形组件的设计
这里以无线网络层组件为例进行介绍。无线网络层组件端口示意图，User即无线网络层组件的使用者，可以为逻辑链路层组件或使用无线网络层组件的其他组件。WirelessNetDataConsumer继承自OctetStream接口[7]，通过该接口获得上行和下行数据。WirelessNetControl继承自Resource接口，实现通信波形的参数控制和状态监控。WirelessNetCtlConsumer接口为无线网络层组件控制接口，实现一系列的参数配置工作。
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软件无线电是近几年在无线通信领域提出的一种新的通信系统体系结构，其基本思想是以开发性、可扩展、结构最简的硬件为通用平台，把尽可能多的通信功能用可升级、可替换的软件来实现。这一新概念一经提出，就得到了全世界无线电领域的广泛关注。由于它所具有的灵活性、开放性等特点，不仅在军、民无线通信中获得了应用，而且还被推广到其它领域。
FPGA (现场可编程门阵列) 是上世纪80年代中期出现的一类新型可编程器件。应用FPGA设计功能电路时，可以让人们的思路从传统的以单片机或DSP芯片为核心的系统集成型转向单一专用芯片型设计。FPGA技术的发展使单个芯片上集成的逻辑门数目越来越多，实现的功能越来越复杂，人们通过硬件编程设计和研制ASIC，可以极大地提高芯片的研制效率，降低开发费用。
基于上述优点，用FPGA实现软件无线电发射机，不仅降低了产品成本，减小了设备体积，满足了系统的需要，而且比专用芯片具有更大的灵活性和可控性。在资源允许下，还可以实现多路调制，并能对每一路发射信号的幅度和相位进行细调，这也是实现3G智能波束跟踪算法的基础。
本文在设计上使用了基于多相滤波和单MAC的成形滤波器和高效CIC插值滤波器，充分考虑了性能和资源占用率的关系，并用MATLAB仿真出各模块最佳的输入输出位数，从而实现了资源占用最少而性能最佳的目的。整个设计利用安立公司的PHS专用测试仪MT8801C对其频谱、眼图、星座图和其它各项发射指标进行测试，均达到或超过专用TSP芯片AD6623的效果。
为了满足系统对邻道干扰的要求，设计中采用了4级级联的CIC插值滤波器，插值因子D＝40。由于CIC滤波器的系数全为1，设计中只需要加法器、减法器和延时单元，而无需乘法器，这对于提高实时性、降低占用资源大有益处。为了便于实现，同时又保证每一级都不溢出，加减法器的输入输出位数均采用全精度。此外，为了改善FPGA的时延特性，提高系统的时钟频率，设计采用了流水线技术，在各级积分器之间插入寄存器。
4.NCO的FPGA实现
图2中的NCO实际上是一个10.8M载波产生器。用38.4M的时钟来分别采样10.8M的余弦波和反正弦波得到离散值 cos (2π×10.8n/38.4)和-sin(2π×10.8n/38.4)，其中n为非负整数，可以看出这些值具有周期性，周期为32。我们把cos(2π×10.8n/38.4)和-sin(2π×10.8n/38.4)(0≤n≤31)这32个数量化后存入ROM，用38.4M时钟把这些数循环读出，即得到所需的正交数字载波。
除了上述的模块外，还有乘法器和加法器模块，分别用来实现频谱搬移和I、Q的合并，它们与其他模块配合，共同完成整个调制和数字上变频。
本设计选用的FPGA芯片为xilinx的xc2s200e-6pq208，以下是ISE工具产生的布局和布线报告，为单路调制的资源占用情况：
五、结论
由以上的实测数据可以看出，本设计用了871个slice，完成整个调制和上变频过程，调制的矢量误差约0.7％，邻道干扰值约-60 dB，结果令人满意。另外，本设计是基于PHS系统的π/4 DQPSK调制，实际上只要改变里面的调制映射和成形滤波模块，就可以实现其它各种数字调制，满足不同通信系统的要求，具有通用性，是对软件无线电思想的一个小小尝试。
参考文献
［1］郭梯云，杨家玮，李建东.数字移动通信信［M］.北京：人民邮电出版社，2000.
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1无线电的发展历程
无线电的发展过程是:模拟电路发展到数字电路;分立器件发展到集成器件;固定集成器件到可编程器件;小规模集成到超大规模集成器件;单模式、单波段、单功能发展到多模式、多波段、多功能;各自独立的专用硬件的实现发展到利用通用的硬件平台和个性的编程软件的实现。20世纪80年代,随着移动通信系统的领域的扩大和技术复杂度的不断提高,为了克服技术复杂度带来的问题和满足应用多样性的需求,特别是军事通信对宽带技术的需求,提出在通用硬件基础上利用不同软件编程的方法--软件无线电,把无线电的功能和业务从硬件的束缚中解放出来。
在1992年5月在美国通信系统会议上,Jeseph Mitola(约瑟夫•米托拉)首次提出了“软件无线电”(Software Defined Radio,SDR)的概念。1995IEEE通信杂志,出版了软件无线电专集。同年美国军方提出了军用的Speakeasy计划,即“易通话”计划,这个计划主要目标是设计美军新一代无线电战术电台,这种电台具有多种模式、多种速率、多种调制方式,多种接口方式和多种信息安全方式。软件无线电在过去的几年中从军方的研究逐渐被民间商用移动通信领域所重视,特别是多频段、多用户、多模式兼容及互联系统,对于未来移动通信技术特别是在我国3G通信之中的运用将会起到很关键的作用。
2SDR的概念、体系和特点
软件无线电是在一个开放的公共硬件平台上利用不同的可编程的软件方法实现所需要的无线电系统。理想的软件无线电系统是一种全部可软件编程的无线电,并以无线电平台具有最大的灵活性为特征。全部可编程包括射频波段,信道接入方式和信道调制。
理想的软件无线电主要由天线、射频前端、宽带A/D和D/A转换器、通用或专用数字信号处理器以及各种软件组成。理想的软件无线电的组成结构如图1所示:
图1 理想的软件无线电系统
SDR的特点
(1) 可重构性,即系统功能随着需求而改变的能力。软件无线电必须在软件和硬件两方面都支持系统重构,才具有通过改变所运行的软件来定义系统功能的能力。
(2) 灵活性。即系统在不改变软件和硬件结构的条件下,对可重构的适应能力。软件无线电必须能够被精确配置成各种不同的虚拟设备,还要支持不断涌现的新技术和新功能。
(3) 模块化。即将定义系统的各个任务分解为相互独立的软件和硬件模块,这些模块通过接口以逻辑的方式连接起来形成所需要的系统功能。
3SDR在3G中的关键技术及发展趋势
3.1A/D转换技术
软件无线电的信号接收原理如图2.天线接收信号经放大,滤波和混频将射频(RF)信号变换到中频(IF),经过一级抗混迭带通滤波后由A/D转换器在中频进行A/D转换,在由数字下变频器(DDC)将IF抽样信号变换为DSP芯片可直接处理的数字基带信号,DSP完成各种所需的信号处理,并将处理结果送至用户终端。发射过程与此类似,DSP处理后的信号经插值处理变换到IF,再经过D/A转换,IF/RF变换后由天线发射出去。
图2基于软件无线电的信号接收原理
根据Nyquist采样定理:采样速率至少是模拟信号最高频率的2倍,才能保证原信号被无失真的还原。因此要求大输入信号的带宽需要A/D转换器有很高的采样频率.另外,有多路信号间的远近效应而要求A/D转换器有很大的动态范围和取样精度。目前基于软件无线电的采样技术有:过采样技术、正交采样技术、带通采样技术、并行A/D转换技术。其中过采样技术不仅可以降低前级混叠滤波器,也可以有效提高A/D转换的信噪比。而并行A/D转换采样可以有效提高采样分辨率。
不管采用哪一种采样技术,采样频率越高,可恢复的带宽潜力越大。因此软件无线电技术实现的难题和关键点就是A/D转换器的速率和动态范围。理想的SDR,A/D变换器的动态范围应该在100-120db或者16-20位。最大输入信号频率在1Ghz和5GHz之间。但是以现在的技术发展水平,不可能达到这个要求。目前A/D转换器的发展趋势是低功率损耗的单片A/D转换器,但是其分辨率的进步相对于采样速率的进步要缓慢的多。但是随着现代科学技术的进步,将超导和光采样技术应用于A/D转换器,已经成为未来的发展趋势,其中“快速单通量”RSFFQ是最具突破性的一项技术,该技术基于超导基本量子机械特性,说明了离散的量化形式中存在着磁通。在该技术中,单磁通量子脉冲代表二进制值。因为一个完整的单磁通量子代表一个脉冲,所以这种技术的性能受到输入信号最大转速率的严格限制。因此可以通过对处理速度与分辨率进行折衷的方法来达到最佳技术性能。
3.2高速处理模块DSP或FPGA
SDR能否有效实现取决于高速处理模块的数据处理速度和精度。传统的无线电设计可采用ASIC、DSP和FPGA器件的组合加以实现,而在软件无线电设计过程之中 ,DSP、FPGA和ASIC之间的功能划分也在发生变化。ASIC逐渐提供更多的可编程功能,而DSP和FPGA则开始具备ASIC的传统处理功能,三者之间的界限正变得日益模糊。因此,设计人员在设计软件无线电时,通常参照以下原则:(1)ASIC只需提供可以接受的可编程性和集成水平,通常即可为指定的功能提供最佳解决方案。(2)FPGA可为高度并行或涉及线性处理的高速信号处理功能提供最佳的可编程解决方案。(3)DSP可为涉及复杂分析或决策分析的功能提供最佳可编程解决方案。例如?北京艾科瑞德科技有限公司于2007年推出的应用解决方案FFT-SDR-V4。它采用了美国德州仪器公司最高运算能力的DSP和Xinlinx高容量的FPGA(2000万门),解决了软件无线电发展中的瓶颈技术―信号处理的运算能力问题。
FFT-SDR-V4高性能软件无线电解决方案集成了4路实时信号采集通道(每个通道105M, 14bit)和2路信号生成通道(每路160M, 16bit);同时配备了2颗Xilinx XC4VLX60 FPGA(800-2000万门)和TI TMS320C6416(1G)高速DSP芯片共同构成了高速实时信号处理单元;标准cPCI接口,兼容PCI2.2 64位/66MHz;6U标准尺寸;这些结构提供了强大的实时信号吞吐、处理和传输能力,是当今软件无线电的最佳解决方案之一。
4SDR在3G中的应用前景
随着近年来软件无线电技术的高速发展和逐渐成熟,全软件无线电将占据未来移动通讯系统的核心位置,因为它可以使系统开发者完全通过软件来灵活地配置和升级无线通信系统,从而降低成本和更加快速地应对市场的变化,例如从EDGE 升级到EDGE Evolution。Octasic公司近期公布了它的首款基于软件无线电平台的GSM,EDGE 和EDGE Evolution 的基站收发机(BTS)解决方案Vcolla-BTS,该产品应用了该公司突破性的数字信号处理技术。而英飞凌科技股份公司近日与SkyTerra和TerreStar 网络公司联合宣布共同开发全球首款基于英飞凌的创新软件无线电(SDR)技术的多制式移动通信平台。这种突破性技术能够让用户采用成本相当于陆地蜂窝移动通信终端的大众市场手机,在北美地区随时随地建立通信。基于SDR技术的卫星―陆地手机,可支持多种蜂窝和卫星通信制式,其中包括GSM、 GPRS、EDGE、WCDMA、HSDPA、HSUPA和 GMR1- 2G/3G等。
SDR使得系统具有灵活性和适应性,能够让不同的网络接口和空中接口共存,能够支持采用不同空中接口的多模式手机和基站。随着SDR和3G技术的不断成熟,在不久的将来,新一代移动通信技术可以提供更有效的多种业务,最终实现商业无线网络、局域网、 蓝牙、广播、电视卫星通信的无缝衔接并相互兼容。
参考文献:
[1]杨小牛等.软件无线电原理与应用[M].北京:电子工业出版社,2001.
[2]姜宇柏,游思晴. 软件无线电原理与工程应用[M].机械工业出版社,2007
[3]陶然等.多抽样率数字信号处理理论及其应用[M].北京清华大学出版社,2007.
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正如我们每天所看到的电视节目就是从电视台通过数字信号的形式进行制作、传输、 播放等步骤，这样的形式我们称之为数字广播 .数字广播又分为三种，分为地面数字广播、卫星数字广播、网络数字广播。
（一）数字音频广播。数字音频广播是起源于20世纪60年代，表征着数字信息在我国的开始得到应用和发展，它采用了数字编码、数字调制等技术实现对广播的数字化，而且产生的效果要比模拟信号强上数百倍，取得的效果显而易见，正是由于这种质量的提升才使得数字信号的应用更加的被大众所接受，而且需求比较大，所以使得其不仅仅提供音频服务，同时向其他的媒体产业提供服务，这种广播也渐渐的成为世界上发展的潮流。
（二）数字电视广播。数字电视广播是在数字音频广播出现后产生的新型广播技术，它起源于20世纪70年代，随着数字化电视广播的不断发展，衍生出了电视节目的录制，发射和接收，也就是我们现在看到的数字电视，这是一个全新的技术，它具有一些特殊的优势，比如说抗干扰能力强、频率资源利用率高等，数字电视的发展是在原有的模拟信号电视的基础上改进的，数字信号电视的发展好坏在很大程度上关系着这个国家数字广播电视产业的发展程度，也标志着这个国家数字技术水平，所以说要重视数字电视的发展，同时也要最大程度上的汲取新的技术手段来不断地完善该技术。
（三）网络广播。网络广播在我们目前的生活中占据了很大一部分比例，扮演着不可替代的角色，网络广播在近几年发展的势头较为迅猛，这和它所具有的特点有很大的关系，首先占用的资源比较少，开办的门槛比较低，这也是它迅速发展的重要因素之一，另一方面，也正是由于这种原因导致了市场上缺少真正的专业人才，所以视频制作也是很难找到让观众津津乐道的好视频，所以一些网站在商业上也是非常的慎重。
二、软件无线电技术
（一）软件无线电技术的概念
软件无线电技术的基本概念是将开放的，通用的，可扩展的硬件作为无线通信的作用平台，通过这个平台实现更多的无线和个人通信功能，尽可能多的来实现应有的价值。如果要是将无线通信的各种功能都用软件来代替，应该注意一些可能发生的状况。
1. 软件无线电技术同样需要硬件，并不是不需要，而是将硬件作为了一个平台，将这个平台模板化，分为更多的形式来进行体现，一个典型的软件无线电平台是有模板化这样的体现，它可以将这个平台分为很多的版块，比如把硬件单位划分为射频、中频和基带等层次，在各个层次之间通过总线来进行连接来实现各个层次之间的联系。
2. 软件无线电并非软件控制得数字无线电，这两者存在着很大的区分，二者的最终目的不相同，软件无线电技术的最终目的则是通过软件实现各种功能从而达到通信系统摆脱硬件系统的束缚，使系统的升级或者改进都是非常的方便，各个系统之间的联系也更加的紧密。但是数字无线电并不能做到这一点，它只是通过自己的各个功能来使硬件与系统之间的联系更加地相互依赖。
3. 软件无线电技术面临的首要问题就是对工作频带内的信号进行数字化，目前由于技术的限制，还无法在射频阶段进行对信号进行数字化处理，在目前的水平内可以再中频阶段进行信号的处理。
三、软件无线电技术在数字广播中的应用
随着科技高速的发展，软件无线电技术正在改变人类的广播通信的传统形式，在软件无线电技术和数字广播中它的基础方式就是数字信号的处理。数字信号的处理可见占据很重要的地位，它包含了数字的信号处理和数字系统，在这些年以来，数字信号的处理已经取得了飞速的发展，已经能够应对比较复杂的运算，甚至能够运算复杂的模拟信号，另外，使用数字信号处理具有很大的优势，首先我们可以发现它具有很大的灵活性，为了实现不同的用途，达到不同的功能，我们可以很随意很简单的就把一个数字信号系统通过软件进行升级，从而达到我们的目的。另外它还具有可重复性，一个系统它能很精确的进行复制。此外它还具有复杂性，它可以完成语音识别和图片压缩这些功能且在便携的装置上完成。另外它还可以完成一些数字信号算法，更重要的一点是它的稳定性特别好，有很好的可靠性，所以它不会出现因为元件的老化而出现数据漂移的状况。
在数字广播的发展历程中，软件无线电技术无疑是给它注入了新鲜的血液与活力，我们可以了解到软件无线电是基于总线连接方式的模块，每一个模块除了具有处理单元和存储单元外，还应具有总线接口单元，所以软件无线电的硬件平台具有一些优点：
（1）它具有很高的灵活性，它含有很多的不同的功能模块，正是由于这些不同功能的模块，所以通过它们之间的不同组合就得到了不同的系统，用来完成不同的工作。
（2）它具有开放性，软件无线电采用了标准的总线接口方式，在进行组装的时候它不必采用一定厂家的生产，少了很多的束缚，只要是能够符合国家规定的标准即可，这样就大大的缩短了生产的周期，同时也由于这种开放性，也大大的降低了投资的风险性。
（3）它在进行功能扩展的时候比较方便，由于各个模版之间联系不是很大，所以它在增加或者减少功能的时候对其他功能产生的影响微乎其微，这也大大提高了稳定性。 在我们的工作中也能减少很多的不必要的麻烦。
四、结 语
在这个信息化高速发展的时代里，数字广播扮演者不可替代的作用，而软件无线电技术作为数字广播中的新鲜血液，还需要我们付出很多的努力去将这两者进行融合交汇。数字广播充斥着我们生活的各个角落，在这样的潮流和趋势下我们必将努力的顺应时代的发展，不断地去汲取新的技能去充实着自己，同时也会将这些新兴的技能融入到我们的应用中去，就好比数字广播中的软件无线电技术，虽然过程会很艰辛，但是我坚信，通过我们的不断努力，软件无线电技术在数字广播中的应用必将是一条康庄大道。我们也充满信心的迎接这个时候的到来。
参考文献：
[1] 张公礼著.全数字接收机理论与技术[M]. 科学出版社， 2005
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（1）面板接口模块主要完成通信系统基带收发处理模块与面板之间的信号接口，面板上的信号通过面板接口模块连至基带收发处理模块，面板接口模板硬件上是紧贴在机箱面板的前接口板。
（2）基带收发处理模块是整个系统硬件平台的控制核心和基带收发处理通道，其任务包括信道编译码、交织与去交织、组帧与拆帧、调制与解调、信号采集、同步与定时跟踪等功能，同时还控制系统协调工作。
（3）模拟电路模块主要完成系统基带信号与模拟中频的接口电路。模拟中频接口电路主要包含放大电路、混频电路、滤波电路等，主要完成以下功能：发送时完成放大功能，频合输出的模拟信号经模拟中频接口电路放大后送至RF模块；接收时将射频模块送来的中频信号与频合输出的本振信号混频，经过低通滤波后送至基带收发处理模块。
（4）RF模块：在发送时，RF模块主要完成混频、滤波、功率放大后变换到射频发送出去；在接收状态，RF模块主要完成低噪声放大，高灵敏度接收并将射频信号变换到中频送到模拟电路模块。
（5）电源模块是一个比较独立的部分，主要为各个插板提供模拟电源与数字电源。
二、基带收发处理模块设计
基带收发处理模块是整个系统硬件平台的控制核心和基带收发处理通道，为了便于系统改进与调试，系统基带的硬件平台设计基于软件无线电的设计思想。该系统可以很方便地通过算法改进，实现多种不同调制解调方法、不同纠错编码方式、不同的分集合并方式等。
基带收发处理模块包括的主要硬件单元有：DSP分析处理模块、A/D变换器、FIFO、FPGA、EPROM、晶振及其驱动电路等。同时基带收发处理模块还包括以下接口信号：与终端的数据与控制信号线接口、与面板的接口信号、与模拟电路模块的接口信号（I，Q两路的模拟信号），其组成框图如图1所示。
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本文说明多重标准车用数字无线电接收机概念如何应用于七种数字无线电标准：数字调幅广播(DRM)；DRM+；数字音频广播(DAB)；DAB+；地面数字多媒体广播(T－DMB)；高清调幅广播(HD－radio AM)；高清调频广播(HD－radioFM)。
在可行并且高效的情况下，接收机使用针对每个数字无线电标准的完全嵌入式软件来实施数字信号处理技术，如滤波、解调、同步、纠错等。
sDR作为一个协处理器与汽车DSP系列配合使用，可用于超高品质的AM／FM接收和音频后处理。专用汽车DsP可提供高集成、强大、经济的模拟与数字解决方案，尤其适合汽车行业应用。配合汽车DSP系列的协处理器概念如图1所示。
协处理器概念加上高效数字无线电接收方案，使汽车DSP经过实际验证的高性能AM／FM接收性能进一步得
到扩展，可提供高性能、灵活、高效的SDR并支持相同数字无线电标准的多个接收机，用于背景扫描、多音频，数字应用和视频应用。
数字调幅广播
数字调幅广播(DRM)是一种适合30MHz频率以下的中、短、长波数字无线电系统。它具有近FM的音响品质，以及数字传输使用方便的特性，在AM方面的改进也很突出。
DRM系统采用编码正交频分复用(cOFDM)技术。所有由数字编码音频产生的数据以及相关的信号数据均被分发，以跨越大量紧密排列的载波进行传输。所有载波均包含在传输信道中。采用时间和频率交织的方法来减轻多径干扰所造成的衰减。OFDM和编码的各种参数均可以更改，使DRM可以在很多不同的传播环境中顺利工作。
DRM的最大比特率是72kbps。
DRM系统利用MPEG-4高效高级音频压缩(HE-AAC+v2)，以低数据率提供高音频质量。此外，码激励线性预测编码(cELP)和谐波矢量激励编码(HVXC)语音压缩算法则以更低的数据率提供仅语音编程，如图2所示。
DRM+
DRM+表示DRM的后续开发，它是波段Ⅰ和波段Ⅱ(FM波段)中数字无线电传输的标准。并且，OFDM可提供高效频谱利用和无干扰移动接收。凭借其95kHz带宽，DRM+适合欧洲使用的100kHzFM模式，因此可以在波段Ⅱ的各个频段中传输。
最大有效数据率高达每多路186kbps。采用MPEG-4 HE－AAC+音频压缩可以将最多4种不同的音频流，包括另外的数据服务，甚至是视频流集成到一个DRM+多路复用器上。该系统的总体视图与DRM的相同，即DRM+可“平稳”集成到DRM中。
数字音频广播
在20世纪80年代晚期设计数字音频广播(DAB)系统时，最初有五个目标：提供CD品质的无线电广播；提供优于FM的车内接收品质；更有效地使用频谱；允许通过电台名称而不是频率来调谐；最后是允许传输数据。
均源于DAB的DAB+和T-DMB已经集成了MPEG-4 HE-AAC+v2音频压缩和带额外交织的Reed－Solomon纠错编码技术。
DAB+
DAB和DAB+之间的主要差别在于，DAB数字无线电广播采用MPEG-2 Audio Layer Ⅱ音频压缩技术，而DAB＋采用MPEG－4HE-AAC+V2音频压缩技术。
HE-AAC+v2是AAC核心音频压缩的扩展集。此扩展集结构允许使用三个依赖于比特率的选项：普通AAC，用
于高比特率；AAC和频谱带复制(sBR)，即HE-AAC，用于中比特率；AAC、SBR和伪立体声(Ps)，即HE-AAC+v2，用于低比特率。
每个音频超帧都在能够实现重新配置同步与管理的五个连续逻辑DAB帧中传送。
源自原始系统Rs(255、245、t=5)的Reed-Solomon RS(120，110，t=5)截短码应用于每个音频超帧的110字节部分，以生成一个错误保护包。外部(解)交织器可被120列的区块(解)交织器视为一行。DAB+系统的框图如图3所示。
T－DMB
根据ETSI EN 300 401标准，T-DMB也是基于传统的DAB传输系统。这意味着通过向现有DAB系统增加一个T－DMB视频编码器，DAB传输即可用于T－DMB传输。由于在同一个系统上提供T－DMB和DAB，因此T－DMB设备不仅可以接收T-DMB多媒体服务，还可接收DAB音频服务。
T－DMB针对音频服务使用比特分片算术编码(BsAc)或者HE－AAC＋v2音频编码，针对视频服务使用高级视频编码(AVc)，针对交互式数据相关服务使用二进制格式场景(BIFS)。
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这种提高的复杂性不仅带来了RF设计挑战，也改变了RF测试的特点。必须使用超出传统RF发射机一致性测试的测量功能，检验SDR发射机的性能。仅仅通过一致性测试并不能保证器件正确工作，也不能为保证产品质量提供经济的手段。SDR发射机必需满足大量的系统要求，包括在以前的要求基础上增加的新要求。更重要的是，这些发射机将利用固有的智能和灵活性，动态适应当前条件和要求。这些复杂的软件控制的变动通常会导致毛刺、间歇性干扰、脉冲畸变、数字到RF耦合及软件相关的相位误差。
为真正解决这一系列新的瞬变现象和新问题，SDR系统设计人员必须同时在时域和频域中全面分析和检定自己的系统。在系统参数随着时间变化时，使用DPX可以随时发现反常的信号事件和非线性器件行为，显示实际RF信号表示。必需执行选频触发，确定瞬变事件发生的时点。必须执行多域时间相关分析，确定每个问题的具体成因。此外，把整个事件无缝捕获到存储器中对后续深入分析具有重要意义，因为很难重建发生触发的条件。这些检验信号性能随时间变化的高级调试方法与传统静态一致性测试相结合，对有效执行SDR测试至关重要。
收发机测试
以SDR收发机为例，发送组件可能包括功放器、滤波器、混频器、DAC、频率振荡器和DSP电路。其它组件可能包括低噪声放大器、混频器、ADC、频率振荡器、DSP和控制电路。
图1是收发机简化的功能方框图，其中没有数字中间频率(IF)或数字RF。注意，这个图中的每个方框可以通过软件控制。
图1：典型SDR收发机实现方案的功能方框图和测试设置
检验典型SDR收发机的性能要求采用综合测试战略，把沿着发送/接收链不同点上进行的测量关联起来。例如，可以通过卓越的实时信号分析仪(RTSA)的频率模板触发(FMT)捕获间歇性信号。RTSA可以使用频率模板违规，然后触发逻辑分析仪和示波器，允许用户查看相关信号的数字特点和模拟特点。通过使用这种方法，设计人员可以确定逻辑电路或模拟控制电压中是否发生与频域违规相关的某个事件。除通过高级触发弥补数字/RF鸿沟外，顶级RTSA可以在相关的时域、频域和调制域中分析和显示信号。
超越固态一致性测试
SDR测试本身包括传统发射机测试。无线电每种不同的可能配置都必须符合传统规范，如占用带宽、通道功率和邻道功率。对采用时分双工或时分复用的系统，存在着定时要求，如上升时间和下降时间。对跳频系统，可能同时有与跳频PLL系统有关的频域和时域指标。与传统发射机不同，SDR器件必须在更加广泛的工作模式下通过这些测试，这提高了一致性测试的复杂性。
调制质量测量也是一致性测试的重要组成部分。对数字调制的信号，其通常包括误差矢量幅度(EVM)或相关功率(RHO)测量。此外，支持模拟模式的SDR设计必须通过一致性测试。调制质量既是一致性测量指标，也是系统性能问题。EVM差会降低数据速率、语音传输清晰度和发送范围。EVM指标还可以洞察潜在的发射机问题。基于这些原因，EVM是调试SDR时首先要考虑的指标之一。
遗憾的是，单纯的一致性测试并不足以保证SDR正常工作。为实现网络灵活性，每个SDR器件必须随时间变化来改变重要的工作参数，以跟上网络需求。当然，所有这些变化都由软件控制的收发机硬件实现。因此，帮助捕获可能的RF毛刺、瞬变和其它异常事件的工具至关重要。确定哪个组件导致了问题也是一个重大任务，要求采用全面的调试战略。为使器件和网络正常运行，必需考虑新的测试方法，帮助检定和分析SDR RF链路怎样随时间变化。
领先的RTSA为SDR调试提供了强大的功能。首先，必需发现物理层中存在的问题。这些瞬变事件发生得可能非常快，在其随时间变化时，当前的RTSA使得设计人员能够在频域中观察到这些事件。在使用RTSA发现异常信号行为之后，用户可以在时间相关的多个域中触发、捕获和分析相关信号。这种超越纯粹一致性测试的能力对检定和调试动态信号必不可少。
跳频和发射机测试
许多系统中都使用跳频，包括软件定义的系统，以避免检测、拥堵和干扰，改善拥有多路径和衰落的环境中的性能。跳频在广泛的频率上扩展信息。这提高了系统的强健性，因为频率相关误差(如干扰或衰落)只会导致部分数据丢失。通过增加前向纠错编码、隔行扫描及混合ARQ重传等技术，可以有效恢复在跳拥堵过程中丢失的数据。
图2：110 MHz跨度的数字荧光显示技术，显示了2.4 GHz ISM频段。这里的信号与图3中显示的信号类似。现在使用数字荧光和Max Hold轨迹显示信号，可以看到真正信号行为的实地RF表示
除常见的跳定时、频率稳定时间和幅度稳定时间测量外，还可以使用多种其它测量，使用RTSA调试跳频无线电。跳频涉及频域、时域和调制域交互。能够以相关的方式显示这3个域在调试SDR器件中提供了宝贵的工具。
图2是蓝牙器件跳频的数字荧光显示画面。传统上一直用于高级示波器的DPX数字荧光显示技术已经应用到RF领域中，部分RTSA现在已经采用了这种技术。DPX第一次允许用户查看“生动的RF”信号，为查看RF信号行为提供了无可比拟的能力。
在图3中，显示了一个蓝牙信号。RTSA的频谱图(右下方)显示了频率行为随时间变化情况。可以看出，在这些跳周围有很高的频谱能量。在这种情况下，在发生跳频时，发射机可能会干扰相邻器件。捕获跳频使用的仪器必需有足够宽的实时带宽，以捕获大部分跳序列带宽及其周围发生的频率散射。
图3：蓝牙跳序列，包括(从左上方顺时针方向) 110 MHz跳序列的频率对时间、包括某个时点上红色频谱图轨迹的频谱、功率对时间概况和频谱图
尽管蓝牙不一定使用软件无线电实现，但它可以很好地说明在试图实现跳频系统时面临的挑战。对大多数跳频系统来说，能够测量每个跳频十分重要。例如，蓝牙规范要求79个跳频中的每个跳频(1 MHz通道间隔)位于特定值的75 KHz范围内。这保证不同制造商的器件之间正确互操作。对这一测量，用来测量跳序列的仪器必须涵盖整个跳频范围。在2.4 GHz ISM频段中，顶级RTSA的110 MHz实时带宽足以涵盖整个83 MHz频段，同时还会检查带外干扰。
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随着社会的发展，无线电频谱已经成为无线通信领域极为重要的资源。伴随社会无线通信业务的极速增长，当前无线电频谱资源已经接近匮乏。频谱资源的高效利用作为无线通信技术当前亟需解决的问题，同时其也成为制约无线通信发展的阻碍。基于无线通信技术的需求和科技的进步，认知无线电技术由此产生，其能够对周遭电磁环境进行感知，同时通过无线电描述语言与通信网络进行交流。认知无线电通过参数的调整，将环境与无线电参数进行匹配，以确保通信系统的可靠性及频谱资源的高效利用。
1 认知无线电的概述
1.1概念
针对于认知无线电的概念解释，其中最具代表性的是Mitola、FCC、ITU-WP8A及John Notor等人和组织提供的认知无线电概念。
Mitola认为认知无线电是为保障个人无线数字助理及网络侦测用户需求且为这些需求提供适合的无线电资源，认知无线电是软件无线电的一种，同时综合应用软件、应用界面及认知等性能[1]。
FCC将认知无线电定义为通过运行环境的改变来控制发射机参数的一种无线电[2]。
ITU-WP8A将认知无线电定义为能够感知并了解操作环境，自主调整操作参数的一种无线电。
John Notor认为软件无线电不是实现认知无线电的必须条件，同时认知无线电不是软件无线电的发展，两者间属于重叠关系[3]。
1.2特点
（1）认知能力。认知无线电能够由工作环境感知到周遭信息，由此来标识频谱资源的使用状况，由此来重新选择频谱资源的适应工作参数。根据瑞典皇家学院使用的认知循环得知，认知无线电的任务主要包含三个方面：频谱感知、频谱分析及频谱判定。其中频谱感知主要用来检测可使用频段及频谱空穴现象；频谱分析主要用来分析估计频谱获取的频谱空穴特点；频谱判定主要根据频谱空穴的特征及用户的需要进行传输数据的选择。
（2）重构能力。认知无线电能够通过当前动态编程的改变从而使用不同无线传输技术来接收输出数据，基于对频谱授权用户进行干扰的基础，使用授权系统中的闲置频谱为用户提供极为可靠的服务，以上便是认知无线电重构内容的工作核心。当频谱被指定用户使用的时候，认知无线电能够通过两种应对方式进行解决：一是切换到其他空闲频段进行通信；二是继续使用此频段，但要通过改变该频段的发射速度及调制方案来避免对用户造成通信干扰。
（3）两种无线电之间的关系。软件无线电系统内部的A/D及D/A完全变更至中频，通过对系统进行采样，由中频进行数字化处理；认知无线电技术基于软件无线电采用通信协议技术，同时增加人工智能的支持，对其自身环境感知极为敏感，并能根据环境合理调整通信功率、频率及其他参数[4]。软件无线电系统具有较高的灵活性，但较于认知无线电缺乏一定智能。认知无线电能够自适应频谱环境，而软件无线电能够自适应网络环境。
2 认知无线电研究现状
2.1 DARPA
美国国防研究计划局已经对频谱资源的有效利用展开研究，关于XG计划的研究目标有以下两点：第一，研究灵活的频谱分配技术，检测频谱环境，开发频谱使用机会；第二，在软件支持的基础上研究灵活的政策机制，主要体现在定义抽象行为、操作模式对应策略；同时策略约束通过下载软件完成。
2.2 E2R
E2R是欧洲委员会的综合项目，该系统可以为多种空中接口、协议及应用提供相关的平台和所需环境，同时通过认知算法的升级和重新配置实现资源的高效利用。重新配置能够灵活的改变软件设置，以此来提高网络及设备性能。E2R系统需要实现系统功能来完成，主要包括：服务协议、安全、干扰、下载、设备重新设置、服务适应与供应、系统检测、频谱转移及动态资源管理等。当前E2R项目进程处于第二阶段进行中，其在2006年开始启动至今。
2.3 BWRC
BWRC对于认知无线电的研究主要集中在认知无线电策略及与开发相关技术上，主要的研究内容包括：认知无线电的物理层面、认知无线电多用户、试验平台、MAC设计及认知无线电规则等方面。
2.4 WINLAB
WINLAB在认知无线电研究领域中涉及到的项目主要有：开放频率使用认知无线电及认知无线电平台。开放频率的使用认知无线电项目在2004年秋天开始启动，通过与朗讯公司的科学技术合作，使用认知无线电算法和构架研究实现无线频率的开放使用[5]。主要研究内容包括频率连接调度算法的共享、定价、频谱仲裁及干扰避免机制等。
2.5 CWT
CWT在认知无线电的研究区域包含两个项目，第一，美国的无线网络实现技术―VT认知引擎，主要内容是开发并且测试认知无线电系统原型，于未被使用的TV频道实现WiFi的无许可操作，用来研究合法无线电及认知无线电之间的协作关系；第二，美国全球协作的公共安全认知无线电模型，通过建立认知无线电模型的方式来识别三种不同的公共安全波形，且相互协调[6]。
除此之外，为了保障无线网络具备更优的认知无线电技术，提高频谱的利用效率，IEEE同时制定出两种不同的网络协议，即802.11h与802.22。其中IEEE802.11h能够有效为无线局域网开放5GHz的频谱，降低无线网络的频谱干扰，实现频谱资源的共享。IEEE802.22通过运用认知无线电技术将电视广播的VHF频带频率作为宽带访问线路进行利用，由此来支持未经许可的无线设备占用未经使用的TV频带。
3 认知无线电发展前景与技术
3.1终极无线电
国内有研究学者研究出盲源分离的无线通信技术，其能够脱离感知频谱空穴，直接在随意信道上进行通信，其能够有效屏蔽信道中的各种信息干扰，准确分辨出所需信息，该种无线电被称为终极无线电。终极无线电主要通过盲源分离来实现频谱资源的高效利用，但盲源分离的基础是信号远离噪声的理想情况，实际生活中无法实现，由此终极无线电的研究仍在继续，面临诸多挑战。
3.2关键技术
（1）频谱检测。频谱检测技术主要包括单点频谱检测，其主要通过检测单个无线电节点来确定无线环境的频率占用状况；多点协同频谱检测：将多个节点的频谱检测结果统一，提高检测正确性。
（2）频谱资源分配。解决频谱资源分配紧张的方法有两条，第一，通过提高频谱资源的利用率和充分利用授权用户的频谱资源；第二，提高通信系统的运行效率，将已获得的频谱资源进行优化分配，提高利用率。正交频分复用技术属于当前有效实现频谱资源控制的主要传输方式，其能够通过频率的合理组合来实现频谱资源的高效利用，合理控制频谱、时间及功率等资源的利用。
（3）动态频谱管理。动态频谱管理同时被称作动态频谱分配，其主要通过发射端来执行。频谱管理主要通过自适应策略来高效利用通信频谱，同时能够较大程度提高无线通信的灵活性和信道使用能量，从而实现主用户和次用户间避免冲突和公平共存频谱的目的。动态频谱管理可以通过对频谱的辨认来了解频谱可用时间从而实现频谱的合理分配，频谱分配主要根据频谱节点数将频谱分配给一个或多个节点。动态频谱管理应当对节点的接受能力进行评估，同时对源节点到目标节点进行合理调整。
（4）位置感知。地理环境的差异会对无线电信号产生影响，例如，室内与室外、城市与农村、山区与平原等相比较，后者的无线电信号较前者更强一些。认知无线电技术中的定位系统和地理信息系统的结合，能够有效帮助其识别自身位置，由此根据所处环境选取适当发送频率及调制方式等。
（5）链路保持。通常授权用户进行再次通信时，认知无线电技术需要在极短的时间内将正在进行得频率空出，同时还需保障通信的连续性，以上便是认知无线电技术中的链路保持技术。诸多研究学者认为，编码技术可以用来实现链路保持技术，主要方式通过增加链路冗余达到数据冗余。但冗余数与链路可靠性并不成正比[7]。
（6）物理安全。认知无线电系统使机会方式与用户频段相结合，容易干扰到主用户，因此频谱感知必须具备极强的弱信号检测功能，主要用以检测主用户的信号，方便其切换频道。与此同时，认知无线电系统较易受到干扰与攻击，即为“模仿主用户攻击”的问题。跳频通信系统具备极强的抗干扰能力，能够有效解决无线通信的干扰问题，同时能够容许系统出现较高的扩频频段，能够与认知无线电技术进行完美融合。由此看来，在认知无线电技术中引用跳频通信技术能够为无线电系统提供物理安全保障。
3.3重点研究内容
（1）理论与应用。主要为大规模的应用提供坚实的基础，其中相对重要的内容包括：认知无线电的理论基础与相关网络技术，例如，频谱资源的合理管理、跨层次的优化等[8]。
（2）系统开发。当前，多个试验验证系统正在进行开发，一旦开发成功，会对认知无线电的基本理论及关键技术提供验证所需的测试床，能够促进认知无线电技术的使用范围。
（3）系统结合。当前认知无线电技术不应当对授权用户做出改变，授权用户与认知无线电用户一同进行工作时，势必会提高无线通信效率。当前，诸多研究已经在分析认知无线电与现有无线通信相结合的方式，有了一定成果。认知无线电与智能天线和软件无线电等相互结合的应用方式具有良好的发展前景。
（4）隐藏终端。有工程师认为，认知无线电技术能够识别其周遭的发射机，但对接收机无法识别，由此便会出现隐藏终端的问题，加之电信自由化问题，造成认知无线电技术仅能对其了解信号产生反应。认知无线电无法识别其他频段，造成一个完整的无线电感知系统无法识别频段的使用方式。
（5）频谱法律管理。当前情势下，诸多频段已经成为人类开展业务的一种手段，特定情况下，人类为获取频段的优先使用权会投入巨大资金，但是新的服务可能会干扰到基础设施，由此造成当前业务模式出现问题。
（6）频谱与路由联合选择技术。认知无线电技术能够根据周围环境的变化来实现通信频率的正确选择，通常情况下，通信频率的改变的前提是适当调整上层协议，例如，路由协议等方面。认知无线电技术根据频谱改变来正确选择频谱感知路由协议的过程需要技术人员深入研究。除此之外，认知无线电技术中的认知引擎、认知算法及通用平台等几方面内容同样值得深入探讨[9]。
4 结语
认知无线电是一种基于软件无线电的智能无线电，其能够完美展现新型的频谱管理模式，同时将自身与外界环境进行融合，以此来解决通信需求与频谱资源间的供需矛盾。认知无线电带给无线通信发展空间的同时促进了无线电的发展，其属于多种高科技技术的综合，在军事及民用领域的应用前景极为广阔。认知无线电技术在应用过程中会面临诸多难题，需要诸多技术性的突破，将其纳入实际进行应用还需要时间，该领域的诸多问题已经成为无线通信研究的重点。
参考文献
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1.2软件平台
数字广播电视系统中的软件无线电技术采用的是分层软件体系，其包括DSP指令、函数库、信号流变换库、小波与滤波的变换、调制算法库、编码算法库、信道纠错编码库及各种无线电信令规程库等。
1.3关键技术
现代的无线电已经是将计算机、通信等技术融合为一体的新技术。首先，宽带多频段是其核心技术，软件无线电技术的工作宽带一般是1Mhz到3Ghz，如果其天线采用传统方法，由于天线长度的影响，会对信号的传输产生影响。其次，采用数模和模数技术，将两者的转换器靠近天线，并将其移到RF前端，对较高频段的信号进行数字化，这个过程需要对工作宽带和模数采样频率进行较高的要求。另一方面，环境的复杂性对模数转换器的速率和宽带都提出了较高的标准，要求其动态范围较大，在宽带达到要求时，也应注意ADC是否具有较高的采样率。最后，DSP技术和高速数字处理技术也是软件无线电的核心技术之一，数字信号在经过模数转换器处理后，DSP软件将继续对其进行处理，因此说软件无线电技术的关键是数字处理能力。硬件技术和软件技术是影响无线电技术的重要因素，目前软件无线电技术在实际中的应用由于受到硬件技术的限制，特别是在木块分化方面，因此应加强硬件技术的改进，为软件技术提供一个广阔的发展平台。
2数字广播电视系统中软件无线电技术的应用
数字广播电视的基本原理就是将模拟信号转变为数字信号，实现其完美过渡。将A/D变换器靠近射频天线以尽早获取模拟信号，随后将其转化为数字信号是软件无线电技术的基本思路。无线电技术以数字广播电视为载体，在产生数字信号后，利用数模转换器将信号转化为模拟信号。软件无线电技术以较强的灵活性，通过升级去完成对一些关键技术的突破。
2.1DRM的发展
由于数字化媒体的快速发展及调频广播竞争的加强，许多机构已经开始了调频广播数字化的技术实验。由于当前数字信号和模拟信号同时存在，可以借助无线电技术对模拟设备进行研制。随着无线电技术的发展，为了提升无线电广播的质量，可以将数字广播与资源有效结合起来。
2.2DRM中无线电技术的应用
由于广播的宽带较窄，信号的动态范围较大，在实际应用中对其方案的选择应慎之又慎。可以对一个宽带变频模块进行增加，将其增加到A/D/A天线间，使信号由全频变为中频带，然后对中频带信号的预定功能进行实现。
2.3DRM发射机中软件无线电技术的应用
相比较接收机，发射机的研制显得更为复杂，发射机一般包含三个独立的子系统，其中的调制子系统和数字编码负责对数字信号和相位的处理，而模拟处理子系统则更多的被应用于调相符号或幅相符号的转换上，功率放大以及信号的发射则依靠发射子系统来实现。
2.4数字电视接收系统
当前广泛采用的是中频数字化结构，其原理是通过多频段的天线将数字信号传送到RF部分，随后经过模数转换器和数模转换器的转换，再经过数字上下变频器，其将信号传送给DSP进行处理。在以软件无线电技术为基础的数字电视接受系统，首先要通过模拟变频对信号进行处理，使其与模数转换器的信号相适应，经过模数转换器的处理后，其输出为基带信号，然后数字变频对宽带内的信号进行正交变频，使其成为与信号带宽相适应的数字信号，这种信号要能够被HDTV处理。在实际中，为了提高数据的处理速度，常常采用较多的处理器模块。而在软件无线电技术中，都是采用软件对算法进行处理，通过软件的升级来增加新的功能，而HDTV接收机正是以软件无线电原理为依据，在此基础上，其不仅可以产生能够适应多种编码速率的数字电视信号，而且其自身的系统升级能力也较强。HDTV实现新制式的播放方法对软件无线电技术降低成本具有较大的帮助。
2.5软件无线电技术中的实际应用
在互联网和3G时代，信道调制方式会极大影响数字广播电视的发展，因此需要引进新的无线通信技术。当下用户需要的是多层次配置，而软件无线电技术中正是一种优质资源，依靠其实现各种业务的最佳配置，改变以往的追求统一性的调制方式，努力建立一个开放性的平台，通过平台上软件的升级来实现业务的各种特征。
篇12
文
1 概述
随着现代科学技术的迅猛发展，信息社会将以移动通信和巨大全球性市场为标志，移动通信业务将向企业和个人提供丰富多彩的信息和娱乐，涵盖话音，视频和高速INTERNET接入。目前许多国家已经开始了3G业务的营运，向世界各地的用户提供话音和多媒体数据服务。3G为通信业，信息科技业和媒体业带来了重大机遇，从根本上改变了移动通信仅仅是固定电话的便携式替代品的传统观念。
：6000多字 有参考文献
170元
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在现实生活中，软件定义无线电技术在军事方面的应用不断地发展研究，各国为了早日实现军事化的软件定义无线电技术，加大了对软件定义无线电的研究。目前，软件定义无线电技术已成为未来军事通信发展的趋势。①
1 软件通信体系结构
1.1 硬件体系结构
软件通信体系中硬件体系结构采用了面向对象技术，通过面向面向对象技术的概念对系统内部的典型模块进行划分，要求实际系统一旦实现，必须将其详细的、完整的接口进行公开。软件开发人员可以通过公开的接口，对硬件的性能和容量以加载特定的波形，第三方则通过公开的接口，提供系统内部模块，方便了新技术的插入。
硬件体系结构除了要对所有无线设备系统内部硬件模块的组成进行定义，还要给出所有无线设备内部硬件的物理属性。当无线设备系统内部硬件物理属性符合条件时，这些硬件设备就可以应用到实际平台硬件模块，具有统一性，针对所有的通信设备来说都是通用的，实现了硬件模块设计的实用性与通用性，节约了系统成本。未来无线通信系统发展主要以软件为主，而现代无线通信系统是由软件与硬件相结合来实现无线通信的功能。因此，为满足无线通信系统未来发展的需求，硬件模块要具有一定的可扩展性，这可以确保在原有硬件模块基础上，通过增加新的功能或者在已有的硬件模块中增加新的硬件模块来实现新的技术，既保证了硬件模块统一性，又增加了硬件模块内在的灵活性，满足软件无线电发展的需求。②
1.2 软件体系结构
在软件通信体系中软件与硬件所承担的功能不同，根据软件在通信体系中所承担的功能，可将软件体系结构由上到下分为应用程序、核心框架、公共对象请求体系中间件和嵌入式实时操作系统四部分。其中核心框架、公共对象请求体系中间件以及嵌入式实时操作系统三部分共同构成了软件体系结构中的核心内容，也是软件体系结构中一个通用的软件平台。软件平台的构成给开发人员和波形的设计带来了新的要求与限制，有利于实现波形从一个无线通信系统到另一个无线通信系统的移植。
1.3 安全体系结构
软件通信体系中安全体系结构，为了保证在不同的无线通信系统能够相互通连与相互操作，是为了确保用户的信息在传输、发送、处理以及存储过程中的完整性与机密性。在安合体系结构中，整个系统的安全功能是由一个通信保密模块、红边处理器以及黑边处理器三部分共同来完成的，而非一个边界分明的安全模块来单独完成。③
2 软件定义无线电系统
软件定义无线电系统又称为软件无线电系统，是一种可以通过软件进行编辑，实现全部功能的无线电，具有较高的灵活性与通用性。用户通过软件无线电系统，对动态修改配置对系统中的网络装备与软件更新设备进行修改，从而获得更好的服务与性能。软件定义无线电系统是通过一个简单的终端设备，运用软件重配置功能来支持各种不同种类的无线系统与服务的新技术。固定或者移动的软件定义无线电设备，都能让用户通过改变软件改变接收与发送的特征。移动无线电系统与改变运行模式的软件定义无线电设备相互通联，并且能够同时在多种公共安全频带中工作。
软件定义无线电系统不仅具备基本的无线通信功能，还具有以下三个方面的功能：一是通过软件定义无线电系统能够升级系统所装载的软件，以此来达到对系统的升级与功能的更新。④二是软件定义无线电系统可以支持不同电台系统的相互通联，达到不同独立运行的电台系统能够互传信息。三是软件定义无线电系统主要以软件为主，解放了硬件通信业务传输方式，通过软件定义无线电系统所装载不同软件实现动态配置系统功能。
3 软件定义无线电的发展
软件定义无线电技术采用现代化高端软件进行操纵与控制，具有高自动化程度与较强的扩展能力，打破传统依赖于硬件发展的通信体系。软件定义无线电体系的发展是通信领域的第三次革命，经历了从固定通信到移运通信，模拟通信到数字通信的改革。
软件定义无线电技术作为现代通信行业新技术，在未来的无线电通信应用中有良好的发展前景，可能成为未来无线电通信技术的支柱。软件定义无线电技术可以多频段多模式的手机、卫星通信、智能天线以及蜂窝移动通信系统、无线局域网等各个相关的应用领域。
4 总结
随着科学技术的不断发展，软件定义无线电系统在各个领域中得到了广泛的应用，无线通信体系朝着通信数字化、智能一体化的发展。由于我国目前无线通信体系硬件水平的有限，导致软件无线电通信还达不到理想的要求。针对软件通信体系与软件定义无线电系统的研究，可以预见，软件定义无线电技术可能成为未来通信行业发展的核心内容。⑤
注释
① 范建华，王晓波，李云洲.基于软件通信体系结构的软件定义无线电系统[J].通信技术，2011，51（8）：1031-1037.
② 刘献，张栋岭，陈涵生.软件定义无线电及软件通信体系结构的规范[J].计算机工程，2009，30（1）：95-98.
