基于软件通信体系结构的软件定义无线电系统

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  摘 要 近几年来,随着科学技术的不断发展,无论是在民用上、商业上还是军事上对通信的要求越来越高,通信设备也在不断地更新换代,无线通信系统已成为未来通信行业发展的趋势。针对软件通信体系结构进行分析研究,提出了软件定义无线电的发展。
  关键词 软件通信体系结构 无线电系统 软件定义
  中图分类号:TP319 文献标识码:A
  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、公共对象请求代理体系中间件和嵌入式实时操作系统四部分。其中核心框架、公共对象请求代理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.
  ③ 邱永红,朱勤.基于软件通信系统的无线通信系统研究[J].系统工程与电子技术,2009,26(5)621-625.
  ④ 范建华.基于软件通信体系结构的软件定义无线电系统[J].清华大学学报,2011,51(8):1031-1037.
  ⑤ 陈大海.软件无线电体系结构研究[J].信息与电子工程,2009,1(4):318-322.
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