1.6　SDR典型应用

软件无线电的核心思想是将一定频率范围内的空中无线信号全部接收下来进行模数转换，将转换成的数字信号用软件处理。目前，SDR已广泛应用于各种无线通信领域。

1.移动通信系统

在GSM（全球移动通信系统）中，广泛采用软件无线电技术，终端和通信基站的信号处理都使用软件无线电结构，硬件简单且通用，且便于系统的升级维护和改造。用可编程手段实现射频频段选择、信道访问模式及信道调制模式等功能。在GSM通信系统中，无线电信号的发射过程是先选择可用的传输信道和无线电传播路径，根据选择的信道进行相应的调制，发射波束指向依靠电子控制，选择合适的功率，然后再发射，这种发射过程与其他通信系统有所不同。接收与发射刚好相反，它要识别传输信号的通信制式，划分各个信道的能量分布，对多径所需信号进行自适应处理、栅格译码信道调制、剩余错误纠正处理，将误码率降到最低。另外，由于数据通信的便捷和许多软件应用系统的推广，出现许多软件工具增值业务，大大方便了运营商和用户使用。

中兴通讯也将SDR技术引入基站建设中，其SDR基站平台可以实现多种无线接入制式的融合与共存，包括GSM/UMTS、CDMA2000、TD-SCDMA、FDDLTE、Wi MAX和TDD LTE。基于该平台，中兴通讯率先实现了双模或多模网络方案的规模商用，包括GSM/UMTS双模、GSM/UMTS/LTE多模、CDMA/LTE双模等，还可以实现WiMAX/TDD LTE以及FDD LTE/TDD LTE的共存和演进。目前开发了SDR分布式基站、SDR室外宏基站、SDR室外微基站等多种应用，硬件架构基于统一的MicroTCA平台，射频部分采用MCPA技术。MicroTCA技术也使得SDR系列化基站体积更小、功耗更低、处理能力更强。同时，MicroTCA架构支持GSM/CDMA/WCDMA/TD-SCDMA/LTE等多种制式，实现对多频段、多制式网络的有效整合，如图1.15所示。

图1.15　SDR系列化基站支持多种无线制式

该SDR系列化基站射频单元具备软件可编程和重新定义的能力，进而实现智能化的频谱分配和对多标准的支持。SDR软基站射频模块采用了宽带多载波数字信号处理技术，单功放可支持多个载波，通过软件即可实现平滑扩容，降低扩容成本以及扩容对网络的影响。采用宽带多载波技术，还可在连续的20MHz频带范围内通过软件配置同时支持2G/3G/LTE等，同时完成对多制式射频信号的收发处理，实现同频段多制式情况下的融合和演进。

新一代SDR软基站几乎不需要更改任何硬件就能保持网络的先进性，有效利用现网资源。新一代SDR软基站及创新的建网模式将成为未来网络发展的必然趋势。

2.智能天线

智能天线最初仅运用于军事通信领域，由于使用成本、技术保密等因素，一直未能在其他通信领域得到应用。但随着DSP理论和技术迅速发展，相应数字信号处理芯片的处理速度和生产工艺不断提高，大大降低了智能天线的使用成本。同时，在智能天线中数字电路代替模拟电路可在基带形成天线波束，也可提高天线的灵活性和稳定性。在TD-CDMA制式的通信方案中广泛采用智能天线技术，利用数字技术控制基站天线识别用户方向，形成相应方位的天线主波束。智能天线技术在空分多址（SDMA）方式中，根据无线电信号的空间传播方向，区分不同的空间信道，使用数字技术对天线信号进行相应的数字信号处理形成天线波束，主波束对准用户方向，干扰信号处在天线零缺陷或较低增益方向，以达到抗干扰的目的。智能天线技术使用无线波束赋形的方法等效于提高天线的增益；信号到达方向（DOA）估计提供终端的方位信息，可以实现用户定位；天线波束赋形，大大减少多径干扰；使用多个小功率放大器取代原有大功率放大器，使得设备的设计难度和建设成本都大大降低，这些都是该技术的优势所在。

3.卫星导航与通信

目前，卫星导航技术在军事和民用领域都得到广泛应用，很多国家都在广泛开展卫星导航技术的研究。成熟的导航技术有美国GPS（全球定位导航系统）、中国北斗导航系统、欧洲伽利略导航系统、俄罗斯格鲁纳斯导航系统。目前，卫星导航接收机大多是基于软件无线电技术实现的，有效降低了硬件的复杂度，减小了接收机的体积，它的优势在于可以大大降低成本，通过数字技术实现信号的加解密和提高导航信号抗干扰性，还可以在一个平台上实现多种模式的卫星导航，软件无线电技术在未来卫星导航中将发挥重要作用。

卫星通信是现代社会最重要的无线通信方式之一，由于卫星系统设备制式不一，功能种类繁多，超高的建设成本使得经济性成为卫星通信系统必须考虑的关键问题，超长的换代周期使得卫星通信系统不能很好地适应现代科技快速发展的要求。而软件无线电技术利用软件实现硬件功能，能够很好地解决卫星通信系统存在的问题，能够实时控制和改变通信系统的功能，从而使卫星通信系统具有较强的适用性和功能灵活性。因此，对软件无线电技术的研究在卫星通信领域具有很高的实用价值。

4.汽车电子

对于汽车制造商来说，SDR提供了一种车载娱乐、网络互联和多媒体应用开发的革命性手段。它使厂商在通用硬件平台上通过软件配置和软件升级方便地达到系统扩展，为用户提供最流行的消费娱乐功能——AM/FM、数字收音机、CD、MP3播放、驾驶导航，以及i Pod、SD卡、USB和蓝牙的连接功能。SDR方案改变了汽车电子设计中的运营、设计和制造模式。此项技术为汽车厂商提供了一种全球性的无线电平台，也给未来新功能、新标准的扩展和支持提供了坚实的基础。

以Microtune公司为代表，SDR技术在汽车电子行业的应用日趋成熟。该公司于2009年推出了一款MT3511RFMicro Digitizer芯片，该射频数字转换器基于先进的射频和数字硅技术，把软件无线电引入汽车工业。MT3511是SDR架构中的核心前端器件，它与通用DSP和多媒体处理器结合提供SDR解决方案。它在单一芯片中集成了射频调谐器和模数转换器，这使得它可接收和调谐来自车载天线的广播信号，并进行模数转换，进而提供给DSP或多媒体处理器进一步处理。该模块支持世界上各种AM/FM标准、HDRadio技术、数字无线电广播和天气频段。它取代当今汽车电子系统中的多个专用器件，以通用硬件平台降低设计复杂性和成本，减少市场推广及产品认证时间和成本。其他功能还包括超低相位噪声、全自动调谐控制引擎、集成了具有自行校准和数字纠错功能的高性能16位模数转换、适用于FM相位分集的自动数据同步。

可以预见，随着微处理器技术的发展和SDR理论体系的完善，SDR技术将会在越来越多的领域得以应用，更多的基于SDR技术的集成一体化电子通信系统将会面世，满足多行业不同的应用需求。