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软件定义无线电的基本内容

发布时间:2021-12-04 点击数:848

  软件定义无线电,简称 SDR,在与其他类型的无线电进行比较的时候,的确具有许多唯一的特征。恰如其名,SDR 具有通过软件或可重定义逻辑改变自身功能的能力。

  为了使用数字处理,必须将传统的模拟信号与数字域进行相互转换。这项操作是使用模数(ADC)和数模(DAC)转换器完成的。为了充分利用数字处理的优势,SDR 在信号链中、将信号尽可能多的保持在的数字域中,并在尽可能靠近天线的位置进行数字化和信号重构,从而使数字技术能够执行传统上由模拟组件完成的功能,以及其他在模拟领域无法实现的功能。

  无论采用何种方式重新配置无线电,完全实现的 SDR 都将能够使用可编程的信道带宽和调制特性来找到一个宽阔的频率范围。下表列出了 SDR 的一些可能的动态特性:

  1.频道带宽、2.数据速率、3.调制类型、4.转换增益

  除 RF 调谐外,收发器还必须具备利用这些特性中的一个以上特性的能力,才能被视为 SDR。

  软件无线电的各个方面

  正如前面的列表所示,SDR 具有许多特征。尽管不要求 SDR 具有所有这些特征,但是需要拥有一个以上这些特征。此外,前面的类别可以进一步细分,下面各节会对其进行描述。应该记住的是,软件定义意味着高度的灵活性和可变性,因此该讨论并没有囊括所有内容,并且会随着时间的推移而变化。但是,它可以作为了解 SDR 可能存在的方方面面的起点。

  多频段

  大多数传统的无线电架构在单个频段上或一个频率范围上操作。在许多应用中,需要进行多种频率操作。举几个例子:蜂窝通信,政府和非政府机构以及智能收集。在这些情况下,通常的做法是使用多个无线电,每个无线电都设计为在一个指定的频段内工作。多频段无线电具有按顺序或同时在两个或多个频段上运行的能力,例如在基站可能链接来自不同频段的手机的情况下。

  多载波

  多载波或多通道无线电具有一次同时在一个以上频率上运行的能力,可以在同一频带内,或者也可以在多频带无线电的情况下,同时在两个不同频带内。通常,多载波适用于可能同时服务多个用户的基站,但是它也适用于可能正在不同 RF 载波上处理语音和数据的用户终端。

  多模式

  多模式意味着能够处理几种不同类型的标准。

  标准包括 AM, FM, GMSK 和 CDMA,但不限于这些。SDR 能够与许多不同的标准一起工作并不断进行重新编程。因此,比多模式更好的术语是多变的模式,其暗示离散数量的模式,是一种可变的模式,也意味着连续可变的操作模式。与其他特征一样,在多载波无线电的情况下,这些模式可以是连续的或同时的。

  多速率

  多速率与多模式密切相关。多速率无线电可以在不同的采样率中处理信号链的不同部分(例如在多速率滤波器中),或是具有处理需要不同数据速率的不同模式的能力。多速率无线电的一个示例是可以处理 270.833 kSPS 的 GSM 或 1.2288 MCPS 的CDMA的无线电。与其他特征一样,这可以在不同的载波上连续执行或同时执行。

  可变带宽

  可变带宽是多模式的另一个方面。

  传统无线电使用固定的模拟滤波器来确定信道带宽。

  但是,SDR 使用可以更改的数字滤波器来确定通道带宽。尽管可以使用一系列开关模拟滤波器来更改传统接收器中的信道带宽,但其中只有少数几个实用。另外,数字滤波器具有实现模拟域中不可能的滤波器的潜力。

  最后,数字滤波器也是可以定制的,以适应干扰源并补偿传输路径失真,这是模拟滤波器难以实现的两个功能。

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