SDR軟件無(wú)線(xiàn)電的測量

所謂軟件無(wú)線(xiàn)電(Software Defined Radio,簡(jiǎn)稱(chēng)SDR)，就是采用數字信號處理技術(shù)，在可編程控制的通用硬件平臺上，利用軟件來(lái)定義實(shí)現無(wú)線(xiàn)電臺的各部分功能：包括前端接收、中頻處理以及信號的基帶處理等等。即整個(gè)無(wú)線(xiàn)電臺從高頻、中頻、基帶直到控制協(xié)議部分全部由軟件編程來(lái)完成。

其核心思想是在盡可能靠近天線(xiàn)的地方使用寬帶的數字/模擬轉換器，盡早地完成信號的數字化，從而使得無(wú)線(xiàn)電臺的功能盡可能地用軟件來(lái)定義和實(shí)現?？傊?，軟件無(wú)線(xiàn)電是一種基于數字信號處理(DSP)芯片，以軟件為核心的嶄新無(wú)線(xiàn)通信體系結構。

軟件無(wú)線(xiàn)電的核心是以一個(gè)通用硬件平臺上，通過(guò)軟件編程來(lái)實(shí)現無(wú)線(xiàn)電臺的各種功能。天線(xiàn)后端把高頻信號數字化處理，進(jìn)行A/D和D/A變換，后面的模塊實(shí)現功能的軟件化。軟件無(wú)線(xiàn)電強調體系結構的開(kāi)放性和全面可編程性，通過(guò)軟件的更新改變硬件的配置結構，實(shí)現新的功能。軟件無(wú)線(xiàn)電采用標準的、高性能的開(kāi)放式總線(xiàn)結構，以利于硬件模塊的不斷升級和擴展。軟件無(wú)線(xiàn)電的基本組成結構，如圖1所示。

圖1 軟件無(wú)線(xiàn)電結構框圖

軟件無(wú)線(xiàn)電主要由天線(xiàn)、射頻前端、高速A/D-D/A轉換器、通用和專(zhuān)用數字信號處理器、低速A/D-D/A轉換器以及各種接口和各種軟件所組成。軟件無(wú)線(xiàn)電的天線(xiàn)一般要覆蓋比較寬的頻段，比如1MHz~2000MHz，要求每個(gè)頻段的特性均勻，以滿(mǎn)足各種業(yè)務(wù)的需求。例如可為VHF/UHF的視距通信、UHF衛星通信，HF通信作為備用通信方式。

在發(fā)射時(shí)RF部分主要完成濾波、功率放大等任務(wù)，接收時(shí)實(shí)現濾波、放大等功能。因實(shí)現射頻直接帶通采樣，要求A/D轉換器有足夠的工作帶寬(例如2000MHz以上)，較高的采樣速率(一般在60MHz以上)，而且要有較高的A/D轉換位數，以提高動(dòng)態(tài)范圍。目前8位A/D轉換器的工作帶寬已做到1500MHz以上。

模擬信號進(jìn)行數字化后的處理任務(wù)全由DSP和專(zhuān)用的可編程處理器的軟件來(lái)承擔。為了減輕通用DSP的處理壓力，通常把A/D轉換器傳來(lái)的數字信號，經(jīng)過(guò)專(zhuān)用數字信號處理器件(如數字下變頻器DDC)處理，降低數據流速率，并把信號變至基帶后，再把數據送給通用DSP進(jìn)行處理。通用DSP主要完成各種數據率相對較低的基帶信號的處理，比如信號的調制解調，各種抗干擾、抗衰落、自適應均衡算法的實(shí)現等。還要完成經(jīng)信源編碼后的前向糾錯(FEC),幀調整、比特填充和鏈路加密等算法。也有采用多DSP芯片并行處理的方法，以提高其處理的能力。

軟件無(wú)線(xiàn)電具有如下的特點(diǎn)

第一、具有很強的靈活性，軟件無(wú)線(xiàn)電可以通過(guò)增加軟件模塊來(lái)增加新的通信功能?？梢酝ㄟ^(guò)調用不同的軟件，轉換不同的通信方式，實(shí)現與其他無(wú)線(xiàn)電臺的通信，并可作為其他電臺的射頻中繼。

第二、具有極強的開(kāi)放性。軟件無(wú)線(xiàn)電采用標準化、模塊化的結構，其硬件可以隨著(zhù)器件技術(shù)的發(fā)展而更新或擴展。軟件無(wú)線(xiàn)電不僅能和新體制電臺通信還能與舊體制電臺兼容，延長(cháng)了無(wú)線(xiàn)電臺的生命周期。

軟件無(wú)線(xiàn)電的測量

1.發(fā)射機測試：主要測試發(fā)射機發(fā)出信號的質(zhì)量。主要測試指標：矢量調制誤差，輸出功率，頻譜參數等。

2.接收機測試：

a. 接收機邏輯功能測試：

驗證接收機在理想工作環(huán)境中，其接收算法無(wú)邏輯錯誤。例如，其通信制式是QAM16,將中等強度的信號激勵接收機，在接收機輸出端檢查是否得到正確的發(fā)送數據，從而驗證其接收算法是正確的。

b. 接收機真實(shí)野外工作測試：

接收機在野外工作中，其周?chē)姶怒h(huán)境極其復雜，如：多臺發(fā)射機同時(shí)工作時(shí)，接收機可能會(huì )被強電磁信號所阻塞，不能正常工作。另外，發(fā)射機發(fā)出的信號經(jīng)過(guò)復雜的環(huán)境路徑傳到接收機，這時(shí)的信號不僅包含有用信號，還有噪聲信號，以及多徑信號等等。如果接收算法強大，那么，在如此復雜環(huán)境的環(huán)境中，接收機還能正常工作。在電子對抗環(huán)境中，空中還存在敵方的干擾信號與假信號，要求接收算法要能夠正確鑒別。

3. 數字信號處理系統的測試：如圖2所示。

圖2 SDR數字信號處理系統的測試

動(dòng)態(tài)探頭解決了FPGA內部信號的探測問(wèn)題，為了進(jìn)一步驗證FPGA內部的調制解調算法的性能，使用數字VSA的方案，即可以結合強大的89601軟件進(jìn)一步對各模塊的數字調制信號進(jìn)行矢量解調分析。