楊洪賓

摘 要：數(shù)字集群系統(tǒng)產(chǎn)生于20世紀(jì)末，它是一種以數(shù)字集群通信網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)技術(shù)平臺(tái)，為人類(lèi)提供移動(dòng)通信服務(wù)的智能化系統(tǒng)。目前數(shù)字集群系統(tǒng)的核心技術(shù)都是基于軟件無(wú)線電技術(shù)所開(kāi)發(fā)的，它也是我國(guó)在21世紀(jì)通信領(lǐng)域中發(fā)展最快的通信技術(shù)之一。該文簡(jiǎn)要的探討了我國(guó)現(xiàn)行的集群通信系統(tǒng)技術(shù)，并介紹了基于軟件無(wú)線電技術(shù)的數(shù)字集群系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：軟件無(wú)線電 集群通信系統(tǒng) 網(wǎng)絡(luò)技術(shù) 現(xiàn)狀

中圖分類(lèi)號(hào)：TN915 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2015）02（b）-0018-01

軟件無(wú)線電技術(shù)在我國(guó)出現(xiàn)于20世紀(jì)90年代，它是我國(guó)移動(dòng)通信業(yè)發(fā)展的重要里程碑，因?yàn)閲@這種技術(shù)為核心的通信體系不但為人們的日常生活提供了便利，也應(yīng)用于較為專(zhuān)業(yè)的通信領(lǐng)域相關(guān)行業(yè)，是比較大眾化的一種通信技術(shù)。

1 軟件無(wú)線電

1.1 定義

軟件無(wú)線電的核心是寬帶A/D和D/A能夠最大限度的接近射頻端，它是一種利用數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)來(lái)取代集成電路，從而實(shí)現(xiàn)無(wú)線通信多功能的通信技術(shù)。從理論上講，它是利用寬帶濾波、低噪聲放大器等原理將射頻信號(hào)數(shù)字化，重構(gòu)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行數(shù)字遠(yuǎn)程通信的技術(shù)。

1.2 概述

軟件無(wú)線電起源于美國(guó)軍事，作為美國(guó)國(guó)防部的一種叫做易通話（speakeasy）的戰(zhàn)術(shù)系統(tǒng)而出現(xiàn)。1992年，美國(guó)為了索馬里戰(zhàn)爭(zhēng)的長(zhǎng)線作戰(zhàn)需要，通過(guò)美國(guó)國(guó)內(nèi)的MILTRE公司，在美國(guó)的國(guó)家遠(yuǎn)程系統(tǒng)會(huì)議上提出了以軍事技術(shù)為適用基礎(chǔ)的軟件無(wú)線電概念，它主要服務(wù)于美軍三軍的多頻段多功能無(wú)線通信，并提供多個(gè)軍用電臺(tái)，是美軍作戰(zhàn)必不可少的通訊手段。軟件無(wú)線電技術(shù)的出現(xiàn)，取代了傳統(tǒng)的通信電臺(tái)，節(jié)約了通信方面的開(kāi)支，同時(shí)也增強(qiáng)了通信技術(shù)的互通性與保密性。它的核心思想就是：利用軟件的功能多變性和延展性來(lái)實(shí)現(xiàn)多功能的智能化無(wú)線電通信設(shè)備，它能夠使通用的硬件平臺(tái)更加標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化并增加其開(kāi)放性。它的出現(xiàn)讓A/D和D/A轉(zhuǎn)換器無(wú)限可能的接近了天線設(shè)備，進(jìn)一步的增強(qiáng)了通信系統(tǒng)的靈敏度和辨識(shí)度。某種意義上講，軟件無(wú)線電技術(shù)的出現(xiàn)重新定義了世界范圍內(nèi)的通信系統(tǒng)。

1.3 特點(diǎn)

軟件無(wú)線電具有多重特點(diǎn)，這些特點(diǎn)很好的契合了當(dāng)今信息社會(huì)發(fā)展的節(jié)奏和方向。

（1）靈活性。

由于軟件無(wú)線電技術(shù)的技術(shù)基礎(chǔ)是軟件模塊，所以通信系統(tǒng)中的軟件無(wú)線電技術(shù)可以靠改變和增加軟件模塊來(lái)為通信系統(tǒng)增添新的功能。這些模塊的兼容性和功能性都極強(qiáng)，可以做到與任何國(guó)內(nèi)外電臺(tái)進(jìn)行通信，也可以作為射頻中繼出現(xiàn)。并且，模塊的增減完全取決于使用者的需求，這樣做的目的讓通信系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)開(kāi)支具備了相當(dāng)高的可控制性。

（2）開(kāi)放性。

軟件無(wú)線電技術(shù)使所使用的模塊和設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)都具有開(kāi)放性。它能夠按照通信設(shè)備硬件的改變而改變，這為新時(shí)代通信領(lǐng)域中硬件的擴(kuò)展提供了可能性。

1.4 軟件無(wú)線電的關(guān)鍵技術(shù)

其實(shí)，軟件無(wú)線電的發(fā)展方向就是個(gè)人計(jì)算機(jī)平臺(tái)，因?yàn)槟壳暗能浖o(wú)線電技術(shù)已經(jīng)具備了標(biāo)準(zhǔn)化、軟驅(qū)動(dòng)、模塊化等技術(shù)指標(biāo)，這些指標(biāo)都極類(lèi)似于目前的計(jì)算機(jī)。再者，它的軟件硬件平臺(tái)結(jié)構(gòu)、可實(shí)施的軟件數(shù)字信號(hào)處理功能和多頻段的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)化過(guò)程都類(lèi)似于目前的計(jì)算機(jī)技術(shù)，同時(shí)，它還具有很強(qiáng)的兼容性。但是就目前的軟件無(wú)線電技術(shù)來(lái)說(shuō)，還有許多提升空間，要解決的問(wèn)題還很多。例如寬帶多頻段天線的前置放大器和功率放大器。因?yàn)槔硐牖碌能浖o(wú)線電系統(tǒng)應(yīng)該能做到全部無(wú)線通信頻段的覆蓋，但是由于一些通信設(shè)備中內(nèi)部電阻阻抗的不兼容性，使得不同頻段的電臺(tái)天線不能通用。在這方面，美國(guó)在近年來(lái)已經(jīng)研制出適用于不同頻段電臺(tái)的倍頻程寬帶天線，例如Aadms-Russell公司的AN-400型超寬帶葉片狀天線，它可以覆蓋從30～400MHz的全頻段，這種天線不但覆蓋面大，而且倍頻程寬帶功放功能也能很好的優(yōu)化電路CAD結(jié)構(gòu)。

2 集群通信系統(tǒng)

集群通信系統(tǒng)是近年來(lái)通信技術(shù)領(lǐng)域中的一個(gè)新名詞，它也是移動(dòng)通信系統(tǒng)的一個(gè)重要分支。在通信過(guò)程中，主叫和被叫所建立的通信鏈路方便快捷，具有很高的信道利用率，所以它主要應(yīng)用于專(zhuān)業(yè)的通信領(lǐng)域里，集群通信系統(tǒng)的出現(xiàn)，代表了傳統(tǒng)模擬信號(hào)無(wú)線電對(duì)講系統(tǒng)已經(jīng)被數(shù)字信號(hào)所代表的集群系統(tǒng)所取代。

2.1 集群通信的基本特征

集群通信技術(shù)一般采用共用頻率和設(shè)備，它能夠?qū)⒏鱾€(gè)部門(mén)的專(zhuān)有頻率進(jìn)行集中管理，并分配給各部門(mén)使用，合理有效的分配了資源。而由于共用頻率，也使得各個(gè)部門(mén)所建設(shè)的控制中心和基地信號(hào)發(fā)射接收臺(tái)設(shè)備也能夠集中管理和共享使用。集群通信系統(tǒng)可以覆蓋大面積區(qū)域，并且能將各個(gè)部門(mén)的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，做到通信服務(wù)的最優(yōu)化。而除了一些正常的通信業(yè)務(wù)，集群通信系統(tǒng)也提供氣象、地理等信息的預(yù)報(bào)和實(shí)時(shí)發(fā)布。

2.2 基于軟件無(wú)線電技術(shù)的數(shù)字集群系統(tǒng)應(yīng)用

按照我國(guó)集群通信的常用頻率800MHz為例，我國(guó)在頻段中已經(jīng)建設(shè)了超過(guò)600個(gè)信道，為公安、海關(guān)、法院、司法、軍隊(duì)和武警等各個(gè)部門(mén)所使用。在這些行業(yè)領(lǐng)域，由軟件無(wú)線電技術(shù)作為技術(shù)支撐的數(shù)字集群系統(tǒng)做到了其特有的調(diào)度功能和團(tuán)組呼叫特性，為我國(guó)的安全事業(yè)提供了可靠的保障。而隨著現(xiàn)今社會(huì)的快速發(fā)展和軟件無(wú)線電技術(shù)的不斷進(jìn)步，已經(jīng)有越來(lái)越多的行業(yè)領(lǐng)域?qū)⒕哂羞@種技術(shù)的集群通信系統(tǒng)納入到了自己的行業(yè)應(yīng)用技術(shù)內(nèi)。

2.3 實(shí)際應(yīng)用所需的前提條件

（1）智能天線技術(shù)應(yīng)用。這種技術(shù)應(yīng)用可以提高系統(tǒng)的頻譜利用率，增強(qiáng)保密性并降低基站發(fā)射元件的使用成本。

（2）TDD雙工方式。它是將上下行共享于同一信道的一種技術(shù)操作，它能按照實(shí)際情況將信道資源合理分配給不同部門(mén)。

（3）軟件無(wú)線電技術(shù)。這是核心技術(shù)，它能夠優(yōu)化整個(gè)集群通信系統(tǒng)，提高通信的速度反應(yīng)，增加系統(tǒng)安全性。

3 基于軟件無(wú)線電的集群通信系統(tǒng)應(yīng)用基站

按照集群移動(dòng)通信系統(tǒng)的工作頻段、占用帶寬、信用間隔等應(yīng)用指標(biāo)，并基于軟件無(wú)線電技術(shù)，建立了一套集群通信系統(tǒng)應(yīng)用基站的接收分系統(tǒng)。它的構(gòu)造原理是將模擬信號(hào)變?yōu)樽冾l信號(hào)，把高頻段信號(hào)變?yōu)橹蓄l，并采用A/D采樣數(shù)字化進(jìn)行設(shè)計(jì)。數(shù)字信號(hào)的采樣頻率必須滿(mǎn)足：fs≥（r+1）B0。其中B0為中頻帶寬，r為濾波器矩形系數(shù)。當(dāng)r=2或3時(shí)，就可以計(jì)算出不同帶寬條件下所需的不同采樣頻率fs。當(dāng)中頻帶寬B0較大時(shí)，它的采樣速率會(huì)達(dá)到45MHz左右，這種高速的A/D既能夠滿(mǎn)足大動(dòng)態(tài)范圍的通信要求，也能夠?qū)崿F(xiàn)通過(guò)12位A/D轉(zhuǎn)換器對(duì)采樣頻率的轉(zhuǎn)化。目前我國(guó)最高的通信采樣率已經(jīng)達(dá)到65MHz，預(yù)計(jì)在近幾年內(nèi)將實(shí)現(xiàn)14位A/D的200MHz采樣率。

4 結(jié)語(yǔ)

我國(guó)目前軟件無(wú)線電技術(shù)的發(fā)展也會(huì)受制約于移動(dòng)通信基站中頻段和制式的變化，這涉及到硬件平臺(tái)的大面積更換與資金的大量消耗，所以如何快速普及基于軟件無(wú)線電技術(shù)的數(shù)字集群系統(tǒng)對(duì)我國(guó)通信事業(yè)來(lái)說(shuō)任重道遠(yuǎn)。

參考文獻(xiàn)

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