軟件無(wú)線電能更加靈活、有效地利用頻譜，并能方便升級(jí)和跟蹤新技術(shù)。本文介紹了一種軟件無(wú)線電體系結(jié)構(gòu)，并闡述了目前存在的技術(shù)難點(diǎn)，相信對(duì)中國(guó)工程師的工作會(huì)有一定幫助。軟件無(wú)線電是一種用軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)物理層連接的無(wú)線通信設(shè)計(jì)。軟件無(wú)線電的主要優(yōu)點(diǎn)是它的靈活性。在軟件無(wú)線電中，諸如信道帶寬、調(diào)制以及編碼等可以動(dòng)態(tài)調(diào)整，以適應(yīng)不同的標(biāo)準(zhǔn)和環(huán)境、網(wǎng)絡(luò)通信負(fù)荷以及用戶需求的變化。目前軟件無(wú)線電設(shè)計(jì)有兩類：軟件定義無(wú)線電（SDR），能夠控制和配置處理單元；軟件無(wú)線電（SWR），事實(shí)上由軟件本身來(lái)完成信號(hào)處理。倘若能為軟件控制設(shè)置必要的接口，SDR就可以應(yīng)用FPGA等技術(shù)。SWR則不需要使用這類器件，而是通過(guò)在面向應(yīng)用程序級(jí)的軟件標(biāo)準(zhǔn)組件對(duì)象中進(jìn)行信號(hào)處理，來(lái)增大靈活性。以當(dāng)前的技術(shù)，前者更適于低層次應(yīng)用，而后者則能夠通過(guò)下載新軟件的方式，對(duì)一個(gè)無(wú)線器件進(jìn)行升級(jí)以適應(yīng)新標(biāo)準(zhǔn)的要求。SWR具有這種潛能，是因?yàn)樗械墓δ芴幚砣坑密浖?shí)現(xiàn)，而不局限于某種特殊的處理單元。軟件無(wú)線電的研究最初源于在使用專用硬件實(shí)現(xiàn)無(wú)線電通信過(guò)程中的互用性問(wèn)題。第一個(gè)軟件無(wú)線電是SpeakEasy系統(tǒng)中的Lackey95，它替代由十多個(gè)軍用無(wú)線電設(shè)備組成的系統(tǒng)。大學(xué)研究項(xiàng)目Athanas98和Bose99推動(dòng)了軟件無(wú)線電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的發(fā)展，并為軟件無(wú)線電架構(gòu)提供了理論依據(jù)。 SDR論壇一直致力于制定SDR系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)和接口規(guī)范。在美國(guó)，多種不兼容的蜂窩體系和PCS通信標(biāo)準(zhǔn)是其主要的商業(yè)應(yīng)用支持者。在歐洲，GSM的廣泛使用緩解了互用性矛盾，但是人們對(duì)軟件無(wú)線電在第三代蜂窩通信系統(tǒng)中的應(yīng)用抱有廣泛的興趣。SDR技術(shù)是當(dāng)前手持式設(shè)備處理基帶信號(hào)切實(shí)可行的方案。人們努力緩解該技術(shù)的互用性矛盾，軟件無(wú)線電在此就表現(xiàn)出非常大的潛能，這種潛能改變了人們制造無(wú)線電設(shè)備和利用射頻頻譜的思維方式。

　　軟件無(wú)線電的未來(lái)潛能過(guò)去，無(wú)線通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)都是靜態(tài)的，只能在規(guī)定范圍內(nèi)的特定頻段上使用專用調(diào)制器、編碼器和信道協(xié)議。即使是雙頻、三頻蜂窩電話也只在預(yù)先定義的兩個(gè)或三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)之間切換。靜態(tài)設(shè)計(jì)通常是根據(jù)最壞情況的設(shè)計(jì)，在情況良好時(shí)就不能充分利用射頻頻譜。例如，若背景噪聲比最惡劣的情況小，就可能出現(xiàn)許多不必要的糾錯(cuò)編碼，這樣就不能獲得最高的比特率。這種情況對(duì)無(wú)線應(yīng)用系統(tǒng)的影響比有線應(yīng)用系統(tǒng)更嚴(yán)重，因?yàn)闊o(wú)線傳輸更易于受噪聲、干擾和衰減的影響。理想的軟件無(wú)線電能動(dòng)態(tài)適應(yīng)傳輸系統(tǒng)的任一環(huán)節(jié)的變化，如調(diào)制、編碼、信道協(xié)議以及帶寬等等，并能夠適應(yīng)實(shí)時(shí)性變化，最大程度地利用有效頻譜。靜態(tài)設(shè)計(jì)不僅降低射頻頻譜的利用率，在其他方面也有影響。比如CDPD無(wú)線數(shù)據(jù)系統(tǒng)，不論系統(tǒng)其它部分的負(fù)載多少，用戶都要受限于一個(gè)信道中的可用帶寬。用戶可以在蜂窩系統(tǒng)空閑時(shí)傳輸數(shù)據(jù)，但這并不能提高數(shù)據(jù)傳輸速率。如果系統(tǒng)能夠自動(dòng)調(diào)整以使用更大的帶寬或者采用不同的調(diào)制方案，則一個(gè)特殊要求的用戶能獲得更大的帶寬。如果蜂窩網(wǎng)供應(yīng)商能夠分配原來(lái)沒(méi)有充分利用的更大的帶寬給用戶，他們會(huì)得到較好的收益；無(wú)疑，用戶也能得到更好的服務(wù)。軟件無(wú)線電的靈活性能夠去除靜態(tài)設(shè)計(jì)的局限性，并能為無(wú)線通信系統(tǒng)提供新的功能。理想條件下，射頻頻譜可以任意分配。這使我們不會(huì)盲從于在靜態(tài)頻譜許可下的設(shè)計(jì)慣例，而是面向一個(gè)動(dòng)態(tài)的頻譜分配模式。最終，供應(yīng)商們將可以自由競(jìng)標(biāo)所需的頻譜，相對(duì)目前的模式，這能更好地利用射頻頻譜。通常情況下，如果服務(wù)供應(yīng)商在一個(gè)區(qū)域只有很少的用戶，則其頻譜在大部分時(shí)間內(nèi)將會(huì)處于閑置狀態(tài)。然而，在市場(chǎng)分配模式下，如果用戶對(duì)頻譜有需求，相應(yīng)的頻譜就會(huì)得到利用。市場(chǎng)分配模式還有助于產(chǎn)生新的服務(wù)供應(yīng)商。一般而言，若一個(gè)供應(yīng)商在一個(gè)區(qū)域中沒(méi)有獲得頻譜許可證，則該供應(yīng)商就不能在該區(qū)域運(yùn)營(yíng)。而市場(chǎng)分配模式下，多個(gè)供應(yīng)商進(jìn)入同一個(gè)市場(chǎng)是可行的，這種競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制將為最終用戶提供更好的服務(wù)。市場(chǎng)分配模式需要在頻譜許可方面做重大的變革。最近，F(xiàn)CC發(fā)布了一個(gè)關(guān)于軟件無(wú)線電的調(diào)查通知，明確指出軟件無(wú)線電要對(duì)無(wú)線頻譜的管理和許可方式進(jìn)行變革。頻譜的分配會(huì)在宏觀上提高頻譜的效率，而軟件無(wú)線電則可在微觀上提高頻譜效率。任何兩個(gè)無(wú)線設(shè)備都可以動(dòng)態(tài)地調(diào)節(jié)其濾波和調(diào)制以適應(yīng)信道實(shí)際條件下的要求。例如，假設(shè)有一個(gè)很強(qiáng)的干擾出現(xiàn)在信道附近，在ad-hoc網(wǎng)絡(luò)里，設(shè)備會(huì)動(dòng)態(tài)調(diào)整濾波器，甚至?xí)D(zhuǎn)至不同的頻帶以提高設(shè)備性能。實(shí)現(xiàn)這種調(diào)整的方案在Chiu99提出。或許軟件無(wú)線電的最大優(yōu)點(diǎn)是跟蹤新技術(shù)的能力?，F(xiàn)有無(wú)線通信系統(tǒng)的技術(shù)應(yīng)用已遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于數(shù)字通信。這在很大程度上是由于時(shí)間和經(jīng)費(fèi)的問(wèn)題，包括配置底層的基礎(chǔ)設(shè)備來(lái)完成特殊的空中標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置。因?yàn)橘Y金投入很大，不可能經(jīng)常對(duì)設(shè)備升級(jí)，因此新技術(shù)應(yīng)用大約會(huì)滯后10年。例如在美國(guó)的大部分地區(qū)，蜂窩網(wǎng)的基礎(chǔ)設(shè)施仍是模擬AMPS標(biāo)準(zhǔn)（設(shè)計(jì)于1978年），盡管部分轉(zhuǎn)換成了數(shù)字系統(tǒng)，但現(xiàn)在用的數(shù)字系統(tǒng)技術(shù)也已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于技術(shù)的發(fā)展。3G的系統(tǒng)原型就是一個(gè)例證?；谶m當(dāng)?shù)能浖o(wú)線電技術(shù)的蜂窩基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)能夠通過(guò)安裝新軟件進(jìn)行升級(jí)，比配置新硬件更迅速、更廉價(jià)，同時(shí)也允許數(shù)字通信的先進(jìn)技術(shù)更快地進(jìn)入市場(chǎng)，并可提供新業(yè)務(wù)、提高頻譜的利用率。