軟件無線電能更加靈活、有效地利用頻譜，并能方便升級和跟蹤新技術(shù)。本文介紹了一種軟件無線電體系結(jié)構(gòu)，并闡述了目前存在的技術(shù)難點，相信對中國工程師的工作會有一定幫助。軟件無線電是一種用軟件來實現(xiàn)物理層連接的無線通信設(shè)計。軟件無線電的主要優(yōu)點是它的靈活性。在軟件無線電中，諸如信道帶寬、調(diào)制以及編碼等可以動態(tài)調(diào)整，以適應(yīng)不同的標準和環(huán)境、網(wǎng)絡(luò)通信負荷以及用戶需求的變化。目前軟件無線電設(shè)計有兩類：軟件定義無線電（SDR），能夠控制和配置處理單元；軟件無線電（SWR），事實上由軟件本身來完成信號處理。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，而是通過在面向應(yīng)用程序級的軟件標準組件對象中進行信號處理，來增大靈活性。以當(dāng)前的技術(shù)，前者更適于低層次應(yīng)用，而后者則能夠通過下載新軟件的方式，對一個無線器件進行升級以適應(yīng)新標準的要求。SWR具有這種潛能，是因為它所有的功能處理全部用軟件實現(xiàn)，而不局限于某種特殊的處理單元。軟件無線電的研究最初源于在使用專用硬件實現(xiàn)無線電通信過程中的互用性問題。第一個軟件無線電是SpeakEasy系統(tǒng)中的Lackey95，它替代由十多個軍用無線電設(shè)備組成的系統(tǒng)。大學(xué)研究項目Athanas98和Bose99推動了軟件無線電系統(tǒng)設(shè)計的發(fā)展，并為軟件無線電架構(gòu)提供了理論依據(jù)。 SDR論壇一直致力于制定SDR系統(tǒng)標準和接口規(guī)范。在美國，多種不兼容的蜂窩體系和PCS通信標準是其主要的商業(yè)應(yīng)用支持者。在歐洲，GSM的廣泛使用緩解了互用性矛盾，但是人們對軟件無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)備處理基帶信號切實可行的方案。人們努力緩解該技術(shù)的互用性矛盾，軟件無線電在此就表現(xiàn)出非常大的潛能，這種潛能改變了人們制造無線電設(shè)備和利用射頻頻譜的思維方式。

　　軟件無線電的未來潛能過去，無線通信系統(tǒng)的設(shè)計都是靜態(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)先定義的兩個或三個標準之間切換。靜態(tài)設(shè)計通常是根據(jù)最壞情況的設(shè)計，在情況良好時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)許多不必要的糾錯編碼，這樣就不能獲得最高的比特率。這種情況對無線應(yīng)用系統(tǒng)的影響比有線應(yīng)用系統(tǒng)更嚴重，因為無線傳輸更易于受噪聲、干擾和衰減的影響。理想的軟件無線電能動態(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)實時性變化，最大程度地利用有效頻譜。靜態(tài)設(shè)計不僅降低射頻頻譜的利用率，在其他方面也有影響。比如CDPD無線數(shù)據(jù)系統(tǒng)，不論系統(tǒng)其它部分的負載多少，用戶都要受限于一個信道中的可用帶寬。用戶可以在蜂窩系統(tǒng)空閑時傳輸數(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)商能夠分配原來沒有充分利用的更大的帶寬給用戶，他們會得到較好的收益；無疑，用戶也能得到更好的服務(wù)。軟件無線電的靈活性能夠去除靜態(tài)設(shè)計的局限性，并能為無線通信系統(tǒng)提供新的功能。理想條件下，射頻頻譜可以任意分配。這使我們不會盲從于在靜態(tài)頻譜許可下的設(shè)計慣例，而是面向一個動態(tài)的頻譜分配模式。最終，供應(yīng)商們將可以自由競標所需的頻譜，相對目前的模式，這能更好地利用射頻頻譜。通常情況下，如果服務(wù)供應(yīng)商在一個區(qū)域只有很少的用戶，則其頻譜在大部分時間內(nèi)將會處于閑置狀態(tài)。然而，在市場分配模式下，如果用戶對頻譜有需求，相應(yīng)的頻譜就會得到利用。市場分配模式還有助于產(chǎn)生新的服務(wù)供應(yīng)商。一般而言，若一個供應(yīng)商在一個區(qū)域中沒有獲得頻譜許可證，則該供應(yīng)商就不能在該區(qū)域運營。而市場分配模式下，多個供應(yīng)商進入同一個市場是可行的，這種競爭機制將為最終用戶提供更好的服務(wù)。市場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)布了一個關(guān)于軟件無線電的調(diào)查通知，明確指出軟件無線電要對無線頻譜的管理和許可方式進行變革。頻譜的分配會在宏觀上提高頻譜的效率，而軟件無線電則可在微觀上提高頻譜效率。任何兩個無線設(shè)備都可以動態(tài)地調(diào)節(jié)其濾波和調(diào)制以適應(yīng)信道實際條件下的要求。例如，假設(shè)有一個很強的干擾出現(xiàn)在信道附近，在ad-hoc網(wǎng)絡(luò)里，設(shè)備會動態(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。實現(xiàn)這種調(diào)整的方案在Chiu99提出。或許軟件無線電的最大優(yōu)點是跟蹤新技術(shù)的能力。現(xiàn)有無線通信系統(tǒng)的技術(shù)應(yīng)用已遠遠落后于數(shù)字通信。這在很大程度上是由于時間和經(jīng)費的問題，包括配置底層的基礎(chǔ)設(shè)備來完成特殊的空中標準設(shè)置。因為資金投入很大，不可能經(jīng)常對設(shè)備升級，因此新技術(shù)應(yīng)用大約會滯后10年。例如在美國的大部分地區(qū)，蜂窩網(wǎng)的基礎(chǔ)設(shè)施仍是模擬AMPS標準（設(shè)計于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)遠遠落后于技術(shù)的發(fā)展。3G的系統(tǒng)原型就是一個例證。基于適當(dāng)?shù)能浖o線電技術(shù)的蜂窩基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)能夠通過安裝新軟件進行升級，比配置新硬件更迅速、更廉價，同時也允許數(shù)字通信的先進技術(shù)更快地進入市場，并可提供新業(yè)務(wù)、提高頻譜的利用率。