软件无线电技术在船舶通信中的,应用研究
时间：2020-12-16 16:02:11 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
摘 要：随着近些年人们对信息技术以及计算机的深入研究，软件无线电技术被逐渐普及并使用在各个行业中，本文针对软件无线电技术应用于船舶通信中的问题实施分析，旨在提升船舶通信的技术水平。
关键词：软件无线电技术；船舶通信；应用分析
软件无线电技术是上世纪90年代出现的一种无线通信概念，该技术的主要思路是通过宽带A/D/A变换器最大限度的靠近天线，将一个相对开放性的硬件当成无线通信最基本的平台，最终达到多功能、多频段以及多模式无线电通信。该技术应用于船舶通信中具有极强的灵活性与通用性等特点，使得软件的尤其是无线电技术系统升级与互联不但方便而且快捷。
1 体系结构分析
船舶通信因为条件以及环境等限制，其对通信要求相对较高。软件无线电则是一种通过宽带A/D/A高速DSP作为主要基础的，以软件为重要核心的崭新体系架构[1]。在软件无线电中，技术主要强调体系结构全面可编程性与开放性，在实际的过程中对宽频带模拟信号实施数字化，借助软件编程能够达到灵活实现宽带数字变频、数字频率合成、数字滤波等目的。软件无线电一般使用开放性的即插即用的系统体系。
1.1 硬件结构
作为一种通用的相对较为开放的无线电通信体系，软件无线一般使用建立在支持多处理器高速VMF总线结构中，如此就能够使得无线通信相关的部件之间能够真正意义上的实现相互关系改变成为面向总线的相对较为单一的关系，在系统运行过程中对实现通用性、模块化以及标准化等都有非常大的帮助。其体系结构中涵盖接口模块和控制、数字中频滤波变频以及多芯片并行的处理模块、宽频段天线等[2]。另外功率放大模块，CDMA模块信号传输模块，GPS天线可以利用卫星定位船舶位置，外置设备更加有利于系统多样化的功能，程序有根据的判定险情。
软件无线电系统的结构有多个特点，其基本的特征就是A/D/A变换能够最大限度地靠近射频天线，在该过程中宽带A/D/A变換为软件无线电最重要也是最关键的技术。和常规的取样技术比较该技术取样涵盖正交取样、Nyquist取样以及过取样等，而这其中带通取样速度以及频率要比带通信号的最高频率还要高出很多，在某种程度上说此方式能够使用较低的取样速率的变换器。不可否认的是，目前A/D/A变换器往往只能提升几十兆赫兹宽度，其取样的范围具有一定的适应性，往往适合使用在中频工作。因此，正常情况下中频对模拟信号实施数字化，但是射频变化则还是需要使用模拟的方法。而控制和接口模块则能够实现对射频前端和电台功能方面的控制，如此也能够实现A/D/A变换，在此过程中还能够为用户提供相关的模拟或者数字接口，比如数据信息以及电报等；多芯片并行的DSP处理模块能够实现单路或者多路基带数字信号的有效处理；而宽带天线能够覆盖从短波至L波段，现阶段我国外宽带天线技术水平往往还不能满足此方面的要求，因此使用分段覆盖的模式仍是主要的方法。
1.2 软件模块
在所有的软件体系中，软件无线电体系结构对软件模块的发展至关重要，为了能够充分保障系统的可扩充性以及开放性，传播通信中所使用的软件无线电技术的软件系统必须对照组ISO/OSI按级别的方式实施组织处理[3]。系统软件模块涵盖下面多个部分：即DSP指令集以及函数库；信号流变速库（涵盖波形合成、滤波以及变换等）；而调制解调的算法库则涵盖FM、BPSK以及FSK、SSB等；信道纠错编码算法库则涵盖卷积码、水平垂直校检码以及BCH码；信源话音编码算法库则涵盖IMBE以及APC等。
1.3 系统模块化
在系统模块化分析中，首先应该从开放性分层结构基础上进行分析，其船舶通信软件的无线电不但其硬件必须进行必要的模块化处理，同时模块物理和电气接口性能的指标必须能够真正意义上的符合统一的标准，且标准必须具有一定的开放性。另外软件也必须模块化，所有的模块必须有相对较为特定的软件定义和功能，各个模块之间也需要建立逻辑连接，如此才能够真正意义上的实现设立对复杂传播通信环境有利的目的；另外某种参数的省级以及更新能够利用软件所最初设定或者更换对应的模块就能够实现，这也就摒弃了传统的需要重新设计系统的弊端。
2 软件无线电技术应用于传播通信中的发展趋势
应该指出的是，对于船舶通信而言，安全通信以及遇险通信是传播实施通信的最初目的，因此通信的有效率以及可靠性对船舶安全等都有着非常特殊的作用，所以我国相关部门也要求船舶上可以利用多种通信的方式实施安全通信与遇险通信。而所有的通信方式往往也具有一定的技术特点，这样就构成了相对庞杂的通信系统。而如何有效的充分利用此类通信方式，最大限度的提升通信的可维护性、可靠性以及可操作性，为软件无线电充分应用在船舶通信的动力。船舶无线电技术的应用，对船舶通信方面所发挥的作用较为明显，比如船舶在遭遇恶劣天气的情况下，出现通信不畅或者信号干扰等问题，软件无线电技术就能够发挥其效果，设备自动加强信号传输，保障船舶通信能够不受干扰。另外如果船舶出现诸如遭遇险情的情况，其系统会自动向周边船舶岸基站发送求救信号，或者转发到最近的救援基地，使地面工作者能够第一时间了解船舶发生故障的具体问题以及时间，第一时间采取救援措施。
所有的软件无线电都有一个较为特殊的特点，即可编程性。而软件无线电的使用能够使得船舶通信具有较强的灵活性与通用性，在某种程度上说能够方便快捷地实现改进甚至是增加通信业务功能；另外该方式也具备灵活多变多址方式，具有极强的接口能力以及组网能力。与此同时，软件无线电技术和计算机技术能够充分深入融合，能够为通信系统提供相对更强的网络性与灵活性，达到人机对话的目的，提升系统与机器可维护性与可操作性。在更为复杂与更加高级的应用过程中，软件无线电还能够使得船舶通信设备实现船舶条件的自适应性，涵盖对速率的适应、对功率的适应以及对频率的适应，具备多种类型的抗干扰能力，提升信息传输的有效性以及可靠性。
3 结语
软件无线电技术的发展与成熟得益于军用电台的发展，近些年软件无线电逐渐成为了军用电台发展趋势，同时把该技术应用于民用的通信领域。在之前的信息通信中，软件无线电技术就成了真正意义上的全球通信系统第三代战略基础，也是现阶段全球热议的焦点问题，软件无线电技术的很多优点都能够在船舶通信中展示出来，为后期船舶通信带来了一个全新的面貌。
参考文献：
[1] 于长军，陈芸芸.一种基于软件无线电技术的变频系统群时延精确测量方法[J].仪器仪表学报，2010，31（1）：166-171.
[2] 沙地克？肉孜.软件无线电技术在调频发射机设计中的应用探讨[J].数字通信世界，2017，（2）：232-233.
[3] 梁铭倩，冯静，余华等.基于软件无线电技术的高速水声通信实验系统设计[J].海洋技术，2013，32（4）：1-5，10.
