1.3.1 从硬件无线电到软件无线电

通信技术的飞速发展，极大地改变了我们的世界。特别是无线通信与移动通信技术的不断普及，全世界使用手机的用户越来越多。无线数字通信技术已经成为我们日常生活中不可或缺的东西。

随着无线技术的应用范围不断扩大，我们身边的无线设备越来越多。面对越来越多的通信系统，我们需要一种可以应对多种通信功能的无线电通信设备，这就是软件无线电系统。

为了更好地理解软件无线电的含义，我们还是从传统的“硬件无线电”谈起，看看无线电技术是如何从硬件无线电发展到软件无线电的。

1. 硬件无线电

所谓硬件无线电，是指无线电设备的功能是由硬件结构确定的，系统的工作很少有软件参与，它们在功能上是确定的。

长期以来，我们在使用各种不同的硬件无线电系统，比如手机、收音机、电视机、电话机、传真机等。

例1-8 硬件无线电系统的结构。

解 图1-9所示为一款模拟外差式手机系统的部分硬件结构框图。

从图中可以看出，手机硬件系统包括天线、射频部分、基带部分、话音部分等。

天线用于收发无线电信号。

双工器使得系统可以工作在双工状态。

在接收信号时，天线接收到的无线电射频模拟信号，经过双工器到达射频部分。在射频部分中，射频模拟信号经过高频放大、第一次变频、中频放大、第二次变频，频率降低到合适程度；再经过模/数（A/D）变换器，将模拟信号转换成数字信号，送入基带部分处理。

在发射信号时，工作过程与接收信号基本相反。

这种模拟外差式手机系统曾广泛应用于无线电设备中。它的发展经历了以下几个发展阶段：

（1）模拟硬件无线电；

（2）数字硬件无线电。

在模拟硬件无线电阶段，系统功能完全由具有各种特定功能的固定电路模块组合而成，如滤波器、放大器、调制器等，这些电路模块的功能不能发生任何改变，因此称之为模拟无线电。

在数字硬件无线电阶段，经过模/数变换之后，许多由硬件完成的功能可以由软件实现。

对于硬件无线电系统来说，由于电路模块的功能固定，如果需要系统升级换代，将不可避免地淘汰原有系统，替换新的系统。

为了实现多频段、多模式、多功能应用，如果仍然采用硬件无线电技术，将要付出很大的成本。

2. 软件控制无线电

在上述硬件无线电的第二个阶段——数字硬件无线电，虽然许多硬件的功能可以由软件实现，但是数字硬件无线电系统的可重编程、可重配置能力较差。

虽然数字无线电系统可以通过软件方式处理数据、控制系统，但是，系统的主要功能是不能改变的。

例1-9 数字硬件无线电的特定硬件平台：短波电台。

解 数字硬件无线电的基本功能是由其特定的硬件平台决定的。

短波电台可以由软件控制改变系统的工作频率和信号传输速率，但是不可能通过重新配置变成超短波电台。

由数字硬件无线电发展到软件控制无线电（Software Controlled Radio，SCR），系统通过软件实现控制功能。但是，如果不改变硬件条件，系统就不可能改变特征参数，如频带、调制等。

3. 软件定义无线电

由软件控制无线电发展到软件定义无线电（Software Defined Radio，SDR），则系统用软件控制参数，如频带、调制、波形、检测等，不需要对硬件进行修改，就可以改变系统的功能，如图1-10所示；但其中仍然存在模拟处理部分，如射频或中频电路。

软件定义无线电能够通过软件控制相当宽的频率范围，可以通过下载软件来为系统增加新的功能。

4. 理想软件无线电

由软件定义无线电发展到理想软件无线电（Ideal Software Radio，ISR或SWR），则系统可以实现完全可编程，天线的输入信号直接经过A/D变换器，取消了大部分模拟器件，大大提高了系统性能。

表1-3所示为软件无线电的不同发展阶段。

通常所说的软件无线电，是指软件定义无线电和理想软件无线电。

一般，软件无线电一定是软件定义无线电，但是，软件定义无线电不一定是软件无线电。

在本教材中，我们不严格区分软件无线电和软件定义无线电，一般都可以称为基于软件的无线电。