（黑龙江省无线电监测站 黑龙江省哈尔滨市 150001）
摘要：软件无线电( SDR) 是由美国科学家Joseph Mitola于1992年首先提出的一种无线通信新技术。SDR是一种实现无线通信的新概念和体制，利用SDR技术可以建立各种灵活的无线通信系统，从而支持多种频段和多种模式，能够通过编程来支持新的通信标准，也可以通过无线加载来实现动态升级，还可以不更换硬件而支持各种增值服务，甚至可以重新定义空中无线接口。
关键词：软件无线电；电子对抗系统；应用
电子对抗系统是一个具有完善的电子侦察、电子进攻和电子防御的电子武器系统。它的最主要特点是频段宽(几乎覆盖整个无线电频段),待处理的信号多,而且是处在被动接收的条件下工作。目前的电子对抗设备,一般是在几种已知(或假设已知)信号下进行工作的,一旦情况发生变化,该种设备就无法正常工作。所以,研制并开发一种工作频带宽、信号适应能力强、可扩展性好的综合电子对抗设备是现代电子对抗的必然要求。软件无线电技术的兴起为解决这一难题提供了最佳途径。
一、SDR的概念和特点
SDR采用数字信号处理技术，将标准化、模块化的可编程硬件功能单元通过高速总线或高速网络连接为一个通用的数字硬件平台，利用软件来定义实现无线信号的射频、中频和基带处理等功能，从而实现各种通信功能，并且能够通过重新编程来实现系统的升级更新，从而灵活适应各种通信标准和协议。其核心思想是将宽带模数转换器(A/D)及数模转换器(D/A)尽可能地靠近射频天线，尽早实现信号的数字化，从而尽可能使无线电台的功能用软件来实现。这样，无线通信系统可以用升级软件的方式来升级系统，包括:重新定义调制解调过程、编码解码方式以及空中无线接口等，从而能够支持各种新的通信体制和标准并且实现切换。SDR具有三个关键特点:1)可多频带、多模式及多功能工作;2)具有可重配置、可重编程能力;3)开放性、模块化和标准化。
二、软件无线电在电子对抗系统中的应用
1.电子侦察。电子侦察的核心是具有高速分析和处理能力的接收机，为了在短时间内处理尽可能多的信息，电子侦察接收机应该具有很宽的工作频率、足够的瞬时接收带宽、良好的频率分辨率以及高灵敏度和大动态范围，最好还要能同时处理多个信号，这些特点奠定了SDR技术在电子侦察领域的应用前景。SDR侦察接收机能够用于对目标信号进行分析识别、特征提取和参数测量，对通信信号还能调解信息，它不仅能对各种通信信号(包括卫星通信信号、遥控遥测信号)进行侦察分析也能对雷达信号、导航信号或者是敌我识别信号进行侦察分析，它是一种多频段、多模式、多功能的电子战接收机。
2.电子干扰。电子干扰是指对敌方雷达、无线电通信设备、无线电导航设备、制导设备以及各种光电设备等进行的干扰，如通过发射、转发某种电磁波，或者反射、吸收敌方的电磁波。电子干扰机实际上就是一个发射机，通过发射电磁波达到削弱、破坏敌方电子设备的功能，保护己方不被侦察和受到打击的目的。利用SDR技术能够灵活的实现针对性的电子干扰，具有较高的实战价值。
3.电子防御。电子防御也称为电子抗干扰，传统无线通信采用的定频通信的载波频率在一段时间内是固定的，信号容易被跟踪和干扰，保密性和抗干扰性较差。电子防御采用跳频通信，收发端采用地址码生成器生成伪随机码来控制频率合成器的本振频率，使发送频率伪随机跳变，而收发端的同步跳频保证了信号的恢复，但是当某个频点受到干扰时，跳频通信系统会产生的误码。基于SDR技术可以采用自适应跳频技术，通过加入通信链路质量分析技术，能够确定被干扰的频点，给出可用的跳频频集，自动适应信道的变化，抵抗可能的干扰。
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4.天基信息系统包括天基情报侦察系统、天基信息传输系统和天基信息对抗系统，未来天基信息系统将向全天候、全频谱、实时性、多功能、网络化、智能型的方向发展。国内和国外天基信息系统的建设都是按功能来划分的，比如通信卫星、遥感测控卫星、导弹预警卫星、导航卫星、情报侦察卫星等，这种卫星一旦发射升空，定点在某一轨道上，它的功能特性就被完全固化，这样为了实现不同的功能，需要发射大量功能各异、轨道各不相同的卫星，增加了系统的建设费用，而单个卫星有效载荷的设计以硬件为核心，缺乏灵活性，难以适应不断变化的电磁环境。将设计理念带入到天基信息系统中，可以提出“软件星”的新概念。“软件星”是指该卫星的有效载荷采用通用硬件平台，通过软件来定义其功能的卫星系统。“软件星”不仅可以完成通信功能，也可以完成导航功能，或者实现对雷达/通信信号的技术侦查，还可以用作为雷达有源探测和遥感，甚至实现电子对抗功能。“软件星”可以通过无线上载不同的功能软件来定义其战术功能，满足不断变化的军事需求。未来的卫星将是功能完全可以定义的多功能卫星，在和平时期这些布满整个天空的“软件星”可以全部定义为通信卫星来满足日益增长的通信需求，在战前侦察阶段可以把这些卫星定义为全空域电子侦察卫星，而在作战过程中又可以把它们定义为干扰卫星，在作战后为了评估打击效果可以将它们定义为雷达遥感卫星。“软件星”还可以按照其所在的地域不同完成不同的功能:比如在敌方上空完成侦察、监视或干扰功能;在己方上空完成通信、广播功能;在巡航导弹经过的区域则完成导航功能等。
三、发展方向
软件化通信电子对抗干扰发射机又可称为用软件定义的电子对抗干扰发射机。这种发射机在一个通用的硬件平台上,采用软件实现各种干扰样式的形成,以及干扰信号的整个产生过程。开放式的硬件平台只涉及发射信号的载频特征,发射信号的内部特征完全由不同的软件来定义。载频特征一般说来是相对固定的,而由软件定义的内部特征(干扰样式)可以升级换代,以适应信号特征的千变万化。之所以称为“软件化”,意义也在于此。这种软件化接收机也同样适用于调频信号的快速跟踪干扰,因为数字上变频所采用的是直接数字频率合成器作为数字本振,其转换速度相当快。这种干扰发射机的功放一般采用线性功放。为能处理整个中频带宽内可能出现的信号,必须通过信号设置数字上变频器的本振频率来分时处理。这与电子对抗中全概率截获的高要求显然是有差距的。为了满足并行处理不同频率信号的能力,可以通过增加数字上变频数量的方法来实现。这种结构能从时域、频域、空域对信号进行三维处理,包括分析识别和参数测量(测向或定位)。软件无线电引信的测试技术、可靠性分析和贮存寿命预测技术，是软件无线电引信发挥作用的关键技术，相关研究应该随着自动测试技术和可靠性理论的发展而发展。在开放性、可扩性、易升级的硬件平台上,通过开发各种侦察软件模块,来适应各种新的信号体制和复杂的信号环境。这种软件无线电电子对抗干扰发射机很可能会代表未来电子对抗干扰机的发展方向。
软件无线电的提出与发展,标志着无线电通信领域的一场深刻变革已经到来。它对硬件依赖程度小,具有高度的开放性和可编程性,可以实现各种通信设备的相互兼容,最大程度提高设备的利用率。它不仅是下一代军用无线电的发展方向,也是下一代民用通信领域的发展模式,同时也反映了未来电子系统发展的总趋势。
参考文献
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论文作者:丁日欣
论文发表刊物:《电力设备》2018年第17期
论文发表时间:2018/11/13
标签：信号论文; 软件论文; 电子论文; 无线电论文; 功能论文; 干扰论文; 通信论文; 《电力设备》2018年第17期论文;