短波通信是利用波長為100m～10m(3MHz～30MHz)的電磁波進行的無線電通信，主要靠天波傳播，可經電離層一次或數次反射，最遠可傳上萬公里，廣泛用于語音、電報和數據傳輸。然而，深度衰落和干擾（電臺干擾、工業干擾和大氣噪聲等）嚴重影響著短波通信質量。為克服這些問題，短波通信近年采用了自適應、寬帶抗干擾等新技術，但受傳統短波通信系統結構（見圖1）和傳統器件的限制，這些新技術難以發揮自身優勢以提高短波通信的性能指標。
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圖1? 傳統短波通信設備的結構圖

　　1992年JoeMitola首次明確提出軟件無線電概念。軟件無線電的基本思想是:將寬帶A/D/A變換盡可能地靠近射頻天線，盡早地將模擬信號數字化,在基于DSP（數字信號處理）技術的支持多模式工作可編程控制的通用硬件平臺上，建立一種靈活的無線電系統。在這個系統中，從射頻、中頻、基帶直到控制協議部分全由軟件編程來完成，把盡可能多的通信功能用軟件來實現，硬件的通用性和軟件的可重構性使得系統的改進和升級非常方便，不同系統間可以很好地互連與兼容。軟件無線電的思想運用在短波通信上就形成了短波軟件無線電(HF-SR)。
　　HF-SR的出現改變了傳統短波通信設備過分依賴硬件實現通信功能的舊體制，可充分利用數字信號處理技術，便于研制出多功能、多模式、可編程的短波通信系統，為短波通信技術的發展注入了新的活力。

　　1? 軟件無線電基本體系結構

　　理想的軟件無線電是多頻段、多模式、開放式體系結構,其無線功能通過加載軟件來實現，從而提供多種無線電通信業務。軟件無線電的基本平臺包括：天線、多頻段射頻(RF)轉換器、寬帶A/D（D/A）轉換器和DSP處理器等，如圖2所示。

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圖2? 開放結構的短波軟件無線電發送原理

　　軟件無線電將A/D和D/A向RF靠近,由基帶移到中頻甚至到射頻,用可編程能力強的DSP或FPGA器件代替專用的數字電路,進行A/D后的一系列處理，使系統硬件結構與功能相對獨立，這樣就可以基于一個相對通用的硬件平臺,通過軟件實現不同的通信功能,并可對工作頻率、系統頻寬、調制方式、信源編碼加以編程控制,系統靈活性大大增強。功能強大的軟件開發工具可以根據通信技術的最新發展和需求，修改各工作模塊以實現系統升級。

　　2? 短波軟件無線電的結構

　　短波軟件無線電目前主要有三種實現結構：射頻全頻段數字化采樣、中頻數字化采樣結構、虛擬無線電結構。
　　（1）射頻全頻段數字化采樣
　　射頻全頻段數字化采樣的系統結構圖與圖2類似。依據目前的器件水平，短波軟件無線電的射頻全頻段數字化采樣尚不能實現。按照Nyquist采樣定理對短波頻段采樣速率至少需要70Msp/s，短波頻段通信對ADC的動態范圍要求為120dB～130dB，A/D一般來說每bit提供6dB動態范圍。這樣對短波全頻段采樣需要130/6≈22bits，目前ADC達不到此要求。
　　（2）中頻數字化采樣結構
　　如圖3所示，中頻采樣是將射頻信號預處理后，模擬變頻到中頻進行A/D采樣，采樣后的數據被送入DSP，在DSP中進行數字下變頻和數字解調處理。這種結構的軟件無線電與目前的中頻數字化接收機的結構是類似的,均采用了多次混頻體制。但是軟件無線電的中頻帶寬較寬，且一次混頻后的變頻均在DSP中實現，所有調制解調等功能均由軟件來實現，比普通超外差中頻數字化接收機更靈活，功能更強。盡管和理想的軟件無線電有一定差距，這已是目前短波軟件無線電的最佳選擇。

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圖3? 中頻數字化采樣結構圖

（3）虛擬無線電結構
　　虛擬無線電是軟件無線電的一個新的發展趨勢。虛擬無線電利用工作站(或者高速PC機)的強大計算能力取代DSP來完成所有數字信號處理。有代表性的是美國麻省理工學院的計算機科學實驗室開發的SpectrumWare系統，其結構如圖4所示。
　　圖4中，虛擬無線電以A/D變換為劃分界線，整個系統分為子卡和工作站兩個部分。子卡部分用于獲得射頻信號的采樣數據，將射頻信號模擬下變頻到中頻，然后對中頻信號進行采樣。采樣后的數據流經過工作站上的GuPPI（通用PCII/O）接口被送入內存緩存區。為了滿足實時數據處理的要求，這里采用DMA（直接存儲接入）技術，數據流直接送入內存緩存區，無需經過設備驅動程序和一般操作系統功能的處理。然后，工作站中的軟件無線電應用模塊對內存中的采樣數據流進行處理，完成軟件無線電技術中DSP所能完成的功能。
　　基于PC機的虛擬無線電結構具有以下幾個特點：①更好的靈活性。工作站的容量和開發環境均優于專用DSP芯片，容易實現新協議和信號處理新算法以及性能的改進提高。②升級快捷。用戶可以很方便地通過更新軟件來增強現有設備功能。③易與其他應用結合。虛擬無線電的研究將無線和其他應用的界限模糊化了，提高了功能性和端到端的有效性。

圖4? 虛擬無線電結構圖