軟件無線電技術(shù)在4G系統(tǒng)中的應(yīng)用

對運(yùn)營商來說，如何提高和優(yōu)化無線局域網(wǎng)的性能并提高數(shù)據(jù)傳輸速率和服務(wù)質(zhì)量，將有線和無線局域網(wǎng)進(jìn)行無縫融合，已成為4G技術(shù)研究的熱點。

軟件無線電(SWR)技術(shù)是近年來提出的一種實現(xiàn)無線通信的新的體系結(jié)構(gòu)，它的基本概念是把硬件作為無線通信的基本平臺，而把盡可能多的無線通信及個人通信功能用軟件實現(xiàn)。

WLAN與藍(lán)牙融入廣域網(wǎng)

近年來各國都在積極進(jìn)行4G的技術(shù)研究，從歐盟的WINNER項目到我國的“FuTURE計劃”都是直接面向4G的研究。

日本對4G技術(shù)的研究在全球范圍內(nèi)一直處于領(lǐng)先地位，早在2004年，運(yùn)營商N(yùn)TTdocomo就進(jìn)行了1Gbit/s傳輸速率的試驗。目前還沒有4G的確切定義，但比較認(rèn)同的解釋是：4G采用全數(shù)字技術(shù)，支持分組交換，將WLAN、藍(lán)牙技術(shù)等局域網(wǎng)技術(shù)融入廣域網(wǎng)中，具有非對稱的和超過100Mbit/s的數(shù)據(jù)傳輸能力，同時，因為采用高度分散的IP網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，使得終端具有智能和可擴(kuò)展性。

4G系統(tǒng)將融合現(xiàn)有的各種無線接入技術(shù)，包括蜂窩、衛(wèi)星、WLAN、藍(lán)牙、Ad-hoc、DAB/DVB(數(shù)字音頻和視頻廣播)、WAP等。這些技術(shù)的融合將使4G成為一個無縫連接的統(tǒng)一系統(tǒng)，實現(xiàn)跨系統(tǒng)的全球漫游及業(yè)務(wù)的可攜帶性。

目前，MIMO在吸收TD-SCDMA設(shè)計思想的TD-LTE（TD-SCDMALongTermEvolution）系統(tǒng)中處于重要位置，與TDD（Time Division Duplexing）時分雙工技術(shù)和基于OFDM的多址接入技術(shù)并稱為TD-LTE三項關(guān)鍵技術(shù)，已成為3G－LTE以及未來4G中重要的底層技術(shù)，但在4G眾多關(guān)鍵技術(shù)之中，軟件無線電技術(shù)是通向未來4G的橋梁。

軟件無線電對通信傳輸?shù)母纳?/p>

軟件無線電(SWR，SoftWareRadio)，是用現(xiàn)代化軟件來操縱、控制傳統(tǒng)“純硬件電路”的無線通信。基本思想就是將寬帶模數(shù)變換器(A/D)及數(shù)模變換器(D/A)盡可能地靠近射頻天線,建立一個具有“A/D-DSP-D/A”模型的通用的、開放的硬件平臺，在硬件平臺上盡量利用軟件技術(shù)來實現(xiàn)無線電的各種功能模塊。例如：使用寬帶模數(shù)變換器（ADC）通過可編程數(shù)字濾波器對信道進(jìn)行分離；使用數(shù)字信號處理器(DSP)技術(shù)；通過軟件編程來實現(xiàn)頻段（如HF、VHF、UHF和SHF）的選擇；通過軟件編程來完成信息抽樣、量化、編碼/解碼、運(yùn)算處理和變換,實現(xiàn)射頻電臺的收發(fā)功能等。軟件無線電技術(shù)是計算密集型、軟件化的操作形式。

在國內(nèi)，我國提出的3G方案TD-SCDMA就是利用軟件無線電技術(shù)完成設(shè)計。軟件無線電與現(xiàn)代通信技術(shù)、微電子技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)三者結(jié)合在一起，形成一個中長期的研究項目，其利用數(shù)字信號處理技術(shù)識別用戶信號到達(dá)方向，形成天線主波束，并引入空分多址（SDMA）方式，根據(jù)用戶信號不同的空間傳播方向，提供不同的空間信道；采用數(shù)字方法對陣元接收信號進(jìn)行加權(quán)處理，形成多個波束賦形，每一個波瓣對應(yīng)于一個特別的手機(jī)用戶，波束也可以動態(tài)追蹤用戶，使主波束對準(zhǔn)用戶信號方向；在干擾信號方向上，形成天線方向圖零陷或功率增益較低，從而達(dá)到抑制干擾的目的。

4G系統(tǒng)中的軟件無線電應(yīng)用特點

在國外，軟件無線電技術(shù)迅速發(fā)展，軍用軟件無線電技術(shù)以美國的軍用“易通話”計劃為代表，處于世界軟件無線電技術(shù)領(lǐng)域的前沿。繼而，在美國防部計劃的推動下，其它一些國防電子公司也紛紛展開了多頻段多模式電臺研制工作。在歐共體的ACTSFIRST項目中，軟件無線電技術(shù)用在設(shè)計多頻/多�？删幊淌謾C(jī)中，可自動檢測接入不同的網(wǎng)絡(luò)信號，能滿足不同接續(xù)時間要求；可用不同軟件實現(xiàn)不同無線電設(shè)備的各種功能；可任意改變信道調(diào)制方式和接入方式，利用不同軟件即可適應(yīng)不同標(biāo)準(zhǔn)，構(gòu)成多功能基站和多模手機(jī)，且具備高度靈活性。

可以預(yù)見，基于軟件無線電的4G通信將會具有以下特點：

●有自動漫游能力，并能在不同系統(tǒng)間進(jìn)行智能切換；

●在同一硬件平臺上，能兼容不同系統(tǒng)；

●可下載公用軟件，并能進(jìn)行自身系統(tǒng)的升級；

●可支持語音、數(shù)據(jù)、圖像和傳真等多種業(yè)務(wù)，并能根據(jù)業(yè)務(wù)流量，信道質(zhì)量等情況，自動選擇合適的傳輸信道；

●可自動選擇通信模式，并能采用合適的通信協(xié)議和信號格式實現(xiàn)遠(yuǎn)端通信。

除此之外，軟件無線電出現(xiàn)了一些新的發(fā)展趨勢，主要表現(xiàn)在體系結(jié)構(gòu)分層化、結(jié)構(gòu)數(shù)學(xué)分析化、軟件模塊化、計算機(jī)化、面向?qū)ο蠡�、網(wǎng)絡(luò)化以及安全化方面。

軟件無線電技術(shù)是適應(yīng)產(chǎn)品多樣性的基礎(chǔ)。它不僅能減少開發(fā)風(fēng)險，還更易于開發(fā)多系列多類型的產(chǎn)品。此外，它能夠減少硅芯片的容量，從而削減運(yùn)算器件的價格，其開放的結(jié)構(gòu)也有利于多方運(yùn)營商的介入；同時，數(shù)字信號處理DSP技術(shù)的使用，也彌補(bǔ)了廉價RF（RadioFrequency）所造成的不足。在實際應(yīng)用中，RF部分是昂貴而缺乏靈活性的，寬帶的RF是非線性的，而軟件無線電技術(shù)可彌補(bǔ)其在靈活性上的不足。

未來的4G技術(shù)需要適應(yīng)不同種類的產(chǎn)品的要求，這樣才能使我國4G技術(shù)盡早與國際水平接軌，并步入國際先進(jìn)行列。

作者：中國移動通信集團(tuán)設(shè)計院有限公司 趙海寧 劉瀟 萬華蕓