移動(dòng)通信中的軟件無(wú)線電

相關(guān)專(zhuān)題: 無(wú)線 芯片
建文



  通信技術(shù)的迅速發(fā)展,一方面使通信產(chǎn)品的生存周期縮短,開(kāi)發(fā)費(fèi)用上升;另一方面,新老通信體制共存,各種通信系統(tǒng)之間的互聯(lián)變得更加復(fù)雜和困難,這在軍事通信中尤為突出。近幾年來(lái),數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)不斷成熟,A/D、DSP器件的性能也越來(lái)越好,就是在這樣的背景下,軟件無(wú)線電技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。

  軟件無(wú)線電是1992年美國(guó)首次提出的一種實(shí)現(xiàn)無(wú)線通信的新的體系結(jié)構(gòu)。它是一種用軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)物理層連接的無(wú)線通信設(shè)計(jì),其基本概念是把硬件作為無(wú)線通信的基本平臺(tái),把盡可能多的無(wú)線通信及個(gè)人通信功能用軟件實(shí)現(xiàn)。這樣,無(wú)線通信新系統(tǒng)、新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)將逐步轉(zhuǎn)到軟件的開(kāi)發(fā)上來(lái),而無(wú)線通信產(chǎn)品的價(jià)值也將越來(lái)越多地體現(xiàn)在軟件上,這是無(wú)線通信領(lǐng)域繼固定到移動(dòng)、模擬到數(shù)字之后的第三次革命。

  軟件無(wú)線電的主要優(yōu)點(diǎn)是它的靈活性。在軟件無(wú)線電中,諸如信道帶寬、調(diào)制以及編碼等都可以動(dòng)態(tài)地調(diào)整,以適應(yīng)不同的標(biāo)準(zhǔn)和環(huán)境、網(wǎng)絡(luò)通信負(fù)荷以及用戶需求的變化。目前軟件無(wú)線電設(shè)計(jì)有兩類(lèi):軟件定義無(wú)線電SDR,能夠控制和配置處理單元;軟件無(wú)線電SWR,事實(shí)上由軟件本身來(lái)完成信號(hào)的處理。倘若能為軟件控制設(shè)置必要的接口,SDR就可以應(yīng)用FPGA等技術(shù)。SWR則不需要使用這類(lèi)器件,而是通過(guò)在面向應(yīng)用程序級(jí)的軟件標(biāo)準(zhǔn)組件對(duì)象中進(jìn)行信號(hào)處理,來(lái)增大靈活性。以當(dāng)前的技術(shù),前者更適于低層次應(yīng)用,而后者則能夠通過(guò)下載新軟件的方式,對(duì)一個(gè)無(wú)線器件進(jìn)行升級(jí)以適應(yīng)新標(biāo)準(zhǔn)的要求。SWR具有這種潛能,是因?yàn)樗械墓δ芴幚砣坑密浖䦟?shí)現(xiàn),而不會(huì)局限于某種特殊的處理單元。

  在未來(lái)移動(dòng)通信中,軟件無(wú)線電將改變傳統(tǒng)的觀念,給移動(dòng)通信的軟件化、智能化、通用化、個(gè)人化和兼容性帶來(lái)深遠(yuǎn)的影響,并將在本世紀(jì)形成和計(jì)算機(jī)及程控交換機(jī)相當(dāng)?shù)木薮螽a(chǎn)業(yè)。



軟件無(wú)線電技術(shù)分析


  軟件無(wú)線電技術(shù)是最近幾年提出的一種實(shí)現(xiàn)無(wú)線通信的新體系結(jié)構(gòu)。與傳統(tǒng)無(wú)線電系統(tǒng)相比,其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)大不相同。

  對(duì)于傳統(tǒng)的模擬無(wú)線電系統(tǒng),其射頻部分、上下變頻、濾波及基帶處理全部采用模擬方式,某個(gè)頻段、某種調(diào)制方式的通信系統(tǒng)都對(duì)應(yīng)于專(zhuān)門(mén)的硬件結(jié)構(gòu)。隨后發(fā)展起來(lái)的數(shù)字無(wú)線電系統(tǒng)是將低頻部分采用數(shù)字電路,如本振用數(shù)字頻率合成器、信源編譯碼和調(diào)制解調(diào)由專(zhuān)用芯片完成,等等,而其射頻部分和中頻部分仍離不開(kāi)模擬電路。與傳統(tǒng)無(wú)線電系統(tǒng)相比,軟件無(wú)線電系統(tǒng)的AD、DA變換移到了中頻并盡可能地靠近射頻端,對(duì)整個(gè)系統(tǒng)頻帶進(jìn)行采樣,即從中頻 甚至射頻  開(kāi)始就進(jìn)行數(shù)字化處理,這是軟件無(wú)線電的一個(gè)突出特點(diǎn)。乍看起來(lái),軟件無(wú)線電好象只是數(shù)字無(wú)線電的進(jìn)一步發(fā)展,事實(shí)上兩者有著本質(zhì)的區(qū)別。數(shù)字無(wú)線電采用專(zhuān)門(mén)的數(shù)字電路,實(shí)現(xiàn)單一的通信功能,無(wú)可編程性可言。而軟件無(wú)線電的關(guān)鍵步驟是以可編程能力強(qiáng)的DSP器件代替專(zhuān)用的數(shù)字電路,使系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)與功能相對(duì)獨(dú)立,這樣就可以基于一相對(duì)通用的硬件平臺(tái),通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)不同的通信功能,并可對(duì)工作頻率、系統(tǒng)頻寬、調(diào)制方式、信源編碼等進(jìn)行編程控制,系統(tǒng)靈活性大大增強(qiáng)。


  軟件無(wú)線電技術(shù)將模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化的硬件功能單元通過(guò)一個(gè)通用的硬件平臺(tái)連接起來(lái),并且能夠通過(guò)軟件加載實(shí)現(xiàn)各種無(wú)線通信系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)。這樣,無(wú)線通信新系統(tǒng)、新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)將逐步轉(zhuǎn)到軟件上來(lái),而無(wú)線通信產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)值將越來(lái)越多地體現(xiàn)在軟件上。軟件無(wú)線電技術(shù)可在通用芯片上用軟件實(shí)現(xiàn)專(zhuān)用芯片的功能,并已經(jīng)在TD-SCDMA系統(tǒng)中的智能天線、聯(lián)合檢測(cè)等技術(shù)中得到了實(shí)際的應(yīng)用。經(jīng)過(guò)仿真和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試,軟件無(wú)線電技術(shù)的優(yōu)勢(shì)已經(jīng)得到了充分的體現(xiàn)。軟件無(wú)線電技術(shù)的使用將會(huì)給系統(tǒng)帶來(lái)以下好處:


  · 可克服微電子技術(shù)的不足


  · 系統(tǒng)增加功能通過(guò)軟件升級(jí)來(lái)實(shí)現(xiàn)


  · 減少用戶設(shè)備費(fèi)用支出


  · 可支持多種通信體制并存


  · 便于技術(shù)進(jìn)步和標(biāo)準(zhǔn)升級(jí)

  總之,軟件無(wú)線電可以充分利用數(shù)字化射頻信號(hào)中的大量信息,評(píng)估傳輸質(zhì)量,分析信道特點(diǎn),實(shí)施采用最佳接入模式,靈活分配無(wú)線資源,實(shí)現(xiàn)移動(dòng)通信系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)管理和多種3G移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)(主要是CDMA2000,WCDMA和TD-SCDMA)的優(yōu)化,使得已經(jīng)十分龐大的移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)族變得更加的繁雜。從近期發(fā)展上看,軟件無(wú)線電技術(shù)可以解決不同標(biāo)準(zhǔn)的兼容性,為實(shí)現(xiàn)全球漫游提供方便;從長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展上看,軟件無(wú)線電發(fā)展的目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)可以根據(jù)無(wú)線電環(huán)境的變化而自適應(yīng)的配置收發(fā)信機(jī)的數(shù)據(jù)速率,調(diào)制解調(diào)方式,信道編譯碼方式,調(diào)整信道頻率、帶寬以及無(wú)線接入方式的智能化,從而更加充分的利用頻譜資源,在滿足用戶QoS要求的基礎(chǔ)上使系統(tǒng)容量達(dá)到最大。

軟件無(wú)線電技術(shù)已成功的應(yīng)用于TD-SCDMA系統(tǒng),該項(xiàng)技術(shù)的成熟性和可應(yīng)用性是毋庸置疑的。



軟件無(wú)線電技術(shù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)成本的影響


基于軟件無(wú)線電的實(shí)現(xiàn)已經(jīng)成為TD-SCDMA的一大優(yōu)勢(shì),同時(shí)還將對(duì)降低無(wú)線網(wǎng)絡(luò)成本起到很大的作用,這主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。


⑴軟件無(wú)線電具有很強(qiáng)的靈活性,若系統(tǒng)需要增加功能或進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)升級(jí)等均可通過(guò)軟件升級(jí)來(lái)實(shí)現(xiàn),無(wú)需額外增加或修改系統(tǒng)硬件設(shè)備,可減少設(shè)備費(fèi)用的開(kāi)支,因而大大降低了整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的成本。


⑵由于軟件無(wú)線電具有通用性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),使得無(wú)需額外增加設(shè)備即可支持多種通信體制的并存,從而降低整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的成本。


⑶軟件無(wú)線電使得先進(jìn)技術(shù)迅速進(jìn)入市場(chǎng)成為可能。現(xiàn)有的無(wú)線通信系統(tǒng)的技術(shù)應(yīng)用已遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于數(shù)字通信,這在很大程度上是由于時(shí)間和經(jīng)費(fèi)的問(wèn)題,包括配置底層的基礎(chǔ)設(shè)備來(lái)完成特殊的空中標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置。因?yàn)橘Y金投入很大,不可能經(jīng)常對(duì)設(shè)備升級(jí),因此新技術(shù)應(yīng)用大約會(huì)滯后10年。而軟件無(wú)線電通過(guò)安裝新軟件進(jìn)行技術(shù)升級(jí),比配置新硬件更迅速、更廉價(jià),使得數(shù)字通信的先進(jìn)技術(shù)在投入最少的情況下最快地進(jìn)入市場(chǎng)成為可能。




----《通信世界報(bào)》

   

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