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軟件無(wú)線電和重配置技術(shù)

云知道

作者：季衛(wèi)華; 趙文兵
在九十年代初 ， 軟件無(wú)線電成為移動(dòng)通信中的一個(gè)熱點(diǎn) ， 當(dāng)時(shí)許多人把該技術(shù)看作是現(xiàn)代多模/多頻帶移動(dòng)終端所要求的復(fù)雜的RF(射頻)和IF(中頻)處理問(wèn)題的解決方案 。
【軟件無(wú)線電和重配置技術(shù)】 今天 ， 軟件無(wú)線電更是被視作在設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和使用等所有階段中可重配置終端的技術(shù) 。
本文介紹了軟件無(wú)線電和可重配置技術(shù)的概念 。提供終端可重配置協(xié)議棧的概念就如同軟件下載的概念一樣 ， 會(huì)在3G和將來(lái)的4G標(biāo)準(zhǔn)中被采用 。
一、軟件無(wú)線電概述
軟件無(wú)線電技術(shù)(SoftwareRadioTechnology)是近年來(lái)隨著微電子及計(jì)算機(jī)技術(shù)高速發(fā)展而產(chǎn)生的一種新的無(wú)線電技術(shù) ， 相對(duì)于傳統(tǒng)的基于ASIC的無(wú)線技術(shù) ， 它具有靈活性、通用性強(qiáng)和升級(jí)方便等特點(diǎn) 。它的技術(shù)核心是隨著大規(guī)模集成電路技術(shù)的不斷進(jìn)步和芯片處理速度的不斷提高 ， 而使得在DSP芯片或通用CPU芯片平臺(tái)上 ， 利用軟件來(lái)完成以前用ASIC實(shí)現(xiàn)的多種數(shù)字信號(hào)處理的功能 。
但是由于受寬帶天線、高速A/D及DSP等技術(shù)水平的限制 ， 實(shí)現(xiàn)一個(gè)理想的軟件無(wú)線電平臺(tái)的條件目前還不具備 。因此 ， 現(xiàn)在對(duì)軟件無(wú)線電的研究一方面集中在上述要害技術(shù)的研究上 ， 另一方面更多的是在現(xiàn)有的技術(shù)條件下 ， 研究如何最大程度地實(shí)現(xiàn)軟件無(wú)線電所要求的通用性和靈活性 ， 將軟件化、通用化的設(shè)計(jì)思想體現(xiàn)到具體的應(yīng)用實(shí)踐中 。
二、實(shí)現(xiàn)軟件無(wú)線電的要害技術(shù)
軟件無(wú)線電采用開(kāi)放式模塊化設(shè)計(jì) ， 使電臺(tái)業(yè)務(wù)功能與硬件平臺(tái)相對(duì)獨(dú)立 ， 由此可帶來(lái)一系列的好處 。但由于硬件水平的限制及體系結(jié)構(gòu)理論尚待成熟 ， 理想的軟件無(wú)線電還不可能馬上實(shí)現(xiàn) ， 實(shí)現(xiàn)軟件無(wú)線電的“瓶頸”包括：寬帶天線和射頻模塊、寬帶A/D變換、高速DSP器件等等 。
1.寬帶天線和射頻模塊
軟件無(wú)線電臺(tái)可以在多頻段工作 ， 必須應(yīng)用寬帶、低損耗天線 ， 美國(guó)已研究出幾個(gè)倍頻程的天線 ， 但效率太低 。射頻前端同樣需要很寬的頻率范圍 ， 如低噪聲放大器、濾波、功放、AGC等 ， 這在技術(shù)上不存在困難 ， 市場(chǎng)上已有相關(guān)產(chǎn)品出現(xiàn) ， 如MiniCircuits公司的MAR系列寬帶低噪聲放大器就可滿(mǎn)足要求 。
2.寬帶A/D變換
軟件無(wú)線電的一個(gè)顯著特點(diǎn)是將A/D變換盡可能地靠近天線 ， 至少要對(duì)中頻進(jìn)行A/D變換 ， 它要求A/D轉(zhuǎn)換器件具有較高的性能 。評(píng)價(jià)A/D變換器性能的參數(shù)包括信噪比(SNR)、無(wú)寄生動(dòng)態(tài)范圍(SFDR)、互調(diào)失真(IMD)、采樣速率和采樣精度等 ， 其中主要的兩項(xiàng)是采樣速率和采樣精度 ， 一般用SNR來(lái)綜合表示這兩項(xiàng)指標(biāo) ， SNR可用下式計(jì)算：SNR=6.02B l.76 101og10(fs/2fmax)(dB) ， 其中B為ADC的位數(shù) ， fs表示采樣速率,fmax為輸入模擬信號(hào)的最高頻率 。對(duì)于一個(gè)70MHz的中頻信號(hào) ， 若要求采樣精度達(dá)到l2位 ， SNR等于80dB ， 可以算出采樣速率為558MSPS 。
3.高速DSP
軟件無(wú)線電是對(duì)整個(gè)工作頻段(25MHz左右)進(jìn)行數(shù)字化 ， 中頻和基帶處理全部采用數(shù)字信號(hào)處理方式 ， 實(shí)現(xiàn)軟件控制 ， 它對(duì)DSP芯片的處理能力提出了很高的要求 。以蜂窩移動(dòng)通信為例 ， 系統(tǒng)頻帶為12.5MHz ， 采取過(guò)抽樣時(shí)的抽樣頻率為30.72MHz ， 采樣后的頻率變換、濾波、抽取等處理每個(gè)樣點(diǎn)至少進(jìn)行100次操作 ， 則處理速率為3072MOPS 。解決方法有兩種:一是用多個(gè)DSP芯片并行處理 ， SpeakeasyI系統(tǒng)就是采用了這種方法 ， 選用的是TI公司的QuadC40MCM芯片模塊 ， 它由4片TMS32C40及5Mbyte的RAM組成 ， 達(dá)l100MIPS(16bit)和200MFL0PS(32bit)的處理速度 ， I/O速率為300Mbit/s 。二是采用專(zhuān)門(mén)的可編程芯片 ， 將中頻進(jìn)行下變頻 ， 然后再進(jìn)行DSP處理 。Harris公司的數(shù)字下變頻器(DDC)HSP500l6可完成從寬帶信號(hào)中提取有用信號(hào)的功能 ， 其最大輸入速率為75MSPS(16bit) ， 通過(guò)編程可控制數(shù)據(jù)速率及數(shù)據(jù)輸出格式等 。在目前來(lái)說(shuō) ， 采用DDC的軟件無(wú)線電系統(tǒng)是比較現(xiàn)實(shí)的 ， 一旦DSP器件達(dá)到所需水平 ， 就很輕易過(guò)度到理想的軟件無(wú)線電系統(tǒng) 。

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