軟件無線電的發展

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2021年7月7日11:20:22 評論 19,342 1700字閱讀5分40秒

軟件無線電的發展

軟件無線電技術,顧名思義是用現代化軟件來操縱、控制傳統的“純硬件電路”的無線通信。軟件無線電技術的重要價值在于:傳統的硬件無線電通信設備只是作為無線通信的基本平臺,而許多的通信功能則是由軟件來實現,打破了有史以來設備的通信功能的實現僅僅依賴于硬件發展的格局。

隨著移動通信的發展,從20世紀90年代初開始,軟件無線電(SoftwareRadio)的概念開始廣泛流行起來。由于多種數字無線通信標準共存,如GSM、CDMA-IS95等,每種制式對其手機都有不同的要求,不同制式間的手機無法互連互通。為了解決這個問題,軟件無線電方案提出將2MHz~2000MHz的空中信號全部收下來進行抽樣、量化,轉化成數字信號用軟件處理。換句話說,就是把空中所有可能存在的無線通信信號全部收下來進行數字化處理,從而與任何種無線通信標準的基站進行通信。從理論上說,使用軟件無線電技術的手機與任何種無線通信制式都兼容。

雖然在理論上軟件無線電有良好的應用前景,但在實際應用時,它需要極高速的軟、硬件處理能力。由于硬件工藝水平的限制,直到今天,純粹的軟件無線電概念也沒有在實際產品中得到廣泛的應用。但種基于軟件無線電概念基礎上的軟件定義無線電技術卻越來越受到人們的重視。在2001年10月份舉行的ITU-8F會議上,軟件定義無線電被推薦為今后無線通信發展極有可能的方向。

軟件定義無線電是個系統和體系,它必須有可重新編程和可重構的能力,使設備可以使用于多種標準、多個頻帶和實現多種功能,它將不僅僅使用可編程器件來實現基帶數字信號處理,還將對射頻及中頻的模擬電路進行編程和重構,人們對軟件定義無線電的功能的要求包括:重新編程及重新設定的能力、提供并改變業務的能力、支持多標準的能力以及智能化頻譜利用的能力等等。應該看到,SDR并不是種孤立的技術,而是可為所有技術使用的公共平臺。 軟件定義無線電與軟件無線電重要的點不同之處在于,前者不要求將全頻帶內(2MHz~2000MHz)的空中無線信號都收下來,而是通過手動配置/自動查找的方式,個頻帶個頻帶地找出當前空中適合于通信的頻帶和制式。

眾所周知,由于各種各樣的原因,IMT2000或稱3G標準并未如其初衷所設想的那樣,形成個全球統的標準,而是形成了歐洲的WCDMA、北美的cdma2000和中國的TD-SCDMA為代表的系列標準。多種不同標準帶來的個問題就是手機在不同制式標準之間的漫游和兼容問題。此外,考慮到3G標準從現有2G標準平滑過渡的問題,3G的手機盡量可以同時支持GSM和CDMA-IS95協議。如果采用軟件定義無線電技術,使用通用的軟件平臺,通過手動配置/自動查找的方式,依次工作在可能的工作頻段和制式模式下,對接收到的數字信號采用針對性的軟件處理方案處理,從中選出并跳轉到適合的工作頻段和制式下進行通信,就可實現對各種模式的全兼容,其優勢將是不言而喻的。

當然,要實現SDR的目標,人們還需要面對巨大的挑戰,包括體系結構、寬帶可編程、可配置的射頻和中頻技術等等。而在用軟件定義無線電方案實現不同的無線通信制式時,TD-SCDMA標準由于其特性,更容易與軟件定義無線電方案相結合。因為TD-SCDMA是唯明確將智能天線和高速數字調制技術設計在標準中,明確用軟件無線電技術來實施的標準。同時TD-SCDMA技術用SDR來實現相對也比較方便。

首先,TD-SCDMA標準中每個頻帶的帶寬較窄,信號處理量不是很大,易于使用軟件平臺實現,而不必采用處理速度要求非常高的硬件平臺,因此移植到基于軟件定義無線電方案非常容易,不必再考慮如何由硬件平臺轉換到軟件平臺。

其次,TD-SCDMA標準中上、下行信號都采用同步傳輸方式,因此在解調時可以采用實現方案相對簡單的相干解調方案,而不必使用復雜的非相干解調,也使得軟件編程處理量下降,便于實現。

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