浅谈软件无线电技术及在3G中的应用

原作者:[标签:作者] 添加时间:2007-06-28 原文发表时间:2007-06-29 人气:1

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　　一、引言

　　以开放的、模块化的系统结构为核心的软件无线电技术被普遍认为是3G基站未来的发展趋势，其可为3G提供通用的系统结构、功能实现灵活、系统改进与升级很方便，利用统一的硬件平台，不同的软件来满足不同标准的需求。由于系统结构功能的实现主要是由软件来实现的，软件的生存周期决定了通信系统的生存期，这样就能更快地跟踪市场变化，降低更新换代的成本。

　　二、软件无线电概述及关键技术

　　软件无线电（SWR）的概念是由美国科学家Joe．Mitola于1992年5月在美国电信系统会议上首次明确提出的。其基本概念是将硬件作为无线通信的基本通用平台，而用软件实现尽可能多的无线及个人通信功能。

　　软件无线电的基本思想是将A/D、D/A变换尽量靠近射频前端，应用宽带天线或多频段天线，将整个RF段或中频段进行A/D变换，这之后的处理均由通用处理器或DSP器件完成。其硬件结构使软件无线电具有整体的可编程性：RF频段可编程、信道访问模式可编程、信道编码和调制可编程。同时由于其开放的体系结构，系统功能的改变只需软件做适应调整，则不需重新设计系统，特别是硬件系统。数据源输出的数据经过信源编码（如JPEG编码）后，再进行信道编码。多路访问可使用多种方法，如TDMA、CDMA等；不同的系统的调制方式不同，软件无线电系统应该能兼容它们，如QPSK、FSK等，多路访问和调制部分还包括定时信息的处理，如帧同步、比特同步、码元同步等。最后经A/D转换、上变频送至射频（RF）前端，由宽带天线发射出去。若是接收，则过程与上相反。实现软件无线电的关键技术主要有：射频天线、宽带ADC转换、高速数字信号处理和高性能的总线结构等方面。理想软件无线电的组成结构如图所示:

　　(1) 天线及射频转换部分的关键技术

　　射频段要求能够接入多个波段甚至覆盖整个波段。主要包括组合式多频段天线及智能化天线技术，模块化、通用化收发双工技术、多倍频程宽带低噪声接收放大器技术，线性高功率放大器技术和宽带上下变频器技术。这部分只能用高频模拟器件实现，但可以用软件对其功能和参数进行控制。

　　(2) A/D-D/A与高速、高精度中频数字处理段关键技术

　　把A/D-D/A变换器放置在尽可能靠近天线的位置上是软件无线电与传统数字无线电的主要区别之一。在软件定义无线电中，A/D-D/A变换器放在中频对大带宽范围内的多路信号进行采样。根据Nyqist定理，大输入信号带宽要求A/D变换有很高的采样率；另一方面由多路信号间的远近效应而要求A/D变换器有大的动态范围与取样精度。当A/D技术不能满足要求时，有多种解决方案。如，把整个接收带宽分成多个子带，用多个窄带A/D对各个子带并行采样；用对数压缩等方法控制或抑制输入信号动态范围；量化与信号预测相结合，量化预测误差信号等。

　　数字下变频的任务是将A/D输出的含有多路信道的高速数字信号进行信道划分与提取，包括变频、滤波和降采样等处理。数字上变频是其逆过程。实现上、下变频所要求的运算量很大，是系统实现中最困难的部分。在移动通信系统中，基站和移动台在中频处理部分面临的问题和采用的技术不完全相同。由于基站一般要求同时处理多个来自不同频带的信号，因此，理想的方式是采用宽带接收机，利用多速率信号处理技术来提高计算效率，例如使用基于FFT的信道划分技术来提取所有信道。对于移动台和手机，由于只接收自身的一路信号，因此一般可采用专用器件来实现数字下变频，如Harris公司的HSP50214B等。

　　(3) 基带与比特流处理部分关键技术

　　基带与比特流处理部分主要完成单一信道信号基带可编程处理。包括调制/解调、编/译码、交织/去交织、扩频/解扩、加/解密处理、信道均衡，定时、同步甚至信源编码等。这部分要求具有高度的可编程、可重新配置特点。虽然数据速率比中频低，但对于3G标准(如W-CDMA和CDMA2000

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