軟件無(wú)線電技術(shù)

1、第四代移動(dòng)通信技術(shù)之軟件無(wú)線電技術(shù)【摘要】軟件無(wú)線電是目前無(wú)線通信領(lǐng)域在固定至移動(dòng)、模擬至數(shù)字之后的最新革命，其正朝著產(chǎn)業(yè)化、全球化的方向發(fā)展，將在4G系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。本文主要研究軟件無(wú)線電技術(shù)對(duì)通信傳輸?shù)母纳埔约?G系統(tǒng)中軟件無(wú)線技術(shù)的應(yīng)用特點(diǎn)等。一、 引言軟件無(wú)線電提供了一條滿足未來(lái)個(gè)人通信需要的思路。軟件無(wú)線電突破了傳統(tǒng)的無(wú)線電臺(tái)以功能單一、可擴(kuò)展性差的硬件為核心的設(shè)計(jì)局限性，強(qiáng)調(diào)以開(kāi)放性的最簡(jiǎn)硬件為通用平臺(tái)，盡可能地用可升級(jí)、可重配置不同的應(yīng)用軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)各種無(wú)線電功能的設(shè)計(jì)新思路。其中心思想是：構(gòu)造一個(gè)具有開(kāi)放性、標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的通用硬件平臺(tái)，將各種功能，如工作頻段、調(diào)制解調(diào)類(lèi)型、

2、數(shù)據(jù)格式、加密模式、通信協(xié)議等用軟件來(lái)完成，并使寬帶A/D和D/A轉(zhuǎn)換器盡可能靠近天線，以研制出具有高度靈活性、開(kāi)放性的新一代無(wú)線通信系統(tǒng) 。圖一、軟件無(wú)線電原理框圖 1 二、簡(jiǎn)介軟件無(wú)線電(SWR)技術(shù)是近年來(lái)提出的一種實(shí)現(xiàn)無(wú)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(wú)線通信的基本平臺(tái)，而把盡可能多的無(wú)線通信及個(gè)人通信功能用軟件實(shí)現(xiàn)。 1、WLAN與藍(lán)牙融入廣域網(wǎng) 近年來(lái)各國(guó)都在積極進(jìn)行4G的技術(shù)研究，從歐盟的WINNER項(xiàng)目到我國(guó)的“FuTURE計(jì)劃”都是直接面向4G的研究。 日本對(duì)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(yíng)商N(yùn)TTdocomo就進(jìn)行了1Gbit/

3、s傳輸速率的試驗(yàn)。目前還沒(méi)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(duì)稱的和超過(guò)100Mbit/s的數(shù)據(jù)傳輸能力，同時(shí)，因?yàn)椴捎酶叨确稚⒌腎P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(wú)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(gè)無(wú)縫連接的統(tǒng)一系統(tǒng)，實(shí)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(jì)思想的TD-LTE（TD-SCDMALongTermEvolution）系統(tǒng)

4、中處于重要位置，與TDD（Time Division Duplexing）時(shí)分雙工技術(shù)和基于OFDM的多址接入技術(shù)并稱為T(mén)D-LTE三項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，已成為3GLTE以及未來(lái)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(wú)線電技術(shù)是通向未來(lái)4G的橋梁。圖二2、軟件無(wú)線電對(duì)通信傳輸?shù)母纳?軟件無(wú)線電(SWR，SoftWareRadio)，是用現(xiàn)代化軟件來(lái)操縱、控制傳統(tǒng)“純硬件電路”的無(wú)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(gè)具有“A/D-DSP-D/A”模型的通用的、開(kāi)放的硬件平臺(tái)，在硬件平臺(tái)上盡量利用軟件技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)線電的各種功能模塊

5、。例如：使用寬帶模數(shù)變換器（ADC）通過(guò)可編程數(shù)字濾波器對(duì)信道進(jìn)行分離；使用數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)技術(shù)；通過(guò)軟件編程來(lái)實(shí)現(xiàn)頻段（如HF、VHF、UHF和SHF）的選擇；通過(guò)軟件編程來(lái)完成信息抽樣、量化、編碼/解碼、運(yùn)算處理和變換,實(shí)現(xiàn)射頻電臺(tái)的收發(fā)功能等。軟件無(wú)線電技術(shù)是計(jì)算密集型、軟件化的操作形式。在國(guó)內(nèi)，我國(guó)提出的3G方案TD-SCDMA就是利用軟件無(wú)線電技術(shù)完成設(shè)計(jì)。軟件無(wú)線電與現(xiàn)代通信技術(shù)、微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)三者結(jié)合在一起，形成一個(gè)中長(zhǎng)期的研究項(xiàng)目，其利用數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)識(shí)別用戶信號(hào)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(hào)不同的空間傳播方向，提供不同

6、的空間信道；采用數(shù)字方法對(duì)陣元接收信號(hào)進(jìn)行加權(quán)處理，形成多個(gè)波束賦形，每一個(gè)波瓣對(duì)應(yīng)于一個(gè)特別的手機(jī)用戶，波束也可以動(dòng)態(tài)追蹤用戶，使主波束對(duì)準(zhǔn)用戶信號(hào)方向；在干擾信號(hào)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。圖三3、4G系統(tǒng)中的軟件無(wú)線電應(yīng)用特點(diǎn) 在國(guó)外，軟件無(wú)線電技術(shù)迅速發(fā)展，軍用軟件無(wú)線電技術(shù)以美國(guó)的軍用“易通話”計(jì)劃為代表，處于世界軟件無(wú)線電技術(shù)領(lǐng)域的前沿。繼而，在美國(guó)防部計(jì)劃的推動(dòng)下，其它一些國(guó)防電子公司也紛紛展開(kāi)了多頻段多模式電臺(tái)研制工作。在歐共體的ACTSFIRST項(xiàng)目中，軟件無(wú)線電技術(shù)用在設(shè)計(jì)多頻/多模可編程手機(jī)中，可自動(dòng)檢測(cè)接入不同的網(wǎng)絡(luò)信號(hào)，能滿足不同

7、接續(xù)時(shí)間要求；可用不同軟件實(shí)現(xiàn)不同無(wú)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。4、 可以預(yù)見(jiàn)，基于軟件無(wú)線電的4G通信將會(huì)具有以下特點(diǎn)：有自動(dòng)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(tái)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(jí)； 可支持語(yǔ)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(dòng)選擇合適的傳輸信道； 可自動(dòng)選擇通信模式，并能采用合適的通信協(xié)議和信號(hào)格式實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)端通信。 除此之外，軟件無(wú)線電出現(xiàn)了一些新的發(fā)展趨勢(shì)，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

8、、軟件模塊化、計(jì)算機(jī)化、面向?qū)ο蠡?、網(wǎng)絡(luò)化以及安全化方面。軟件無(wú)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(kāi)發(fā)風(fēng)險(xiǎn)，還更易于開(kāi)發(fā)多系列多類(lèi)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(jià)格，其開(kāi)放的結(jié)構(gòu)也有利于多方運(yùn)營(yíng)商的介入；同時(shí)，數(shù)字信號(hào)處理DSP技術(shù)的使用，也彌補(bǔ)了廉價(jià)RF（RadioFrequency）所造成的不足。在實(shí)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(wú)線電技術(shù)可彌補(bǔ)其在靈活性上的不足圖四三、軟件無(wú)線電的產(chǎn)生軟件無(wú)線電的概念是1992年作為與軍事有關(guān)的技術(shù)被首次提出的。1992年5月，在美國(guó)電信系統(tǒng)會(huì)議上，MITRE公司的JEO MI-

9、TOLA首次明確提出了軟件無(wú)線電的概念，之后軟件無(wú)線電技術(shù)即被美國(guó)軍方用于研制多頻段、多模式電臺(tái)，該電臺(tái)是美軍為保證不同設(shè)備間的互通性，使各軍種間實(shí)現(xiàn)高效、可靠的協(xié)同通信而研制的三軍通用軟件無(wú)線電臺(tái)基于可編程數(shù)字信號(hào)處理（DSP）芯片的多頻段、多方式電臺(tái)易通話（speakeasy），其工作頻段覆蓋22000MHz，其目標(biāo)是與現(xiàn)在15種軍用電臺(tái)兼容。1995年美國(guó)國(guó)防高級(jí)研究計(jì)劃局（）的易通話一期工程的技術(shù)工作者對(duì)軟件無(wú)線電的軍事應(yīng)用進(jìn)行了較系統(tǒng)、全面的論述。1995年5月IEEE Communication Magazine發(fā)表了一期軟件無(wú)線電專(zhuān)刊，系統(tǒng)全面地介紹了軟件無(wú)線電的體系結(jié)構(gòu)，其中包

10、括與數(shù)字無(wú)線電的區(qū)別、硬件和軟件的實(shí)現(xiàn)方法、性能分析及其功能性結(jié)構(gòu)。該專(zhuān)刊還較為系統(tǒng)地介紹了軟件無(wú)線電中有關(guān)取樣、A/D和D/A變換的基本理論、DSP處理器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及現(xiàn)有DSP芯片清單、軟件無(wú)線電中多處理器間相互通信的一些理論基礎(chǔ)，所有這些為軟件無(wú)線電的一些關(guān)鍵技術(shù)的研究（如開(kāi)放式總線結(jié)構(gòu)、寬頻段多頻段天線及射頻前端技術(shù)、高速高精度A/D和D/A技術(shù)及高速DSP及ASIC的實(shí)現(xiàn)通信協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化提供了理論基礎(chǔ)，至此以后，人們便嘗試著將軟件無(wú)線電技術(shù)應(yīng)用于商業(yè)領(lǐng)域。1996年，易通話二期計(jì)劃促進(jìn)了多功能模塊化信息傳輸系統(tǒng)（MMTIS）論壇的發(fā)展最近，MMTIS論壇改名為軟件無(wú)線電論壇，它

11、預(yù)示著軟件無(wú)線電開(kāi)放式結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)始從軍用轉(zhuǎn)向商用。1996年10月，軟件無(wú)線電技術(shù)被中國(guó)列入國(guó)家“863”計(jì)劃的通信研究項(xiàng)目。近年來(lái)，軟件無(wú)線電的技術(shù)被廣泛地應(yīng)用于陸地移動(dòng)通信、衛(wèi)星移動(dòng)通信與全球通信系統(tǒng)，軟件無(wú)線電成為解決數(shù)字移動(dòng)通信中多種不同標(biāo)準(zhǔn)問(wèn)題的最佳選擇方式。四、4G軟件無(wú)線電技術(shù)的基本思想軟件無(wú)線電的基本思想是以一個(gè)通用、標(biāo)準(zhǔn)、模塊化的硬件平臺(tái)為依托，通過(guò)軟件編程來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)線電臺(tái)的各種功能，從基于硬件、面向用途的電臺(tái)設(shè)計(jì)方法中解放出來(lái)。功能的軟件化實(shí)現(xiàn)勢(shì)必要求減少功能單一、靈活性差的硬件電路，尤其是減少模擬環(huán)節(jié)，把數(shù)字化處理（A/D和D/A變換）盡量靠近天線。軟件無(wú)線電強(qiáng)調(diào)體系結(jié)構(gòu)的

12、開(kāi)放性和全面可編程性，通過(guò)軟件更新改變硬件配置結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)新的功能。軟件無(wú)線電采用標(biāo)準(zhǔn)的、高性能的開(kāi)放式總線結(jié)構(gòu)，以利于硬件模塊的不斷升級(jí)和擴(kuò)展。 軟件無(wú)線電（software radio）在一個(gè)開(kāi)放的公共硬件平臺(tái)上利用不同可編程的軟件方法實(shí)現(xiàn)所需要的無(wú)線電系統(tǒng)。簡(jiǎn)稱SWR。理想的軟件無(wú)線電應(yīng)當(dāng)是一種全部可軟件編程的無(wú)線電，并以無(wú)線電平臺(tái)具有最大的靈活性為特征。全部可編程包括可編程射頻（RF）波段、信道接入方式和信道調(diào)制。 一般說(shuō)來(lái)，SWR就是寬帶模數(shù)及數(shù)模變換器（A/D及D/A）、大量專(zhuān)用/通用處理器、數(shù)字信號(hào)處理器（Digital Signal Proicesser，DSP）構(gòu)成盡可能靠近射

13、頻天線的一個(gè)硬件平臺(tái)。在硬件平臺(tái)上盡量利用軟件技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)線電的各種功能模塊并將功能模塊按需要組合成無(wú)線電系統(tǒng)。例如：利用寬帶模數(shù)變換器（Analog Digital Converter，ADC），通過(guò)可編程數(shù)字濾波器對(duì)信道進(jìn)行分離；利用數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)在數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）上通過(guò)軟件編程實(shí)現(xiàn)頻段（如短波、超短波等）的選擇，完成信息的抽樣、量化、編碼/解碼、運(yùn)算處理和變換，實(shí)現(xiàn)不同的信道調(diào)制方式及選擇（如調(diào)幅、調(diào)頻、單邊帶、跳頻和擴(kuò)頻等），實(shí)現(xiàn)不同的保密結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和控制終端功能等。 在目前的條件下可實(shí)現(xiàn)的軟件無(wú)線電，稱做軟件定義的無(wú)線電（Software Defined Radio，S

14、DR）。SDR被認(rèn)為僅具有中頻可編程數(shù)字接入能力。 發(fā)展歷史 無(wú)線電的技術(shù)演化過(guò)程是：由模擬電路發(fā)展到數(shù)字電路；由分立器件發(fā)展到集成器件；由小規(guī)模集成到超大規(guī)模集成器件；由固定集成器件到可編程器件；由單模式、單波段、單功能發(fā)展到多模式、多波段、多功能；由各自獨(dú)立的專(zhuān)用硬件的實(shí)現(xiàn)發(fā)展到利用通用的硬件平臺(tái)和個(gè)性的編程軟件的實(shí)現(xiàn)。 20世紀(jì)7080年代，無(wú)線電由模擬向數(shù)字全面發(fā)展，從無(wú)編程向可編程發(fā)展，由少可編程向中等可編程發(fā)展，出現(xiàn)了可編程數(shù)字無(wú)線電（PDR）。由于無(wú)線電系統(tǒng)，特別是移動(dòng)通信系統(tǒng)的領(lǐng)域的擴(kuò)大和技術(shù)復(fù)雜度的不斷提高，投入的成本越來(lái)越大，硬件系統(tǒng)也越來(lái)越龐大。為了克服技術(shù)復(fù)雜度帶來(lái)的問(wèn)

15、題和滿足應(yīng)用多樣性的需求，特別是軍事通信對(duì)寬帶技術(shù)的需求，提出在通用硬件基礎(chǔ)上利用不同軟件編程的方法。20世紀(jì)80年代初開(kāi)始的軟件無(wú)線電的革命，將把無(wú)線電的功能和業(yè)務(wù)從硬件的束縛中解放出來(lái)。 1992年5月在美國(guó)通信系統(tǒng)會(huì)議上，Jeseph Mitola（約瑟夫·米托拉）首次提出了“軟件無(wú)線電”（Software Radio，SWR）的概念。1995年IEEE通信雜志（Communication Magazine）出版了軟件無(wú)線電專(zhuān)集。當(dāng)時(shí)，涉及軟件無(wú)線電的計(jì)劃有軍用的SPEAKEASY（易通話），以及為第三代移動(dòng)通信（3G）開(kāi)發(fā)基于軟件的空中接口計(jì)劃，即靈活可互操作無(wú)線電系統(tǒng)與技術(shù)

16、（FIRST）。 1996年3月發(fā)起“模塊化多功能信息變換系統(tǒng)”（MMITS）論壇，1999年6月改名為“軟件定義的無(wú)線電”（SDR）論壇。 1996年至1998年間，國(guó)際電信聯(lián)盟（ITU）制訂第三代移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)的研究組對(duì)軟件無(wú)線電技術(shù)進(jìn)行過(guò)討論，SDR也將成為3G系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的技術(shù)基礎(chǔ)。 從1999年開(kāi)始，由理想的SWR轉(zhuǎn)向與當(dāng)前技術(shù)發(fā)展相適應(yīng)的軟件無(wú)線電，即軟件定義的無(wú)線電（Software Defined Radio，SDR）。1999年4月IEEE JSAC雜志出版一期關(guān)于軟件無(wú)線電的選集。同年，無(wú)線電科學(xué)家國(guó)際聯(lián)合會(huì)在日本舉行軟件無(wú)線電會(huì)議。同年還成立亞洲SDR論壇。1999年以后，集中

17、關(guān)注使SDR的3G成為可能的問(wèn)題。 功能模型 ：軟件無(wú)線電的功能模型如圖1所示。它將無(wú)線電的功能劃分為信道集、信道編/解碼、信息安全、服務(wù)與網(wǎng)絡(luò)支持、信源編/解碼和信源集。其中，信道集包括：RF信道、同時(shí)性、多波段傳播、有線互操作性以及為了控制服務(wù)質(zhì)量（QoS）自動(dòng)采用多信道（或模式）。服務(wù)和網(wǎng)絡(luò)支持包括：多路復(fù)用，建立與控制，數(shù)據(jù)服務(wù)和網(wǎng)絡(luò)互連（有線及互連網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，包括移動(dòng)性）。聯(lián)合控制包括：聯(lián)合信源/信道編碼，動(dòng)態(tài)QoS與本地控制，處理資源管理（綜合用戶和網(wǎng)絡(luò)接口，多用戶、多波段、多模式能力）。多個(gè)性即多波段、多模式、靈巧服務(wù)以及與傳統(tǒng)模式的互操作。SDR的個(gè)性包括：射頻（RF）波段、信道集

18、（例如控制和業(yè)務(wù)信道）、空中接口波形及有關(guān)功能。演進(jìn)支持功能可以支持軟件及無(wú)線電平臺(tái)的演進(jìn)。 軟件無(wú)線電功能接口示于圖1中各個(gè)功能塊之間。其中的射頻（RF）波形即空中接口；中頻（IF）波形包括大多數(shù)空中接口，但信號(hào)被濾波及變換到IF處理。保護(hù)比特即加密比特。而明比特是非加密比特。網(wǎng)絡(luò)比特符合網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，源比特適合解碼器。多個(gè)性是通過(guò)軟件對(duì)象接口下載到無(wú)線電的。這些接口是軟件無(wú)線電的“橫向（水平）”接口，它形成信源和信道之間的信號(hào)流與控制流。五、在軟件無(wú)線電中的關(guān)鍵技術(shù)主要有：（1）寬帶/分頻段天線：軟件無(wú)線電臺(tái)要求能夠從短波到微波相當(dāng)寬的頻段內(nèi)進(jìn)行工作，最好能研究一種新型的全向?qū)拵炀€，可以根據(jù)

19、實(shí)際需要用軟件智能地構(gòu)造其工作頻段和輻射特性。目前的可行性方案是采取組合式多頻段天線。    （2）多載波功率放大器（MCPA）：理想的軟件無(wú)線電在發(fā)射方向上把多個(gè)載波合成一路信號(hào)，通過(guò)上變頻后，用一種MCPA對(duì)寬帶的模擬混合信號(hào)進(jìn)行低噪音放大。因?yàn)榛旌闲盘?hào)中信號(hào)與信號(hào)的包絡(luò)幅度相差很大，所以對(duì)放大器的非線性特別敏感，MCPA 采用前向反饋技術(shù)抑制不需要的互調(diào)載波，得到有效的功率利用。需要很好地選擇器件并使用電路CAD 優(yōu)化技術(shù)。    （3）高速寬帶A/D，D/A變換：A/D的主要性能是采樣速

20、率和采樣精度，理想的軟件無(wú)線電臺(tái)是直接在射頻上進(jìn)行A/D 變換，要求必須具有足夠的采樣速率。根據(jù)Nyquist 采樣定理，要不失真的反映信號(hào)特性，采樣頻率fs至少要是模擬信號(hào)帶寬Wa的兩倍。為保證性能，在實(shí)際應(yīng)用中常進(jìn)行過(guò)采樣處理，要求fs>2.5Wa。根據(jù)目前研究結(jié)果，其中一種解決方案是，可用多個(gè)高速采樣保持電路和ADC，然后通過(guò)并串轉(zhuǎn)換將量化速度降低，以提高采樣分辨率。    （4）高速并行DSP：數(shù)字信號(hào)處理（DSP） 芯片是軟件無(wú)線電所必須的最基本的器件。軟件對(duì)數(shù)字信號(hào)的處理是在芯片上進(jìn)行的。中頻以下主要包括三

21、部分：基帶處理、比特流處理和信源編碼?；鶐幚碇饕峭瓿筛鞣N波形的調(diào)制解調(diào)，擴(kuò)頻解擴(kuò)以及信道的自適應(yīng)均衡和各種同步的數(shù)字處理，每路需要幾十到幾百個(gè)MIPS 的處理能力。比特流處理主要完成信道編解碼（軟判決譯碼）、復(fù)用或分解或交換、信令、控制、操作和管理以及加密解密等功能，每路需要幾十個(gè)MIPS 的處理能力。信源編碼要完成話音、圖像等的編碼算法、每信道需要十幾個(gè)MIPS的處理能力。要完成如此巨大的信號(hào)處理運(yùn)算，必須采用高速多個(gè)DSP 并行處理結(jié)構(gòu)才有可能實(shí)現(xiàn)。    （5）軟件無(wú)線電的算法：軟件的構(gòu)造，自然是把對(duì)設(shè)備各種功能的

22、物理描述建立起數(shù)學(xué)模型（建模），再用計(jì)算機(jī)語(yǔ)言描述的算法，最后轉(zhuǎn)換成用計(jì)算機(jī)語(yǔ)言編制的程序。軟件無(wú)線電中的算法特點(diǎn)：1、對(duì)信號(hào)處理的實(shí)時(shí)性。對(duì)算法的要求在時(shí)空上很高；2、軟件無(wú)線電算法應(yīng)具高度自由化（便于升級(jí)），開(kāi) 放性（模塊化，標(biāo)準(zhǔn)化）；3、目前主要算法為數(shù)值法，但并不排斥其他算法，或者多種算法的結(jié)合。六、軟件無(wú)線電發(fā)展?fàn)顩r   當(dāng)前，蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)展到第三代，3G系統(tǒng)進(jìn)入商業(yè)運(yùn)行一方面需要解決不同標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)間的兼容性；另一方面為了適應(yīng)技術(shù)的飛速發(fā)展，3G無(wú)線通信系統(tǒng)要求具有高度的靈活性和擴(kuò)展升級(jí)能力。軟件無(wú)線電技術(shù)無(wú)疑是最好的解決方案。作為3

23、G移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)中的兩個(gè)主要標(biāo)準(zhǔn)，W-CDMA 和CDMA2000 都采用碼分多址接入方式， 且具有信道帶寬寬，數(shù)據(jù)速率多樣且支持高速率，不同業(yè)務(wù)采用信道編碼不同等共性，同時(shí)，這兩種標(biāo)準(zhǔn)之間在碼片速率、信道帶寬和信道選擇碼等方面也存在差異。為了解決這些方面的問(wèn)題及為了提高系統(tǒng)容量，在3G中將采用的智能天線技術(shù)（Smart Antenna）、多用戶檢測(cè)技術(shù)（MUD）等，使得軟件無(wú)線電技術(shù)在3G系統(tǒng)中有著廣泛的應(yīng)用空間。    首先，智能天線技術(shù)在我國(guó)的TD-SCDMA的方案中，利用數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)識(shí)別用戶信號(hào)到達(dá)方向，

24、形成天線主波束；引入空分多址（SDMA）方式，根據(jù)用戶信號(hào)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(duì)陣元接收信號(hào)進(jìn)行加權(quán)處理，形成多個(gè)波束賦形，每一個(gè)波瓣對(duì)應(yīng)于一個(gè)特別的手機(jī)用戶，波束也可以動(dòng)態(tài)追蹤用戶，使主波束對(duì)準(zhǔn)用戶信號(hào)方向，在干擾信號(hào)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。其次，在歐共體的ACTS FIRST項(xiàng)目中，軟件無(wú)線電技術(shù)也用到了設(shè)計(jì)多頻/多模可編程手機(jī)中。它可自動(dòng)檢測(cè)接收信號(hào)，接入不同的網(wǎng)絡(luò)，而且能滿足不同的接續(xù)時(shí)間要求。軟件無(wú)線電技術(shù)可用不同軟件實(shí)現(xiàn)不同無(wú)線電設(shè)備的各種功能，可任意改變信道接入方式或調(diào)制方式，利用不同軟件即可適應(yīng)

25、不同標(biāo)準(zhǔn)，構(gòu)成多模手機(jī)和多功能基站，具有高度的靈活性。除此之外，軟件無(wú)線電出現(xiàn)了一些新的發(fā)展趨勢(shì)：主要表現(xiàn)在體系結(jié)構(gòu)分層化、軟件模塊化、結(jié)構(gòu)數(shù)學(xué)分析化、面向?qū)ο蠡?、?jì)算機(jī)化、網(wǎng)絡(luò)化和安全化七、發(fā)展趨勢(shì)軟件無(wú)線電技術(shù)的未來(lái)因特網(wǎng)使人類(lèi)社會(huì)及知識(shí)迅速地?zé)o障礙地流動(dòng)和交換，從而大大加速財(cái)富產(chǎn)生的過(guò)程。然而早期的互聯(lián)網(wǎng)的主要形態(tài)是有線互聯(lián)，專(zhuān)家認(rèn)為現(xiàn)在的通信網(wǎng)絡(luò)行業(yè)正朝著兩個(gè)方向發(fā)展，一個(gè)就是有線寬帶互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，該有線網(wǎng)絡(luò)可以為客戶和專(zhuān)業(yè)用戶提供非常廣泛的業(yè)務(wù)，通過(guò)能夠處理語(yǔ)音、互聯(lián)網(wǎng)和視頻的網(wǎng)絡(luò)來(lái)實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，即多業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)，這主要是為家庭用戶對(duì)寬帶的需求所驅(qū)動(dòng)的；另一個(gè)是無(wú)線互聯(lián)網(wǎng)，即無(wú)論用戶身在何處都

26、能享受到無(wú)線網(wǎng)絡(luò)提供的移動(dòng)數(shù)據(jù)服務(wù)，而且大多是針對(duì)用戶具體情況定制的業(yè)務(wù)。但是在未來(lái)的3G時(shí)代，3G手機(jī)服務(wù)將使有線互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)和無(wú)線互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)得到整合，這兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)將互為補(bǔ)充，當(dāng)用戶在家里時(shí)，他們會(huì)希望能快速接入所需的信息，而當(dāng)他們?cè)诼猛局袝r(shí)也同樣能使用這些業(yè)務(wù)。到目前為止我們所看到的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)業(yè)務(wù)都是基于早期技術(shù)的。未來(lái)的3G技術(shù)將使用戶將寬帶業(yè)務(wù)裝在口袋里，該技術(shù)將為用戶提供數(shù)倍于目前的快速數(shù)據(jù)連接，要實(shí)現(xiàn)這樣的目的，單純依靠傳統(tǒng)的通信技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)將會(huì)變得非常繁雜。為此，不少通信專(zhuān)家都認(rèn)為很有必要引入軟件無(wú)線電技術(shù)，并將其作為從第二代移動(dòng)通信通向第三代和第四代移動(dòng)通信之橋。軟件無(wú)線電技術(shù)能夠?qū)⒛M信

27、號(hào)的數(shù)字化過(guò)程盡可能近地接近天線，即將A/D和D/A轉(zhuǎn)換器盡可能地靠近RF前端，利用DSP（數(shù)字信號(hào)處理器）技術(shù)進(jìn)行信道分離、調(diào)制解調(diào)和信道編譯碼等工作。軟件無(wú)線電技術(shù)可以為2G系統(tǒng)向3G系統(tǒng)的過(guò)渡提供無(wú)縫隙解決方案，旨在建立一個(gè)無(wú)線電通信平臺(tái)，在平臺(tái)上運(yùn)行各種軟件系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)多通路、多層次和多模式的無(wú)線通信。目前移動(dòng)電話芯片組的結(jié)構(gòu)模式為DSPCPU多頻(GSM和CDMA等)RF前端。TI公司以無(wú)線專(zhuān)用TMS320C54X DSP系列產(chǎn)品為主，配合其RF IC芯片組等提供全套GSM和CDMA解決方案。Motorola公司則圍繞其低電壓(1.8V)雙內(nèi)核基帶處理器DSP56652，力推TDMA和無(wú)線接入解決方案。在無(wú)線通信領(lǐng)域,低電壓和低功耗已經(jīng)成為評(píng)價(jià)移動(dòng)電話系統(tǒng)性能好壞的主要標(biāo)志之一。Rockwell則提出3 片基帶IC4片RF IC的900MHz GSM移動(dòng)電話全套解決方案。基帶