[信息与通信]14第三代移动终端中的新技术1.pdf

第三代移动终端中的新技术 这里重点介绍重点介绍软件无线电、接收分集、发射分集、多模技术。 1.4.1 软件无线电技术 软件无线电(Software Radio ,SWR)是将标准化、模块化的硬件功能单元，通过高速总 线或高速网络等连接形成一个通用的数字式硬件平台，再通过软件加载的方式来实现各种类 型无线通信系统的开放式体系结构。其基本思想是把 A/D、D/A 变换器放置在收/发信机的天 线之后，用软件实现无线电系统的所有功能。典型的软件无线电系统包括实时信道处理部分、 准实时的环境管理部分以及用于开发增强业务的在线和脱机软件等。软件无线电实现方式多 样，既可以利用 ADC、FPGA、DSP 和通用 CPU 形成具有 SIMD 和 MIMD 混合结构的流水线方式 来实现，也可以在通用的 PC 机和工作站上实现，甚至可以通过高速网络利用网络资源实现。 无线电功能的软件化使得采用软件无线电技术实现的通信系统造价低廉、灵活性强。具有易 于实现与不同的频带、带宽和调制方式的通信系统的互联、互通；系统的升级和嵌入新技术 更方便；便于开发新的增值业务；能更充分地利用有限的频谱资源等优点。因此，软件无线 电技术成为通信技术领域中的重要研究内容。当前，蜂窝移动通信系统发展到第三代，3G 系统进入商业运行一方面需要解决不同标准的系统间的兼容性；另一方面为了适应技术的飞 速发展，3G 无线通信系统要求具有高度的灵活性和扩展升级能力。软件无线电技术无疑是 最好的解决方案。 软件无线电技术的主要特点 灵活性：工作模式可由软件编程改变，包括可编程的射频频段宽带信号接入方式和 可编程调制方式等。所以可任意更换信道接入方式，改变调制方式或接收不同系统的信号； 可通过软件工具来扩展业务、分析无线通信环境、定义所需增强的业务和实时环境测试，升 级便捷。 集中性：多个信道享有共同的射频前端与宽带 A／D／A 变换器以获取每一信道的相 对廉价的信号处理性能。 模块化：模块的物理和电气接口技术指标符合开放标准，在硬件技术发展时，允许 更换单个模块，从而使软件无线电保持较长的使用寿命。 软件无线电系统的工作过程 在射频或中频（IF）对接收信号进行数字化，通过软件编程来灵活实现各种宽带数字滤 波、直接数字频率合成、数字下变频、调制解调、差错编码、信令控制、信源编码及加解密 功能。在接收时，来自天线的信号经过 RF 处理和变换，由宽带 A/D 数字化，然后通过可编 程数字信号处理（DSP）模块实现所需的各种信号处理，并将处理后的数据送至多功能用户 终端；同样，在发送时，通过类似接收信号处理的流程将数据通过天线发射出去。利用在线 和离线软件，可以实现通信环境的分析、管理以及业务和软件无线电系统结构性能的升级。 实现软件无线电的关键技术 软件无线电的关键技术包括多频段多波束天线、宽带射频（RF）信号处理、宽带 A／D 变换、高速数字信号处理和软件技术等。 1) 多频段、多波束无线与宽带 RF 信号处理 软件无线电的工作频率范围应尽可能地覆盖 2～2000 MHz。天线应该能覆盖 10 倍频程 （如 0.4～3GHz），实现起来有两种方法可供选择：①对于每个系统和波段使用单独的天线； ②采用多模式天线。此外，要求能高质量、低成本地接收到大范围的射频信号，需要在频频 进行数字化处理。就目前的硬件性能而言，在射频实行数字化处理还无法实现，故将数字化 处理设在中频，而从模拟射频发展为数字射频还需要经过长期的努力。射频放大器的线性的 实现也是需要解决的问题。 2) 宽带 A/D 变换 软件无线电结构的基本特征之一就是使 A/D 变换尽量靠近射频端，目前的方案是在中频 对模拟信号进行数字化，中频信号的带宽通常在十几兆赫到几十兆赫,这种数字化有别于一 般工程中的模数变换，要求具有相当高的抽样频率、位数和一定的动态范围。依据抽样定理， A/D 变换器的抽样频率 fs应大于 2Wa(Wa 是被抽样信号的带宽)。在实际中,由于 A/D 变换器 件的非线性、量化噪声、失真及接收机噪声等因素的影响,一般选取：fs2.5Wa。位数的选 取需要满足一定的动态范围及数字部分处理精度的要求。就目前器件水平而言，要实现几十 兆赫的带宽，必须采取多个 A/D 和D/A 器件并联使用。 如前所述，软件无线电需要宽带、高频、高精度、高抽样频率、高动态范围的模数变换。 由于芯片技术所限，目前还不能实现 RF 数字化，而把数字化点放在中频未端。一般情况下，