4g中軟件無線電技術的應用

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1、通信技術?4G中軟件無線電技術的應用?摘要：本文簡要介紹了軟件無線電技術及其發(fā)展概況，并著重列舉了其在當前通信領域，以及在未來第四代移動通信（4G）中的應用。關鍵詞：移動通信4G軟件無線電技術DSP智能天線一、引言　　以現(xiàn)代通信理論為基礎，以數(shù)字信號處理為核心，以微電子技術為支持的軟件無線電（SoftwareRadio）或者稱軟件可定義的無線電（Software-DefinedRadio）提供了一條滿足未來個人通信需要的思路?！　≤浖o線電突破了傳統(tǒng)的無線電臺以功能單一、可擴展性差的硬件為核心的設計局限性，強調(diào)

2、以開放性的最簡硬件為通用平臺，盡可能地用可升級、可重配置不同的應用軟件來實現(xiàn)各種無線電功能的設計新思路。其中心思想是：構造一個具有開放性、標準化、模塊化的通用硬件平臺，將各種功能，如工作頻段、調(diào)制解調(diào)類型、數(shù)據(jù)格式、加密模式、通信協(xié)議等用軟件來完成，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、開放性的新一代無線通信系統(tǒng)。二、軟件無線電關鍵技術　　一個理想的軟件無線電的組成結(jié)構如圖1所示。軟件無線電主要由天線、射頻前端、寬帶A/D-D/A轉(zhuǎn)換器、通用和專用數(shù)字信號處理器以及各種軟件組成。軟

3、件無線電的天線一般要覆蓋比較寬的頻段，要求每個頻段的特性均勻，以滿足各種業(yè)務的需求。射頻前端在發(fā)射時主要完成上變頻、濾波、功率放大等任務，接受時實現(xiàn)濾波、放大、下變頻等功能。而模擬信號進行數(shù)字化后的處理任務全由DSP軟件承擔。為了減輕通用DSP的處理壓力，通常把A/D轉(zhuǎn)換器傳來的數(shù)字信號，經(jīng)過專用數(shù)字信號處理器件處理，降低數(shù)據(jù)流速率，并且把信號變至基帶后，再把數(shù)據(jù)送給通用DSP進行處理。圖1軟件無線電框圖　　軟件無線電實現(xiàn)的體系結(jié)構可分為三種:射頻低通采樣數(shù)字化結(jié)構、射頻帶通采樣數(shù)字化結(jié)構和寬帶中頻帶通采樣數(shù)字

4、化結(jié)構。射頻低通采樣數(shù)字化的軟件無線電，其結(jié)構簡潔，把模擬電路的數(shù)量減少到最低程度。射頻帶通采樣數(shù)字化的軟件無線電與低通采樣軟件無線電結(jié)構的主要不同點是,A/D前采用了帶寬相對較窄的電調(diào)濾波器，然后根據(jù)所需的處理帶寬進行帶通采樣。最后，寬帶中頻帶通采樣數(shù)字化的軟件無線電結(jié)構與目前的中頻數(shù)字化接收機的結(jié)構類似，都采用了多次混頻體制或叫超外差體制，其主要特點是中頻帶寬更寬，所有調(diào)制解調(diào)等功能全部由軟件加以實現(xiàn)。　　在軟件無線電中的關鍵技術主要有：　?。?）寬帶/分頻段天線：軟件無線電臺要求能夠從短波到微波相當寬的頻

5、段內(nèi)進行工作，最好能研究一種新型的全向?qū)拵炀€，可以根據(jù)實際需要用軟件智能地構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?！　。?）多載波功率放大器（MCPA）：理想的軟件無線電在發(fā)射方向上把多個載波合成一路信號，通過上變頻后，用一種MCPA對寬帶的模擬混合信號進行低噪音放大。因為混合信號中信號與信號的包絡幅度相差很大，所以對放大器的非線性特別敏感，MCPA采用前向反饋技術抑制不需要的互調(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?！　。?）高速寬帶A/D，D/A變

6、換：A/D的主要性能是采樣速率和采樣精度，理想的軟件無線電臺是直接在射頻上進行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特性，采樣頻率fs至少要是模擬信號帶寬Wa的兩倍。為保證性能，在實際應用中常進行過采樣處理，要求fs>2.5Wa。根據(jù)目前研究結(jié)果，其中一種解決方案是，可用多個高速采樣保持電路和ADC，然后通過并串轉(zhuǎn)換將量化速度降低，以提高采樣分辨率?！　。?）高速并行DSP：數(shù)字信號處理（DSP）芯片是軟件無線電所必須的最基本的器件。軟件對數(shù)字信號的處理是在芯片上

7、進行的。中頻以下主要包括三部分：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)，擴頻解擴以及信道的自適應均衡和各種同步的數(shù)字處理，每路需要幾十到幾百個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MIPS的處理能力。要完成如此巨大的信號處理運算，必須采用高速多個DSP并行處理結(jié)構才有可能實現(xiàn)?！　。?）軟件無線電的算法：軟件的

8、構造，自然是把對設備各種功能的物理描述建立起數(shù)學模型（建模），再用計算機語言描述的算法，最后轉(zhuǎn)換成用計算機語言編制的程序。軟件無線電中的算法特點：　　⊙對信號處理的實時性。對算法的要求在時空上很高；　　⊙軟件無線電算法應具高度自由化（便于升級），開放性（模塊化，標準化）；　　⊙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?！　∫陨霞夹g都有待深入研究，實踐和優(yōu)化。三、軟件