如何使用软件无线电技术讲解无线通信的兼容问题

　　便携式无线设备可能趋于一致，但是如果你愿意的话，它们的接口可以继续分离或“进化”。要使手机在从美国到欧洲和亚洲的旅行途中能够继续使用，它需要兼容不断增多的各种不同的协议、调制技术和频带，要能够识别它们并进行无缝调整和匹配。对于手机制造商来说，这是一个挑战；而对于基站供应商而言，这是一个噩梦。这有多困难呢？TI公司无线研究高级主管Bill Krenik说：“几年前，双频带GSM手机满足了大部分市场的需要。现在芯片组至少是GSM/GPRS的，不久将很有可能成为GSM/GPRS/EDGE的，涵盖PCS和DCS；加入UMTS，增加对IMT-2000频带的 WCDMA支持，频率为2，100MHz。在调制前端，需要处理GSM的GMSK、用于EDGE的 8-PSK 的高阶调制、以及宽带CDMA 所需的QPSK；接下来需要解决的难题是HSDPA、HSUPA和16-QAM；然后是基于OFDM 的LTE（长期演进，或4G）标准，它被定为2010年的时间框架。到那时，我们将需要支持TDMA、CDMA和OFDM；支持至少六个不同的频带，而且很有可能更多；支持从GMSK到QPSK、16QAM和64QAM的调制技术。我们需要能够解决上述所有技术问题的无线电技术和基站。”在这一点上，软件无线电技术（SDR）要比众多基于硬件的RF信号链更有吸引力。走进SDR SDR背后的概念很简单：首先是高带宽、高线型度的FR前端，然后将其输出直接进入高速ADC，再用高速DSP或FPGA在软件中进行所有的信号处理。前面的描述中多次提到的“高速”一词，正是挑战所在。软件无线电设备是一种由软件来定义其特征的宽带收发器。ITU定义SDR为：“一种能够通过软件，和/或能够完成同样功能的技术，对包括RF的运行参数，但不限于频率范围、调制类型或输出功率进行设置或修改的无线电系统。”SDR能够使手机或基站对硬件的需要降至最小，同时也能降低与不断发展的无线标准相对应的“未来验证”的基本设施的需要。SDR基本上是将一个接收器变成一个具有RF前端的计算机。不过SDR需要速度非常快的计算机才能够对各种数G赫兹的信号进行过采样，并准实时的处理所有这些信号。 SDR不是一个没有中间过程的极端方法。SDR论坛定义了从“硬件无线电”——目前的方法——到“终极软件无线电”的全部演变过程，其间包含了一些中间技术阶段： ● 0级－硬件无线电。系统不能做任何修改。系统操作由开关、拨号盘和按钮来完成。 ●1级－软件控制无线电。软件上可能实现了控制功能，但是在不改变硬件的条件下，这些无线通信设备是不能改变像频带或调制方式这样的特征参量的。 ●2级－软件无线电。这种无线电技术由软件来控制，不需要对硬件做任何修改就能够提供很宽的操作范围。它一般包括宽带滤波前的独立天线、放大器和A/D转换之前的降频器。在发送时，基带信号进入DAC，然后转换为中频（IF）频率，即依次外差为进行滤波和进入功率放大器之前所需的输出频率。尽管前端的带宽是个限制因素，由于SDR技术能够提供宽带和窄带两种操作中的多种解调技术，因而利用软件可以控制相当宽的频率范围。SDR技术能够存储大量的波形或空间接口，并可以通过从磁盘上传或从空间下载来添加新的内容。 ●3级－理想SDR。这种SDR将RF前端的输出直接接入ADC，然后进入到DSP，消除了大部分的模拟部件，从而降低了失真和噪声。 ●4级－终极SDR。这种SDR没有外置天线、没有运行频率或带宽的限制。它直接传送数字基带输出信号，在几毫秒的时间内进行空中接口间的检测和转换。这是一种低功耗又极为快速的SDR，但要以商业产品的形式出现，估计正在学说话的孩子大学毕业之前是不太可能的。