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2. A/D/A转换器件
在软件无线电通信系统中,要达到尽可能多的以数字形式处理无线电信号,必须把A/D/A转换尽可能向天线端推移,这样就对A/D/A转换器的性能提出了更高的要求。为保证抽样后的信号保持原信号的信息,A/D/A转换要满足Nyquist抽样准则,而在实际应用中,为保证系统更好的性能,通常抽样率不小于带宽的2.5倍。受器件工作频率的限制,当前软件无线电通信系统采用A/D/A转换器的分辨率一般较低,由于其分辨率低,因此影响到信号处理的精度,故增加转换器的精度成为一大热点。对于更高的转换带宽要求,可以用并行A/D/A转换的方法完成。
3. DSP(数字信号处理器)技术
它主要完成系统内部数据处理、调制解调和编码解码等工作。由于电台内部数据流量很大。进行滤波、变频等处理运算次数多,必须采用高速、实时、并行的数字信号处理器模块或专用集成电路才能达到要求。要完成这么艰巨的任务,必须要求硬件处理速度不断增加,芯片容量扩大。同时要求算法进行针对处理器的优化和改进。这两个方面的不断提高将是数字信号处理技术发展的不懈动力。只有这样,才能实现电台内部软件的高速运行和多种功能的灵活切换和控制。在芯片速度条件限制下,对数字信号处理器的速度要求是非常高的,利用更高速度的DSP芯片组进行并行处理。各个芯片厂商正在努力提高芯片的处理速度,利用多种并行处理、流水线、专用硬件结构来提高芯片的数据处理能力。对于一些固定功能的模块如滤波器、下变频器等,可以用具有可编程能力的专用芯片来实现,而且这种芯片的速度要高于通用DSP芯片。例如用FPGA(现场可编程门阵列)就可以同时满足速度和灵活性两方面的要求,支持软件无线电中的动态系统设置的功能。通常来说系统的分配方式是:计算密集型的部分在DSP内部完成。功能相对固定的部分,就由FPGA来完成。
4.实时操作系统
软件无线电实现的重要基础是处理器速度的提高,然而在一定的处理速度限制下,需要有效的实时应用处理软件和实时操作系统支持,才能充分发挥处理器的性能。与通用操作系统相比,实时操作系统对处理任务的时间调度控制更加明确,可以更有效地面向高速数字信号处理分配有限的处理资源。针对不同的通信体制的共同点,采用、开发高效而灵活的实时操作系统和实时应用软件。完成多种通信模式的软件实现,并且随着移动通信的继续发展,增加具有新的功能的系统模块,提供更先进的服务。
1.2软件无线电的现状和发展软件无线电是一种新系统,近年来被提出应用于无线通信领域. 它是一种以现代通信理论为基础,以数字信号处理为核心,以微技术为支撑的新的无线通信体系结构. 软件无线电设计思想就是将数字化处理单元尽可能靠近天线,同时系统功能尽可能由软件定义。
软件无线电在70年代后期被首次提出,当时模数转换器(ADC)由8085处理器提供,电台工作于低频段(VLF)。载波频率越低,中频(IF) ADC技术的使用越切实可行,这的确是软件无线电的一大特点。
有关军事技术于1992年被首次提出,美国国防远景规划局的易通话第一期发起者于1995年对软件无线电的军事应用进行更全面的介绍。易通话第二期项目促进了创立于1996年3月的模块化多功能信息传输系统(MMITS)论坛的发展。MMITS的全球参与者包括法国的阿尔卡特公司、瑞典的爱立信公司、日本的东京大学、英国的奥林奇个人通信公司、芬兰的诺基亚公司、德国的罗德施瓦茨公司、韩国的三星电子公司和德国的西门子公司等。
经历一段时间后,MMITS论坛重新定义为SDR论坛,标志着软件无线电开放结构标准从侧重军用向侧重商用的转变。
现阶段,软件无线电在通信系统中,特别是在第三代移动通信系统中的应用成为研究的热点。欧洲的先进的通信技术与业务计划中,有三项计划是将软件无线电技术应用在第三代移动通信系统中:FIRST(灵活的综合无线电系统和技术)计划将软件无线电技术应用到设计多频/多模可编程手机。这种手机可自动检测接收信号以接入不同的网络,且适应不同接续时间的要求;FRAMES(未来的无线宽带多址系统)计划的目标是定义、研究与评估宽带有效的多址接入方案来满足UMTS要求,方法之一是采用软件无线电技术;SORT(软件无线电技术)计划是演示灵活的有效的软件可编程电台,它具有无线自适应接入功能,并符合UMTS的标准。
美国也正在研究基于软件无线电的第三代移动通信系统的多频带多模式手机与基站,同时还注意到软件无线电技术与技术的融合,为第三代移动通信系统提供良好的用户界面。
我国对软件