软件无线电设计之路
软件定义的无线电架构长期以来一直被认为是基站发展的灵丹妙药,由于这种无线电架构能够很快适应新的协议,曾一度被作为基础设施设计中支持多项无线协议的主要解决方案。直到最近,对于多数通信系统设计,软件定义的无线电架构还仅仅是未来计划项目。但是现在已经有所不同,随着3G无线应用的到来,人们对在基础设施设计中采用软件无线电架构重新产生了浓厚兴趣。
过去,无线应用的无线电设计是通过结合使用专用集成电路（ASIC）、数字信号处理器(DSP)和现场可编程门阵列(FPGA)等器件来完成的,在这些设计中,ASIC 和FPGA需要处理高级编码方案,如Reed Solomon, Viterbi以及瑞克接受机(rake receiver functionality)等, 而DSP则用来处理语音编码及其它语音处理任务。
在软件定义的无线电的发展过程中,DSP 、ASIC和FPGA之间功能的划分并非一成不变。ASIC开始具备越来越多的可编程能力,DSP和FPGA也具备传统ASIC的功能,这些产品之间的界限在逐步模糊,区分DSP 、ASIC和FPGA之间的功能差别更加困难。
设计人员现在需要耗费大量精力去评估传统ASIC实现的功能是否更适合于FPGA或DSP完成,或传统DSP实现的功能是否更适合于FPGA或ASIC等等。其实问题关键在于要找到合适的选择标准,然后再综合衡量每一种处理方案。
在选择任何标准之前,重要的是给软件定义无线电下一个准确的定义。对于到底什么构成软件无线电架构,说法不一。本文我们采用的是软件定义无线电论坛（Software Defined Radio Forum）的方式,即把软件定义无线电确定为：“对多种多样的调制技术、宽窄带工作、通信安全功能（如跳频）和现在及未来涉及的标准,在很宽的频率范围内对波形的要求等提供软件控制的无线电”。
总体说来,选择DSP、ASIC和FPGA,有五个关键标准：
可编程性：对于所有接口,能重新配置器件使之实现想要的功能;
集成度：能够将几种功能集成到单一器件,以降低数字无线电系统的体积和硬件复杂程度;
研发周期：研发、实现和测试某一采用特定器件的数字无线电功能所需要的时间;
性能：器件在限定的时间内完成某项功能的能力;
功耗：器件完成需要的功能所消耗的功率。
上述每一项标准,对于设计师决定选择DSP 、ASIC还是FPGA都有直接影响。
在软件定义无线电设计中,DSP和FPGA可很容易重新配置实现多种功能,而目前常用的ASIC尽管成本低,性能也很好,但可编程性受到限制。问题的关键在于,在如此种类繁多的无线ASIC中,是否有一款适合于特定数字无线电产品。对于一个纯软件定义的无线电架构答案明显是否定的,但实际上只有少数数字无线电设计需要如此程度的灵活性。因此,开发任何软件定义无线电产品的关键一步是确定系统各项功能所需要的可编程要求,评估结果可用来确认现有产品是否合格适于该项功能。
考虑一个同时支持宽带CDMA(W-CDMA)和GSM的基站收发器架构,通过此例可展示如何确定处理功能。W-CDMA采用扩展频谱通信技术,数十个用户使用同一个RF信道。W-CDMA信号每个信道占有5MHz带宽,上行链路1920～1980MHz,下行链路2110～2170MHz。另一方面,GSM采用窄带TDMA技术,一般每个RF信道带宽为200kHz,只支持8个用户,上行链路890～915MHz,下行链路935～960MHz。
在软件定义的无线电架构中,为了支持如此繁多的标准,中频处理器中的数字上、下变频器件必须具备可编程信道选择、滤波器建立和采样率调节等功能。Intersil、Graychip、Analog Devices等公司的新型多标准
