软件无线电已“调准频道”
软件无线电已“调准频道”
Software-defined radio tunes in
David Marsh, Contributing Technical Editor
SDR（software-defined radio软件无线电）尽管直到前不久还是一项代价昂贵的R&D 工作,却最终还是破壳而出。过去的几个月中,各公司发布了大量的产品：各种专用的集成电路纷纷推出,第一种软件驱动的无线电得到FCC（美国联邦通信委员会）的批准。美国的军方对此怀有浓厚的兴趣,已经专门拨出多达250亿美元的预算,以JTRS（联合战术无线电系统）计划来推进SDR的开发。它的目标是支持在2MHz到55GHz之间的大约33种波形特征（其中的一种还在一个平台上包括了某些蜂窝电话标准）。美国国防部,正在与加拿大、日本、瑞典和英国的各机构一道合作,以促进这项研发。在更为广阔的商业世界中,该技术也同样意味着通过一个普适的、可编程的硬件平台的采用来保证运营商成本的降低和服务提供方面灵活性的提升。那么,在这个巨大标题的背后隐藏的真实故事是什么？在一个传统上采用模拟硬件来解决问题的技术中使用软件解决方案,设计者多久就可以从中获益？
首先,是什么使得SDR迥异于如今承载了大多数移动电话业务的常规通信技术（如CDMA和GSM）？CDMA和GSM系统广泛利用可编程的硬件来实现从基站链路一直到基带处理的各项任务。FCC对SDR的定义简单明了,能让人放松警惕：“在软件无线电中,以前由硬件单独完成的功能,如发射信号的产生以及接收信号的调谐和检波,现在由控制高速信号处理器的软件来实现。”
类似的,SDR论坛把一个SDR装置定义为其功能独立于载波频率、能在一系列传输协议环境中工作的装置。从体系架构的角度而言,这些定义是指可以完全在数字域上实现RF与基带间上、下变频的收发机,这一技术可以减少与发射信道功率放大器、接收通道低噪声放大器的RF接口,而且最大限度减少了模拟滤波器。
图1 理想的软件无线电可以实现载波级速度的数据变换,而且完全在数字域中对信号进行操作
硬件通用性的本质对军事和商业运营商都具有吸引力,因为它可以让运营商避免被绑定到任何一家系统供应商上。关键之处就在于,采用SDR,则通过新软件的载入就可以简单地实现网络的升级。考虑到将一个2G网络升级为3G网络的开销估计为10亿美元,这一发展方向将在设备采购方面实现巨大的节约,而且缩短以往的经济模式所要求的、为期10年的平均网络寿命。此外,基站将能支持各种协议,从而实现以往无法兼容的各种网络间的跨接。这样的跨接将让网络和通信间的界线变得模糊,例如W－CDMA手机可以接入一个本地的WiMax基础架构,以获得宽带数据接入服务。
如今,由于在硬件和软件方面的巨大障碍,上述的远大前景离实现还有一定距离。同时,业界的知情人士承认,SDR将随DSP和转换器IC、电源管理和网络架构设计方面的技术发展而发展。从软件的角度来看,开发者希望采用一种共通的框架,这种框架将实现并提升可移植性。
SDR论坛预计,商业化的3G通信将在2008
