“软件无线电”将推动手机的“计算机化”变革

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“软件无线电”将推动手机的“计算机化”变革
针对目前多种无线通信标准和体制之间无法兼容的弊端，一种名为“软件无线电”的技术概念成为人们关注的焦点。软件无线电技术能否为多体制、多标准的互通提供灵活的解决方案？
　　随着数字信号处理芯片的发展，软件无线电已开始进入商用移动通信系统。软件无线电是实现不同通信方式工作终端兼容的最佳方案。尽管目前芯片运算处理能力还不能完全达到软件无线电的要求，但是随着微电子技术和计算机技术的飞速发展，这些问题都会得到圆满的解决。利用软件无线电技术开发新一代的多模移动通信手机，以实现“一机在手，漫游天下”的设想不再是梦想。随着移动通信和PCS业务的不断拓展，软件无线电必将成为移动通信中的主流技术。我们的手机是否如同现在的计算机一样软硬分明，在统一硬件结构上通过软件来实现丰富的功能，满足用户需求？软件无线电能否打造兼容不同制式的通信终端平台，掀起无线通信领域“统一”革命风暴？

　　什么是软件无线电
　　软件无线电的基本概念是鉴于大规模集成电路技术和芯片处理速度的不断提高，可以把DSP芯片或通用CPU芯片作为无线通信的基本硬件平台，将尽可能多的无线通信功能用软件实现。
　　软件无线电在可编程控制的通用硬件平台上，利用软件来定义和实现无线电台的各部分功能，包括前端接收、中频处理以及信号的基带处理等等。它尽可能在靠近天线的地方通过宽带模/数和数/模转换器完成信号的数字化，然后用软件定义和实现无线电台的功能。有人形象地把软件无线电比喻成一台带天线的超级计算机。通过对软件模块的重构和控制，调整和改变无线电台的工作频段、调制解调方式、编解码方式、业务种类、数据速率、加密模式、接入控制协议等等。软件模块由各种软件算法库组成。通过加载软件算法或是升级软件，就可以实现业务功能的扩展和采用新的通信标准。因此，软件无线电具有充分数字化、灵活可编程、模块化设计、多频段转换、多业务支持等特征。
　　这样，无线通信新系统、新产品的开发将逐步转到软件上来，而无线通信设备的价值将越来越多地体现在软件上。系统的升级基于软件，代价小，同时不同系统容易兼容和互联。软件无线电通过由软件编程实现通信功能的方式来提高业务质量和信道接入灵活性。

　　软件无线电将赋予手机新含义
　　传统上，软件无线电的基本思想在于：把天线上的信号或中频信号由高性能模数转换器进行数字化后，再传送给高性能终端(计算机、移动电话等)处理；终端内部的软件用来实现各种无线通信的基本功能单元，使得无线通信系统摆脱硬件系统结构的束缚。近几年来，人们对软件无线电的研究正在趋向深入，产生了对软件无线电更加宽泛的定义，它把移动终端看成具有高度适应性和灵活性的未来移动计算平台。
　　软件无线电手机由下面几个部分组成：
　　收发天线及馈线。将采用智能天线，其天线阵的方向图可以由基带数字信号处理器来控制。
　　射频发射机和射频接收机。由通用平台和多只射频发射机模块组成。其工作频率范围应当足够宽，并用数字频率合成技术来设置。对每种标准应能多载波工作。对于发射机，还包括多只高功率放大器，并要求具有高线性。
　　高速数字链路。多条高速数字链路连接射频和基带平台。为支持第二代和第三代移动通信标准，此链路上的数字信号传输速率将超过1Gbps～2Gbps。
　　通用基带数字信号处理平台。此平台由多种可编程的数字电路板组成，完成接口、信息应用及控制等功能。其数量根据系统容量决定，可以积木式扩容。
　　多种软件包。包括控制软件包(对基站进行配置、设置、管理等的软件)、物理层软件包(每一种标准和制式都有其相应物理层软件)、高层软件包(分别对应每一种标准和制式)和系统接口软件包(满足对多种接口要求)。这些软件存放在基带数字信号处理平台中，或者通过网络加载进来。

　　软件无线电手机的应用前景
　　●推动下一代移动通信系统的早日实现。国际电信联盟(ITU)制订的第三代移动通信系统的空中接口并没有达成一个统一的标准，不同的标准给移动用户的全球漫游和未来个人通信带来了限制。而软件无线电最有希望解决这些问题。在一个完全可以编程的硬件平台上，注入不同的软件就形成不同标准的移动用户终端和基站，从而保证各种移动设备之间的无缝集成。我国提交的3G标准TD-SCDMA就采用了软件无线电技术。在TD-SCDMA系统中，基站和终端设备采用高速DSP和高速模/数转换器，软件无线电技术实现的功能包括直接序列码分多址(DS/CDMA)的调制和解调，实现速率8kbps的G.729语音编码标准，同步检测和控制，天线波束赋形，频率、发射功率、接收增益和时延的自动控制，用户基站方位和距离的确定，处理空中接口Um物理层，为降低收发信机线性的要求而进行基带预失真等等。
　　●多频多制式移动终端。利用不同软件适应不同的标准，调节软件设置来改变信道接入方式或调制方式，软件无线电技术可以设计出灵活的通信终端。软件无线电技术就应用于多频/多模(可兼容GSM、CDMA、GPRS、小灵通、WLAN、WiMAX，以及现存的大多数通信体制)可编程手机。它可自动检测接收信号，接入不同的网络，而且能满足不同接续时间的要求。
　　●提供富有活力的新业务。多媒体短信息、应用下载和移动因特网接入等具有市场活力的无线数据业务目前呈现快速增长的势头，并成为运营商新的利润增长点。软件无线电技术便于开发出富有活力的新业务，并且降低了开发成本。
　　●加强自适应频谱管理。无线频谱资源是十分宝贵的，而目前许多频谱段分配给了实际使用率较低的系统，造成巨大的浪费。软件无线电技术通过自适应频谱管理可以改变这种状况。自适应频谱管理不仅包括动态协调频率和时空的使用，而且包括优化空中接口，使之与发射功率和调制方式相适应。通过不同无线频谱合理、协调地运作，大大提高了无线频谱的综合利用效率。

　　一项主要技术的发展都会带来相关产业的发展，软件无线电也不例外。目前全世界软件无线电的参与者正致力于确定软件无线电技术在产业价值链中的定位。软件无线电的许多潜在效益存在于价值链的不同层次上，但由于更多的功能是在软件上开发，新业务的推出和升级是在软件上实现，因此最终的产值将从硬件向软件转移。软件无线电技术在应用层的实用化将为运营商提供新的发展机遇。

　　总结

　　软件无线电技术应用到手机上显著降低手机的制造成本。而且，通过软件下载进行远程配置终端的能力，能够为运营商和手机厂商节约由于小故障引起的返修费用，同时也为用户提供了快速定制手机新业务的能力。

　　软件无线电和高性能集成芯片技术的发展将极大推动手机的计算机化。集成芯片的发展将打造高性能的硬件平台，使未来手机将不只是类似于电脑，而是要成为电脑，具有电脑的所有功能。而软件无线电将使手机软硬分明，用户只需要调用不同的软件程序就可以实现不同的通信功能。
　　总之，对于未来的手机的计算机化，我们将从电脑中借用一些概念。第一，很讲究的手机用户要求手机能够具有电脑的功能，这就需要有性能更好、速度更快的芯片来平稳地运行应用程序。第二，在手机中采用这些应用程序，并不额外消耗电池。

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