設計通用的軟件無(wú)線(xiàn)電平臺

今天的軟件無(wú)線(xiàn)電技術(shù)與1984年E-Systems實(shí)驗室剛剛發(fā)明軟件無(wú)線(xiàn)電(SDR)術(shù)語(yǔ)時(shí)相比已經(jīng)有了天壤之別。直到最近這種技術(shù)主要還是由無(wú)線(xiàn)電發(fā)燒友和部隊在使用。

然而，今天的軟件無(wú)線(xiàn)電在無(wú)線(xiàn)通信發(fā)展中已經(jīng)是優(yōu)先考慮的對象，并得到了許多國際和國家項目以及諸如無(wú)線(xiàn)創(chuàng )新論壇、法國CONTACT計劃、意大利Forza NEC戰場(chǎng)指揮系統、ESSOR、EULER、美國軍隊聯(lián)合作戰無(wú)線(xiàn)電系統(JTRS)等組織機構的大力支持。

許多專(zhuān)家相信軟件無(wú)線(xiàn)電技術(shù)將成為電信市場(chǎng)的新標準。許多成功使用軟件無(wú)線(xiàn)電和認知無(wú)線(xiàn)電設備的商用項目已經(jīng)實(shí)現。例子包括通信設備制造商哈里斯和阿爾卡特朗訊；硬件網(wǎng)狀網(wǎng)開(kāi)發(fā)商和集成商Firetide；在無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )中成功實(shí)現認知無(wú)線(xiàn)電的新創(chuàng )企業(yè)xG Technology；通用軟件無(wú)線(xiàn)電平臺開(kāi)發(fā)商Promwad Innovation公司(獨立電子設計中心)的諸多項目。

對軟件無(wú)線(xiàn)電感興趣背后的原因

這種快速變化背后的原因有多個(gè)方面。主要原因是一些重要的電信設備制造商和消費者的興趣，因為推出具有軟件無(wú)線(xiàn)電功能的設備有助于他們提高效率、降低升級成本和材料成本并縮短引入新通信標準的時(shí)間。

另外一個(gè)因素是現代基本單元的發(fā)展：提供高速和良好動(dòng)態(tài)性能的ADC/DAC，具有可編程特性的多標準寬帶收發(fā)器，集成有專(zhuān)用加速器的高性能通信處理器等。

遺憾的是，俄羅斯的軟件無(wú)線(xiàn)電產(chǎn)品市場(chǎng)由于其特殊性而關(guān)閉了。工程師和技術(shù)專(zhuān)家很難找到有關(guān)這個(gè)主題的新信息，這是為何對新開(kāi)發(fā)的任何數據特別感興趣的原因。例如，Promwad Innovation公司在這方面有許多寶貴的經(jīng)驗。2011年，Promwad專(zhuān)家們啟動(dòng)了一個(gè)項目，打算為俄羅斯市場(chǎng)設計相當獨特的產(chǎn)品——用于多標 準無(wú)線(xiàn)通信設備開(kāi)發(fā)的開(kāi)放軟件無(wú)線(xiàn)電平臺(如下圖1所示)。本文將討論這個(gè)特殊的產(chǎn)品。

開(kāi)放的軟件無(wú)線(xiàn)電平臺

這個(gè)項目的特殊性表現在哪里呢？首先，對開(kāi)發(fā)人員來(lái)說(shuō)特別開(kāi)放。這是其他公司可以 使用所供軟件和自己的開(kāi)發(fā)成果在它之上搭建自己產(chǎn)品的一個(gè)平臺。這個(gè)平臺可以用于開(kāi)發(fā)符合DVB-T、DVB-T2(470-862MHz)的發(fā)射器；符 合802.22 (470–862 MHz)、LTE (791–862 MHz, 1710–1880 MHz, 1710-1880 MHz和 2.5–2.7 GHz)標準的接入點(diǎn)和基站；教育機構中的雷達站、調試與實(shí)驗室設備等。

從開(kāi)發(fā)者的角度看，先進(jìn)的軟件無(wú)線(xiàn) 電平臺基本上是一個(gè)完全可配置的系統，包括天線(xiàn)、帶最少數量模擬高頻元件、低功耗和理想情況下無(wú)限頻率范圍的數字處理單元。這種架構化解決方案允許開(kāi)發(fā)人 員根據待解決的問(wèn)題改造和定制設備，刪除不必要的單元和增加必要的單元。在這種情況下，所有工作將專(zhuān)注于改善軟件，硬件則保持不變。

從用戶(hù)角度看，軟件無(wú)線(xiàn)電平臺是一種多標準設備，能夠通過(guò)最少的設置在任何網(wǎng)絡(luò )中工作，并且無(wú)需用戶(hù)的幫助。開(kāi)發(fā)人員和用戶(hù)的利益在多標準設備中趨于一致。這種設備可以在不同通信網(wǎng)絡(luò )中工作，并能以編程方式改變各種特性，從射頻參數到支持的通信標準和協(xié)議。

在開(kāi)發(fā)能夠滿(mǎn)足所有標準的設備時(shí)，Promwad開(kāi)發(fā)人員必須面對在平臺性能和成本之間找到平衡點(diǎn)的問(wèn)題。問(wèn)題是，設備的所選功能和任務(wù)為所需資源設定了一道很高的門(mén)檻。

在本例中，對系統資源的評估依據的是對實(shí)現數字信號處理方法的需求：直接和反向傅里葉變換、Reader-Solomon編碼、LDPC、維特比變換、線(xiàn)性預測等以及對各種標準的軟件支持。因此對要素的分析和選擇是與設備架構工程同時(shí)進(jìn)行的。