通過(guò)近20年的發(fā)展，移動(dòng)通信已成為通信領(lǐng)域zui活躍、市場(chǎng)份額zui高的產(chǎn)業(yè)，也成為國際上市場(chǎng)競爭zui激烈的部分。但是，按著(zhù)傳統的思路的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)及生產(chǎn)方式，已表現出不少問(wèn)題，譬如：產(chǎn)品是針對特定的標準中一個(gè)版本來(lái)開(kāi)發(fā)和制造的。當新技術(shù)出現或版本升級或提供新業(yè)務(wù)時(shí)，只能開(kāi)發(fā)新的專(zhuān)用芯片，制造新一代的設備。其結果不是限制了新技術(shù)和新業(yè)務(wù)的使用，就是給制造商、運營(yíng)商帶來(lái)更大的投資風(fēng)險，給用戶(hù)帶來(lái)諸多不便。同時(shí)，由于各國的經(jīng)濟利益，全球標準的統一，又難以實(shí)現。標準的種類(lèi)在不斷增加。造成頻率分配、管理更為困難，需要的頻率資源增加，多頻多模手持機制造困難，成本增加。

面對此問(wèn)題，國際上已經(jīng)進(jìn)行了大量的研究。大部分專(zhuān)家認為，“軟件定義無(wú)線(xiàn)電”(Software Defined Radio ，簡(jiǎn)稱(chēng)SDR)將是一個(gè)解決全球無(wú)線(xiàn)通信需求的方案。它將成為未來(lái)無(wú)線(xiàn)通信設備設計的核心所在。

SDR的定義和要求

SDR是一個(gè)系統的體系概念。SDR的無(wú)線(xiàn)通信設備考慮的是一個(gè)系統，它必須具有可重新編程和可重構的能力，使此設備可以使用于多種模式(標準)、多個(gè)頻帶和多種功能。它不僅僅使用如軟件無(wú)線(xiàn)電中的可編程器件來(lái)實(shí)現基帶數字信號處理，還將對射頻及中頻的模擬電路進(jìn)行編程和重構。SDR將是無(wú)線(xiàn)通信領(lǐng)域內一個(gè)革 命性的概念。

目前人們對使用SDR的無(wú)線(xiàn)通信系統或設備，提出了許多要求。

SDR設備可以被快速、簡(jiǎn)便地重新編程及重新設定，以支持任意傳輸形式的應用和在任何頻率上的傳輸或接收。重新編程及重新設定能力可實(shí)現用同一設備支持不同蜂窩技術(shù)、個(gè)人通信系統和其他無(wú)線(xiàn)業(yè)務(wù)在世界范圍內使用。

采用SDR設備，用戶(hù)不但可以支持傳統業(yè)務(wù)并且可以支持新業(yè)務(wù)；空中下載軟件的概念可以保證用戶(hù)可獲得zui新的業(yè)務(wù)服務(wù)。SDR能更好地體現“互操作性”這一概念，以支持多頻段及多標準工作的無(wú)線(xiàn)通信系統。SDR能使無(wú)線(xiàn)運營(yíng)商在基本不更換基站硬件的條件下，實(shí)現系統的版本更新、標準更新及升級換代。

SDR還可提高頻譜利用率和頻率共享，讓設備靈活地接入到新頻段；SDR設備具有“智能”功能，它可以監測其他設備使用的頻譜，并在空閑頻段上進(jìn)行傳輸；SDR大大降低了頻率分配的困難和頻率分配的風(fēng)險。

總地說(shuō)來(lái)，SDR是一個(gè)全新的，實(shí)現未來(lái)移動(dòng)通信設備的概念和體系結構。它本身并不是一種孤立的技術(shù)，而是為所有新技術(shù)使用的公共平臺。

讓各方均受益

使用SDR概念來(lái)設計和實(shí)現下一代的無(wú)線(xiàn)通信系統和設備，與傳統的產(chǎn)品和設備相比較，具有明顯的優(yōu)勢。它將使得從技術(shù)研究開(kāi)發(fā)，到設備制造商、電信運營(yíng)商，再到每個(gè)無(wú)線(xiàn)通信zui終用戶(hù)都受益。

首先，對技術(shù)和產(chǎn)品的研究開(kāi)發(fā)而言，傳統的無(wú)線(xiàn)通信系統只對單一的標準進(jìn)行產(chǎn)品開(kāi)發(fā)，從標準相對穩定到設計和開(kāi)發(fā)專(zhuān)用芯片，再到產(chǎn)品設計和實(shí)現是一個(gè)以年為單位的過(guò)程，開(kāi)發(fā)周期長(cháng)、開(kāi)發(fā)成本高。上述情況導致在標準制定進(jìn)程中，大多數新技術(shù)不能被應用，限制了新技術(shù)的發(fā)展和應用，導致商用產(chǎn)品和當時(shí)技術(shù)水平的巨大差異。

SDR將提供一個(gè)新概念和通用無(wú)線(xiàn)通信平臺，在此平臺上，可能基于軟件來(lái)實(shí)現新業(yè)務(wù)和使用新技術(shù)，大大降低了開(kāi)發(fā)成本和周期，使產(chǎn)品能跟上技術(shù)發(fā)展的水平。未來(lái)的新業(yè)務(wù)將由用戶(hù)來(lái)開(kāi)發(fā)，只有使用SDR的概念，才可能讓用戶(hù)像使用PC一樣，用SDR設備去開(kāi)發(fā)所需的新業(yè)務(wù)。

其次，對制造商來(lái)說(shuō)，隨著(zhù)技術(shù)的進(jìn)步，目前無(wú)線(xiàn)通信產(chǎn)品的生命周期越來(lái)越短，因此針對單一產(chǎn)品線(xiàn)的投資風(fēng)險很大?；赟DR產(chǎn)品的生產(chǎn)將比傳統產(chǎn)品原材料成本低，且產(chǎn)品壽命長(cháng)，這就意味著(zhù)投資風(fēng)險低。同時(shí)，由于它簡(jiǎn)單化及標準化硬件使得產(chǎn)品容易生產(chǎn)。因此，制造商生產(chǎn)基于SDR技術(shù)的產(chǎn)品，可得到遠大于生產(chǎn)傳統產(chǎn)品的效益。

第三，對運營(yíng)商來(lái)說(shuō)，移動(dòng)通信網(wǎng)建設需要巨大投資，同時(shí)具有很大風(fēng)險性。我國現今一方面由于市場(chǎng)需求，GSM網(wǎng)絡(luò )迅速擴容，增加GPRS設備；另一方面又面臨第三代移動(dòng)通信即將到來(lái)的時(shí)期，制定一個(gè)成功的投資戰略極為困難。在下階段又將考慮在第三代移動(dòng)通信的多種標準中如何選擇，也有很大的投資風(fēng)險。軟件無(wú)線(xiàn)電從某種程度上就可降低這種風(fēng)險。

zui后，從zui終用戶(hù)的角度看，基于SDR技術(shù)用戶(hù)的設備，是為用戶(hù)提供了一個(gè)通用的終端設備平臺。它應當能支持多達5～8種國際上通用的標準，而且可以通過(guò)空間加載軟件技術(shù)達到用戶(hù)設備升級的目的。只有這樣，用戶(hù)才不需要關(guān)心他所在的地區和運營(yíng)商的問(wèn)題，而實(shí)現真正意義的全世界漫游。用戶(hù)也有可能獲得他所希望得到的新業(yè)務(wù)。

技術(shù)面臨挑戰

目前，很多國際上的研究單位和公司都在關(guān)心和研究SDR技術(shù)。但不同公司對SDR技術(shù)的未來(lái)仍然有不同的看法：多數歐洲公司認為它將在2008年后廣泛使用，一些美國公司認為可能在2005年開(kāi)始廣泛應用，而少數小規模的高技術(shù)公司則在為今年初能推出SDR無(wú)線(xiàn)通信產(chǎn)品(基站和用戶(hù)終端)而努力。到底SDR技術(shù)中有哪些挑戰，有哪些關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題，造成 人們對此技術(shù)的廣泛應用前景有如此大的差異？

目前的無(wú)線(xiàn)通信標準中，每個(gè)載波的帶寬從25kHz(TACS)到5MHz(WCDMA) ；工作頻段從800MHz到3GHz；在射頻接收和發(fā)射各方面都有不同的技術(shù)指標。這對SDR多模式設備來(lái)說(shuō)是zui具有挑戰性的工作。

對未來(lái)的無(wú)線(xiàn)通信設備，特別是基站設備，不論工作于TDD或FDD雙工方式，都必須基于智能天線(xiàn)才可能提供更高的頻譜效率。對SDR基站設備，使用智能天線(xiàn)技術(shù)支持的模式也是一個(gè)挑戰。

目前，能用軟件實(shí)現數字信號處理的器件主要是數字信號處理器(DSP)和現場(chǎng)可編程門(mén)陣列(FPGA)兩大類(lèi)。前者已達到數千MIPS的能力；而后者已超過(guò)百萬(wàn)門(mén)。以上兩種器件各有其特點(diǎn)，分別適用于處理不同的問(wèn)題和算法。一個(gè)重要的發(fā)展方向是將兩者的優(yōu)點(diǎn)結合起來(lái)，用并行處理的技術(shù)，在不無(wú)限提高主頻的前提下將處理能力提高到上萬(wàn)MIPS，同時(shí)還具有快速編程和配置的能力：即所謂“超級并行處理器”(Reconfigurable Processor ，RCP)。

對用戶(hù)終端來(lái)說(shuō)，其基帶處理平臺將主要由MCU和RCP構成。在終端設備中，除要求強大的處理能力外，還要求低功耗，這也要依靠微電子近年的進(jìn)展來(lái)保證。

對無(wú)線(xiàn)基站，不同標準和體制有不同的網(wǎng)絡(luò )接口，如GSM的Abis，3GPP的Iub，等等。其物理層和高層都不相同。在SDR基站中，必須要支持這些不同的接口要求，并通過(guò)重新編程和配置來(lái)解決。

用戶(hù)終端的新業(yè)務(wù)可以通過(guò)空間軟件加載方式由運營(yíng)商提供，但目前空間加載的技術(shù)仍需完善；由用戶(hù)自己創(chuàng )建自己需要的業(yè)務(wù)則更是一個(gè)理想，還有很長(cháng)的路要走。

由此看來(lái)，軟件定義無(wú)線(xiàn)電的實(shí)現還必須克服大量技術(shù)上的困難和建立一套完整的體系結構。相對來(lái)說(shuō)，在微電子和基帶數字信號處理等方面的困難要容易克服一些，而體系結構和射頻技術(shù)方面的困難要大得多。我國提出的TD-SCDMA 無(wú)線(xiàn)傳輸技術(shù)標準，是惟一明確將智能天線(xiàn)和高速數字調制技術(shù)設計在標準中，明確用軟件無(wú)線(xiàn)電技術(shù)來(lái)實(shí)施的標準?？梢哉f(shuō)，TD-SCDMA技術(shù)在一定程度上代表了國際上移動(dòng)通信無(wú)線(xiàn)傳輸技術(shù)的發(fā)展方向。從這個(gè)角度講，軟件無(wú)線(xiàn)電也是TD-CDMA的核心所在。

摘自“賽迪網(wǎng)”2003.1