软件无线电技术在4G系统中的应用

2019年05月07日 来源:

对运营商来说,如何提高和优化无线局域的性能并提高数据传输速率和服务质量,将有线和无线局域进行无缝融合,已成为4G技术研究的热点。

软件无线电(SWR)技术是近年来提出的一种实现无线通信的新的体系结构,它的基本概念是把硬件作为无线通信的基本平台北京seo优化推广
,而把尽可能多的无线通信及个人通信功能用软件实现。

WLAN与蓝牙融入广域

近年来各国都在积极进行4G的技术研究,从欧盟的WINNER项目到我国的“FuTURE计划”都是直接面向4G的研究。

日本对4G技术的研究在全球范围内一直处于地位,早在2004年,运营商NTTdocomo就进行了1Gbit/s传输速率的试验。目前还没有4G的确切定义,但比较认同的解释是:4G采用全数字技术,支持分组交换,将WLAN、蓝牙技术等局域技术融入广域中,具有非对称的和超过100Mbit/s的数据传输能力,同时,因为采用高度分散的IP络结构,使得终端具有智能和可扩展性。

4G系统将融合现有的各种无线接入技术,包括蜂窝、卫星、WLAN、蓝牙、Ad-hoc、DAB/DVB(数字音频和视频广播)、WAP等。这些技术的融合将使4G成为一个无缝连接的统一系统,实现跨系统的全球漫游及业务的可携带性。

目前,MIMO在吸收TD-SCDMA设计思想的TD-LTE(TD-SCDMALongTermEvolution)系统中处于重要位置,与TDD(Time Division Duplexing)时分双工技术和基于OFDM的多址接入技术并称为TD-LTE三项关键技术,已成为3G-LTE以及未来4G中重要的底层技术,但在4G众多关键技术之中,软件无线电技术是通向未来4G的桥梁。

软件无线电对通信传输的改善

软件无线电(SWR,SoftWareRadio),是用现代化软件来操纵、控制传统“纯硬件电路”的无线通信。基本思想就是将宽带模数变换器(A/D)及数模变换器(D/A)尽可能地靠近射频天线,建立一个具有“A/D-DSP-D/A”模型的通用的、开放的硬件平台,在硬件平台上尽量利用软件技术来实现无线电的各种功能模块。例如:使用宽带模数变换器(ADC)通过可编程数字滤波器对信道进行分离;使用数字信号处理器(DSP)技术;通过软件编程来实现频段(如HF、VHF、UHF和SHF)的选择;通过软件编程来完成信息抽样、量化、编码/解码、运算处理和变换,实现射频电台的收发功能等。软件无线电技术是计算密集型、软件化的操作形式。

在国内,我国提出的3G方案TD-SCDMA就是利用软件无线电技术完成设计。软件无线电与现代通信技术、微电子技术和计算机技术三者结合在一起,形成一个中长期的研究项目,其利用数字信号处理技术识别用户信号到达方向,形成天线主波束,并引入空分多址(SDMA)方式,根据用户信号不同的空间传播方向,提供不同的空间信道;采用数字方法对阵元接收信号进行加权处理,形成多个波束赋形,每一个波瓣对应于一个特别的用户,波束也可以动态追踪用户,使主波束对准用户信号方向;在干扰信号方向上,形成天线方向图零陷或功率增益较低,从而达到抑制干扰的目的。

4G系统中的软件无线电应用特点

在国外,软件无线电技术迅速发展,军用软件无线电技术以美国的军用“易通话”计划为代表,处于世界软件无线电技术领域的前沿。继而,在美国防部计划的推动下,其它一些国防电子公司也纷纷展开了多频段多模式电台研制工作。在欧共体的ACTSFIRST项目中,软件无线电技术用在设计多频/多模可编程中,可自动检测接入不同的络信号,能满足不同接续时间要求;可用不同软件实现不同无线电设备的各种功能;可任意改变信道调制方式和接入方式,利用不同软件即可适应不同标准,构成多功能基站和多模,且具备高度灵活性。

可以预见,基于软件无线电的4G通信将会具有以下特点:

●有自动漫游能力,并能在不同系统间进行智能切换;

●在同一硬件平台上,能兼容不同系统;

●可下载公用软件,并能进行自身系统的升级;

●可支持语音、数据、图像和传真等多种业务,并能根据业务流量,信道质量等情况品牌策划公司
,自动选择合适的传输信道;

●可自动选择通信模式,并能采用合适的通信协议和信号格式实现远端通信。

除此之外,软件无线电出现了一些新的发展趋势,主要表现在体系结构分层化、结构数学分析化、软件模块化、计算机化、面向对象化、络化以及安全化方面。

软件无线电技术是适应产品多样性的基础。它不仅能减少开发风险,还更易于开发多系列多类型的产品。此外,它能够减少硅芯片的容量,从而削减运算器件的价格,其开放的结构也有利于多方运营商的介入;同时,数字信号处理DSP技术的使用,也弥补了廉价RF(RadioFrequency)所造成的不足。在实际应用中,RF部分是昂贵而缺乏灵活性的,宽带的RF是非线性的,而软件无线电技术可弥补其在灵活性上的不足。

未来的4G技术需要适应不同种类的产品的要求,这样才能使我国4G技术尽早与国际水平接轨,并步入国际先进行列。

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