通過(guò)近20年的發(fā)展，移動(dòng)通信已成為通信領(lǐng)域最活躍、市場(chǎng)份額最高的產(chǎn)業(yè)，也成為國(guó)際上市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)最激烈的部分。但是，按著傳統(tǒng)的思路的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)及生產(chǎn)方式，已表現(xiàn)出不少問(wèn)題，譬如：產(chǎn)品是針對(duì)特定的標(biāo)準(zhǔn)中一個(gè)版本來(lái)開(kāi)發(fā)和制造的。當(dāng)新技術(shù)出現(xiàn)或版本升級(jí)或提供新業(yè)務(wù)時(shí)，只能開(kāi)發(fā)新的專用芯片，制造新一代的設(shè)備。其結(jié)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(yùn)營(yíng)商帶來(lái)更大的投資風(fēng)險(xiǎn)，給用戶帶來(lái)諸多不便。同時(shí)，由于各國(guó)的經(jīng)濟(jì)利益，全球標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一，又難以實(shí)現(xiàn)。標(biāo)準(zhǔn)的種類在不斷增加。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(jī)制造困難，成本增加。
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面對(duì)此問(wèn)題，國(guó)際上已經(jīng)進(jìn)行了大量的研究。大部分專家認(rèn)為，“軟件定義無(wú)線電”(Software Defined Radio ，簡(jiǎn)稱SDR)將是一個(gè)解決全球無(wú)線通信需求的方案。它將成為未來(lái)無(wú)線通信設(shè)備設(shè)計(jì)的核心所在。

SDR的定義和要求

SDR是一個(gè)系統(tǒng)的體系概念。SDR的無(wú)線通信設(shè)備考慮的是一個(gè)系統(tǒng)，它必須具有可重新編程和可重構(gòu)的能力，使此設(shè)備可以使用于多種模式(標(biāo)準(zhǔn))、多個(gè)頻帶和多種功能。它不僅僅使用如軟件無(wú)線電中的可編程器件來(lái)實(shí)現(xiàn)基帶數(shù)字信號(hào)處理，還將對(duì)射頻及中頻的模擬電路進(jìn)行編程和重構(gòu)。SDR將是無(wú)線通信領(lǐng)域內(nèi)一個(gè)革命性的概念。

目前人們對(duì)使用SDR的無(wú)線通信系統(tǒng)或設(shè)備，提出了許多要求。

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

采用SDR設(shè)備，用戶不但可以支持傳統(tǒng)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可獲得最新的業(yè)務(wù)服務(wù)。SDR能更好地體現(xiàn)“互操作性”這一概念，以支持多頻段及多標(biāo)準(zhǔn)工作的無(wú)線通信系統(tǒng)。SDR能使無(wú)線運(yùn)營(yíng)商在基本不更換基站硬件的條件下，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的版本更新、標(biāo)準(zhǔn)更新及升級(jí)換代。

SDR還可提高頻譜利用率和頻率共享，讓設(shè)備靈活地接入到新頻段；SDR設(shè)備具有“智能”功能，它可以監(jiān)測(cè)其他設(shè)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(xiǎn)。

總地說(shuō)來(lái)，SDR是一個(gè)全新的，實(shí)現(xiàn)未來(lái)移動(dòng)通信設(shè)備的概念和體系結(jié)構(gòu)。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(tái)。

讓各方均受益

使用SDR概念來(lái)設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)下一代的無(wú)線通信系統(tǒng)和設(shè)備，與傳統(tǒng)的產(chǎn)品和設(shè)備相比較，具有明顯的優(yōu)勢(shì)。它將使得從技術(shù)研究開(kāi)發(fā)，到設(shè)備制造商、電信運(yùn)營(yíng)商，再到每個(gè)無(wú)線通信最終用戶都受益。

首先，對(duì)技術(shù)和產(chǎn)品的研究開(kāi)發(fā)而言，傳統(tǒng)的無(wú)線通信系統(tǒng)只對(duì)單一的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行產(chǎn)品開(kāi)發(fā)，從標(biāo)準(zhǔn)相對(duì)穩(wěn)定到設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)專用芯片，再到產(chǎn)品設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)是一個(gè)以年為單位的過(guò)程，開(kāi)發(fā)周期長(zhǎng)、開(kāi)發(fā)成本高。上述情況導(dǎo)致在標(biāo)準(zhǔn)制定進(jìn)程中，大多數(shù)新技術(shù)不能被應(yīng)用，限制了新技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，導(dǎo)致商用產(chǎn)品和當(dāng)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)線通信平臺(tái)，在此平臺(tái)上，可能基于軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)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)將由用戶來(lái)開(kāi)發(fā)，只有使用SDR的概念，才可能讓用戶像使用PC一樣，用SDR設(shè)備去開(kāi)發(fā)所需的新業(yè)務(wù)。

其次，對(duì)制造商來(lái)說(shuō)，隨著技術(shù)的進(jìn)步，目前無(wú)線通信產(chǎn)品的生命周期越來(lái)越短，因此針對(duì)單一產(chǎn)品線的投資風(fēng)險(xiǎn)很大?；赟DR產(chǎn)品的生產(chǎn)將比傳統(tǒng)產(chǎn)品原材料成本低，且產(chǎn)品壽命長(zhǎng)，這就意味著投資風(fēng)險(xiǎn)低。同時(shí)，由于它簡(jiǎn)單化及標(biāo)準(zhǔn)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(yuǎn)大于生產(chǎn)傳統(tǒng)產(chǎn)品的效益。

第三，對(duì)運(yùn)營(yíng)商來(lái)說(shuō)，移動(dòng)通信網(wǎng)建設(shè)需要巨大投資，同時(shí)具有很大風(fēng)險(xiǎn)性。我國(guó)現(xiàn)今一方面由于市場(chǎng)需求，GSM網(wǎng)絡(luò)迅速擴(kuò)容，增加GPRS設(shè)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(zhàn)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(biāo)準(zhǔn)中如何選擇，也有很大的投資風(fēng)險(xiǎn)。軟件無(wú)線電從某種程度上就可降低這種風(fēng)險(xiǎn)。

最后，從最終用戶的角度看，基于SDR技術(shù)用戶的設(shè)備，是為用戶提供了一個(gè)通用的終端設(shè)備平臺(tái)。它應(yīng)當(dāng)能支持多達(dá)5～8種國(guó)際上通用的標(biāo)準(zhǔn)，而且可以通過(guò)空間加載軟件技術(shù)達(dá)到用戶設(shè)備升級(jí)的目的。只有這樣，用戶才不需要關(guān)心他所在的地區(qū)和運(yùn)營(yíng)商的問(wèn)題，而實(shí)現(xiàn)真正意義的全世界漫游。用戶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(zhàn)

目前，很多國(guó)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(duì)SDR技術(shù)的未來(lái)仍然有不同的看法：多數(shù)歐洲公司認(rèn)為它將在2008年后廣泛使用，一些美國(guó)公司認(rèn)為可能在2005年開(kāi)始廣泛應(yīng)用，而少數(shù)小規(guī)模的高技術(shù)公司則在為今年初能推出SDR無(wú)線通信產(chǎn)品(基站和用戶終端)而努力。到底SDR技術(shù)中有哪些挑戰(zhàn)，有哪些關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題，造成人們對(duì)此技術(shù)的廣泛應(yīng)用前景有如此大的差異？

目前的無(wú)線通信標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)。這對(duì)SDR多模式設(shè)備來(lái)說(shuō)是最具有挑戰(zhàn)性的工作。

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

目前，能用軟件實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)處理的器件主要是數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)和現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列(FPGA)兩大類。前者已達(dá)到數(shù)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(jié)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(jí)并行處理器”(Reconfigurable Processor ，RCP)。

對(duì)用戶終端來(lái)說(shuō)，其基帶處理平臺(tái)將主要由MCU和RCP構(gòu)成。在終端設(shè)備中，除要求強(qiáng)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(duì)無(wú)線基站，不同標(biāo)準(zhǔn)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。

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

由此看來(lái)，軟件定義無(wú)線電的實(shí)現(xiàn)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(jié)構(gòu)。相對(duì)來(lái)說(shuō)，在微電子和基帶數(shù)字信號(hào)處理等方面的困難要容易克服一些，而體系結(jié)構(gòu)和射頻技術(shù)方面的困難要大得多。我國(guó)提出的TD-SCDMA 無(wú)線傳輸技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，是惟一明確將智能天線和高速數(shù)字調(diào)制技術(shù)設(shè)計(jì)在標(biāo)準(zhǔn)中，明確用軟件無(wú)線電技術(shù)來(lái)實(shí)施的標(biāo)準(zhǔn)。可以說(shuō)，TD-SCDMA技術(shù)在一定程度上代表了國(guó)際上移動(dòng)通信無(wú)線傳輸技術(shù)的發(fā)展方向。從這個(gè)角度講，軟件無(wú)線電也是TD-CDMA的核心所在。