設(shè)計(jì)通用的軟件無(wú)線電平臺(tái)

今天的軟件無(wú)線電技術(shù)與1984年E-Systems實(shí)驗(yàn)室剛剛發(fā)明軟件無(wú)線電(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)線電發(fā)燒友和部隊(duì)在使用。

然而，今天的軟件無(wú)線電在無(wú)線通信發(fā)展中已經(jīng)是優(yōu)先考慮的對(duì)象，并得到了許多國(guó)際和國(guó)家項(xiàng)目以及諸如無(wú)線創(chuàng)新論壇、法國(guó)CONTACT計(jì)劃、意大利Forza NEC戰(zhàn)場(chǎng)指揮系統(tǒng)、ESSOR、EULER、美國(guó)軍隊(duì)聯(lián)合作戰(zhàn)無(wú)線電系統(tǒng)(JTRS)等組織機(jī)構(gòu)的大力支持。

許多專家相信軟件無(wú)線電技術(shù)將成為電信市場(chǎng)的新標(biāo)準(zhǔn)。許多成功使用軟件無(wú)線電和認(rèn)知無(wú)線電設(shè)備的商用項(xiàng)目已經(jīng)實(shí)現(xiàn)。例子包括通信設(shè)備制造商哈里斯和阿爾卡特朗訊；硬件網(wǎng)狀網(wǎng)開發(fā)商和集成商Firetide；在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中成功實(shí)現(xiàn)認(rèn)知無(wú)線電的新創(chuàng)企業(yè)xG Technology；通用軟件無(wú)線電平臺(tái)開發(fā)商Promwad Innovation公司(獨(dú)立電子設(shè)計(jì)中心)的諸多項(xiàng)目。

對(duì)軟件無(wú)線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(shè)備制造商和消費(fèi)者的興趣，因?yàn)橥瞥鼍哂熊浖o(wú)線電功能的設(shè)備有助于他們提高效率、降低升級(jí)成本和材料成本并縮短引入新通信標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)間。

另外一個(gè)因素是現(xiàn)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(biāo)準(zhǔn)寬帶收發(fā)器，集成有專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)專家很難找到有關(guān)這個(gè)主題的新信息，這是為何對(duì)新開發(fā)的任何數(shù)據(jù)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(yàn)。2011年，Promwad專家們啟動(dòng)了一個(gè)項(xiàng)目，打算為俄羅斯市場(chǎng)設(shè)計(jì)相當(dāng)獨(dú)特的產(chǎn)品——用于多標(biāo) 準(zhǔn)無(wú)線通信設(shè)備開發(fā)的開放軟件無(wú)線電平臺(tái)(如下圖1所示)。本文將討論這個(gè)特殊的產(chǎn)品。

開放的軟件無(wú)線電平臺(tái)

這個(gè)項(xiàng)目的特殊性表現(xiàn)在哪里呢？首先，對(duì)開發(fā)人員來(lái)說(shuō)特別開放。這是其他公司可以 使用所供軟件和自己的開發(fā)成果在它之上搭建自己產(chǎn)品的一個(gè)平臺(tái)。這個(gè)平臺(tái)可以用于開發(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(biāo)準(zhǔn)的接入點(diǎn)和基站；教育機(jī)構(gòu)中的雷達(dá)站、調(diào)試與實(shí)驗(yàn)室設(shè)備等。

從開發(fā)者的角度看，先進(jìn)的軟件無(wú)線 電平臺(tái)基本上是一個(gè)完全可配置的系統(tǒng)，包括天線、帶最少數(shù)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(shù)字處理單元。這種架構(gòu)化解決方案允許開發(fā)人 員根據(jù)待解決的問(wèn)題改造和定制設(shè)備，刪除不必要的單元和增加必要的單元。在這種情況下，所有工作將專注于改善軟件，硬件則保持不變。

從用戶角度看，軟件無(wú)線電平臺(tái)是一種多標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備，能夠通過(guò)最少的設(shè)置在任何網(wǎng)絡(luò)中工作，并且無(wú)需用戶的幫助。開發(fā)人員和用戶的利益在多標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備中趨于一致。這種設(shè)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(shù)到支持的通信標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議。

在開發(fā)能夠滿足所有標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備時(shí)，Promwad開發(fā)人員必須面對(duì)在平臺(tái)性能和成本之間找到平衡點(diǎn)的問(wèn)題。問(wèn)題是，設(shè)備的所選功能和任務(wù)為所需資源設(shè)定了一道很高的門檻。

在本例中，對(duì)系統(tǒng)資源的評(píng)估依據(jù)的是對(duì)實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)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、線性預(yù)測(cè)等以及對(duì)各種標(biāo)準(zhǔn)的軟件支持。因此對(duì)要素的分析和選擇是與設(shè)備架構(gòu)工程同時(shí)進(jìn)行的。