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软件无线电的无线应用(07-100)

—— 软件无线电的无线应用
作者:时间:2009-03-02来源:电子产品世界

  无线通信基础设施制造商针对大面积覆盖范围的要求,传统地开发出单标准、大功率、高性能网络。设计这些网络来支持专门的无线标准,而且为了更新前回收投资。随着无线通信需求的增加,新的无线标准正在出现,特许频段数正在增加,创新正在以更快的步伐加速。由于实现专用网络的成本很高,所以,电信运营商正寻求提高性能的方法,以便在不重复的情况下投资基础设施,支持不同的无线标准。此外,较小的电信运营商和具有远程覆盖范围的电信运营商,正在寻求新技术和新功能,以便保持竞争力,得到新的收入机会。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/91921.htm

  现在,电信运营商需要有一种方案;在单个平台上同时工作多个标准,而且有足够的灵活性、缩放性和移植性来适合各类RF覆盖范围和功能要求,此方案就是

  也称为SDR(Software-defin radio),完全以提供给无线运营商采用新技术(GSM,CDMA以及未来新技术)的能力,避免购买新的高成本专有硬件设备。软件给出节省成本的方案,其优点包括:

  ·在网络上增加新技术时无硬件重复;

  ·在单一平台上同时运行多标准的能力;

  ·利用商业上现成的计算服务商,以确保高性能低成本硬件;

  ·从中心存储单元远程软件下载,可增强系统能力或增加无线标准。

  ·由于是IP基方案,所以有显著小的回程费用。

  蜂窝基础设施方法与软件比较

  传统无线通信工作类似于其他:一个天线和一个收发器检测和发射波。接收器滤波和下变频这些信号,然后,由DSP、FPGA、ASIC或三者组合数字化,进一步处理这些信号。发射器利用同样的元件,在基带生成和处理数字信号,并上变频数字信号为模拟波形。结果是经空中发射的声音或数据被无线装置接收。

  软件的目的是在软件中借助开发的无线技术标准(GSM,CDMA,3G和未来标准),从硬件平台上区分无线标准。芯片成功地使计算机运行更快,利用计算能力的增强实现这种方法是可能的。这使软件方案能沿Moore定律性价曲线发展,其中第14~24个日计算机处理能力加倍。

  软件的目的看起来似乎简单,然而,新标准在软件中实现并非容易。设计一个在宽频率范围内具有均匀增益的单天线、滤波接收的信号、有效的放大发射信号以及执行宽带模/数变换,这些都是艰巨的任务。软件在真正实用前必须克服这些问题。

  软件技术

  软件比硬件具有显著的优越性,实现信号处理软件如同运行在标准Linux或POSIX依从操作系统顶端的应用级程序。此方法为无线制造商和供应商提供如下好处:

  ·使得无线运营商能配置网络和经济地增加或改变服务标准,支持随着技术的变化,对一个服务标准做超前财物评估。

  ·使软件移植性最大化,使得重新实现软件的时间、工作量及成本都最小。

  ·分配软件来仿真RF设计工程师熟悉的构建单元。这些构建单元可以重新用在很多不同RF环境下(例如,室内,室外,城市,乡村),使无线运营商使用新技术的上市时间最短。

  跨越所有系统的软件结构

  无线标准配置为两部分,这两部分有显著不同的移植性任务。控制部分配置和控制系统,并实现较高级功能(如协议状态机和网络路由)。信号处理部分实现用户数据和RF无线标准的采样表示之间的高速变换。

  信号处理元件由中件层(执行数据传输和模件集成)和信号处理模件库(用于FM调制,Viterbi编码,FIR滤波功能)组成。

  控制元件是一个用C或C++编写的可移植、模块化的软件应用。其中可移植软件执行,可执行性是从较高级描述(如状态图)自动生成的,这降低了设计时间,增加了保证。

  软件的成本相当高。而且是软件工程成本的增长因素。在所有最大容量的应用中,软件的开发成本是软件装置单元成本的最主要部分。

  现代软件工程技术承担高速信号处理的艰巨任务。构建信号处理的传统方法导致软件抽象、模件性和同类软件工程技术的高开销。

  软件移植性对于降低软件成本和开发时间是一种关键手段。用其移植性针对每个新平台不需要开发各自的无线标准。可移植模件的利用降低了测试成本和开发时间。

  为无线标准移植设计的软件器件,给用户带来很大的好处。总之,软件移植的高水平,为软件的应用和操作提供了良好的转换效果。

  软件实例

  将来,软件将包括无缝处理频率范围和多个无线标准的器件。未来,软件可能替代很多现有的移动装置。

  无线运营商为更新其已有网络而承受高成本时,发现软件具有特殊的无线基础设施优越性。例如,Mid-Tex Cellwlar乡村运营商在美国中心得克萨斯有14,000用户,区域范围100英里(长)×75英里(宽)。Mid-Tex选择采用软件(图1),为已有TDMA用户提供GSM/GPRS服务。为了与国家运营商达成的新漫游协议,增加另外蜂窝标准所需的灵活性。Mid-Tex从前运行在TDMA模拟网络,此网络在每个基站需要2个大机柜。

  Mid-Tex选择Vanu公司的Anywave基站做为此次更新的技术平台。现在,GSM/GPRS的等效功能在单机架安装的IT级服务器上执行。BTS(基站收发信台)服务器和RF头安装在天线端,把BSC和其他功能集中。典型乡村回程(如Mid-Tex)中的回程租用T1线路和微波链路,而对每一个无线标准都需要专门的回程。然而,用Vanu的软件,单个BT(图2)服务多个标准,因此,大大地降低了回程。行业标准路由器提供远程站和中心BSC之间的IP连接。BSC本身在IT级服务器中实现,靠千兆位Ethernet链路连接。早在2005年,Mid-Tek GSM/GPRS网络已进入商业服务,粗略估计以27个BTS站支持在GSM/GPRS网络(图3)中运行、服务4000个用户,每个有2300万分钟使用记帐单。现在Mid-Tex经认证,并承担Cingular的GSM漫游。

  软件的另一个理想应用是远程站,在远程站中到蜂窝交换机或PSTN的网络接入是昂贵的和间歇式的。远程站例子可以是远程村庄、近海石油钻机、巡航船或飞机。对网络运营商特别感兴趣的是家庭基站,家庭中的低成本毫微微蜂窝小区(femtocell)(采用宽带Internet回程)能显著地改善住宅覆盖范围,并消除了与陆线电话业务相关的成本。


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关键词: 软件 无线电

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