模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換如何才能在SDR中實(shí)現(xiàn)有哪些挑戰(zhàn)

　　本文主要討論模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換在SDR實(shí)現(xiàn)中的挑戰(zhàn)，以及ADC的哪些突破可以促進(jìn)軟件無線電的實(shí)際應(yīng)用。

　　存在的問題

　　SDR對于電信公司來說，可以以最少的基礎(chǔ)設(shè)施部署成本，滿足覆蓋范圍寬廣的無線電頻率與標(biāo)準(zhǔn)，并應(yīng)付它們的未來演進(jìn)。針對此需求，要求設(shè)計(jì)具有足夠的彈性，以支持比平常更寬的頻帶，并提供超過窄頻應(yīng)用所需的動(dòng)態(tài)范圍。即最終必須能夠在多載波環(huán)境中，處理調(diào)制方式與帶寬皆不同的載波，以及信號阻隔（blocking）等需求。 DSP技術(shù)的進(jìn)步已大幅提高無線射頻系統(tǒng)數(shù)字后端的功能，有助于SDR的實(shí)現(xiàn)。目前還缺少的，就是將敏感度極高的模擬信號轉(zhuǎn)換為處理方便的數(shù)字信號。在這些無線電系統(tǒng)中AD轉(zhuǎn)換對于實(shí)現(xiàn)最終的目標(biāo)非常重要。無線射頻系統(tǒng)的接收器（Rx）和發(fā)射器（Tx）都會用到ADC，它是SDR應(yīng)用中不可或缺的器件。

　　ADC重要規(guī)格

　　靈敏度與可用帶寬是無線射頻系統(tǒng)接收器設(shè)計(jì)的主要規(guī)格。靈敏度是指無線射頻系統(tǒng)對天線輸入端微弱信號的處理能力，通常以dBm表示。對ADC而言，靈敏度通常轉(zhuǎn)換成信噪比（SNR）指標(biāo)，并以dBc或dBFS表示（dBc是以載波信號為基準(zhǔn)所表示的信噪比，dBFS則是以ADC的滿刻度輸入為基準(zhǔn)）。無線射頻系統(tǒng)的小信號接收能力以及大干擾信號抑制能力皆與ADC的無雜散動(dòng)態(tài)范圍（SFDR）密切相關(guān)，SFDR是目標(biāo)信號（載波）與ADC輸出中次高的雜散信號（無論是否為諧波）的比值，通常以dBc表示。最后，轉(zhuǎn)換器的可用帶寬其實(shí)是定義不明確的名詞，主要指ADC在適當(dāng)SNR和SFDR性能下所能處理的實(shí)際信號帶寬。在業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)做法里，ADC規(guī)格是以模擬輸入頻率響應(yīng)的-3dB為參考點(diǎn)。然而，現(xiàn)今許多轉(zhuǎn)換器雖標(biāo)示有高達(dá)數(shù)百M(fèi)Hz的帶寬，實(shí)際性能卻在模擬輸入頻率增加到200-300MHz后就大幅下降。帶寬考慮 SDR的重要優(yōu)點(diǎn)之一，是它不需要新硬件就能處理更大頻率范圍，就當(dāng)前的全球頻譜使用情形來看，此點(diǎn)格外吸引人。每一種無線技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)都會定義多種工作頻率，例如，GSM就能在400MHz、850MHz、900MHz、1800MHz、1900MHz甚至2500- 2690MHz的GSM延伸頻帶上工作;3GPP頻率包括1800MHz、1900MHz和2100MHz;WiMAX頻率則包括2500MHz、3500MHz 和往上一直到5GHz，而且未來還會應(yīng)用在更多的頻率上。由于頻率種類復(fù)雜繁多，通過ADC盡可能把最大信號帶寬數(shù)字化就成為一項(xiàng)重要優(yōu)勢，這也使得ADC的采樣頻率成為這類設(shè)計(jì)的重要關(guān)鍵。根據(jù)奈奎斯特條件，ADC在不產(chǎn)生迭頻（aliasing，目標(biāo)信號數(shù)字化后混迭自身而造成失真的過程）下所能數(shù)字化的帶寬，為其采樣頻率一半（Fs/2）。例如，采樣頻率為200MSPS的ADC最大能將100MHz帶寬的信號數(shù)字化。然而在實(shí)際應(yīng)用里，負(fù)責(zé)將模擬輸入端帶寬限制為Fs/2的濾波器不可能是完美的，因此會降低實(shí)際可用的帶寬。除了接收器外，大帶寬對無線發(fā)射來說也很重要。由于功率放大器成本與其輸出功率成正比，提高效率就成為減少零件用料和工作成本的重要方法?，F(xiàn)代的數(shù)字預(yù)失真算法雖能將發(fā)射器功率放大器線性化，卻需要將帶寬放大到發(fā)射信號帶寬的好幾倍，再將此數(shù)字化帶寬回授給數(shù)字處理器，因此采樣速率極高的ADC在系統(tǒng)中即為一不可或缺的角色。