軟件無線電技術(shù)在移動(dòng)通信系統(tǒng)中的應(yīng)用前景

近年來，A/D/A轉(zhuǎn)換、可編程邏輯器件、存儲(chǔ)器以及處理器方面的技術(shù)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)展，產(chǎn)品的性價(jià)比不斷提高，這為軟件無線電技術(shù)從研究領(lǐng)域走向大規(guī)模商用提供了前提條件。軟件無線電技術(shù)的主要工作是信號(hào)處理，DSP技術(shù)的迅速發(fā)展使得信號(hào)處理可以由軟件來實(shí)現(xiàn)，這為無線空中接口的實(shí)現(xiàn)提供了高度的靈活性。隨著移動(dòng)和個(gè)人通信市場(chǎng)的發(fā)展，用戶的需求也日益多樣化，現(xiàn)在的第二代通信系統(tǒng)也必須平滑過渡到第三代系統(tǒng)，這對(duì)未來移動(dòng)系統(tǒng)的靈活性和創(chuàng)新性也提出了更高的要求。技術(shù)和市場(chǎng)的發(fā)展，促進(jìn)了軟件無線電技術(shù)在第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)中的應(yīng)用。

軟件無線電與未來移動(dòng)通信系統(tǒng)

傳統(tǒng)上，軟件無線電的基本思想在于：把天線上的信號(hào)或中頻信號(hào)由高性能模數(shù)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行數(shù)字化后，再傳送給高性能終端(計(jì)算機(jī)、移動(dòng)電話等)處理；終端內(nèi)部的軟件用來實(shí)現(xiàn)各種無線通信的基本功能單元，使得無線通信系統(tǒng)擺脫硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的束縛。近幾年來，人們對(duì)軟件無線電的研究正在趨向深入，產(chǎn)生了對(duì)軟件無線電更加寬泛的定義，它把移動(dòng)終端看成具有高度適應(yīng)性和靈活性的未來移動(dòng)計(jì)算平臺(tái)。我們可從以下三個(gè)層面來看廣義的軟件無線電技術(shù)：

①無線物理層的軟件無線電技術(shù)

②支持軟件無線電的協(xié)議結(jié)構(gòu)

③移動(dòng)終端支持的業(yè)務(wù)與應(yīng)用

以上三個(gè)方面都可以看作是軟件無線電所要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)，但三者之間又是相互獨(dú)立的。鑒于已有許多文章對(duì)無線物理層的軟件無線電技術(shù)進(jìn)行了討論，本文將從上述的后兩個(gè)層面介紹軟件無線電技術(shù)在未來移動(dòng)系統(tǒng)中的應(yīng)用。協(xié)議結(jié)構(gòu)的構(gòu)建和交換消息的研究應(yīng)與移動(dòng)通信系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)聯(lián)系起來，這樣可以建立一個(gè)在未來研發(fā)過程中通用的結(jié)構(gòu)框架和系統(tǒng)平臺(tái)，大大增加了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的靈活性和創(chuàng)新性。

第三代移動(dòng)系統(tǒng)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想

多種接入方式

雖然第三代移動(dòng)系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)尚未最終確定，但是，有一點(diǎn)人們已經(jīng)達(dá)成共識(shí)，即：在向第三代系統(tǒng)演進(jìn)的過程中，要保護(hù)運(yùn)營(yíng)商和制造商在第二代系統(tǒng)上的投資，并允許其平滑過渡到第三代系統(tǒng)。這樣就需要建立一個(gè)公用的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，支持多種空中接口標(biāo)準(zhǔn)，以實(shí)現(xiàn)從第二代向第三代的平滑過渡。

圖1表示了世界范圍內(nèi)的第二代無線接入子系統(tǒng)的地域多樣性。為了支持地區(qū)性的第二代無線接入方式，系統(tǒng)就要支持多種空中接口，這就需要一個(gè)兼容多種接入技術(shù)的交換平臺(tái)。另外，對(duì)第三代移動(dòng)系統(tǒng)本身，在不同的情況下，也需要不同類型的空中接口。例如：在語音業(yè)務(wù)繼續(xù)發(fā)展并占市場(chǎng)主導(dǎo)地位的同時(shí)，移動(dòng)IP應(yīng)用在蓬勃發(fā)展，這將會(huì)促進(jìn)CDMA TDD技術(shù)的發(fā)展，因?yàn)門DD技術(shù)在傳輸非對(duì)稱數(shù)據(jù)方面具有靈活性。

圖1.世界各區(qū)域第二代的后向兼容性與第三代標(biāo)準(zhǔn)

　　 不但以前的各類空中接口可以接入未來公用骨干網(wǎng)，IMT-2000的無線傳輸系統(tǒng)也應(yīng)能有效的運(yùn)轉(zhuǎn)于現(xiàn)存的各種類型的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)。這就要求用模塊化的方法來標(biāo)準(zhǔn)化IMT-2000，以增強(qiáng)各類系統(tǒng)之間的互通性。

IMT-2000的模塊化結(jié)構(gòu)

為便于向第三代系統(tǒng)的演進(jìn)，ITU提出了一個(gè)建議“FPLMTS內(nèi)的模塊化與無線通用性結(jié)構(gòu)框架”，它描述了在處理與射頻有關(guān)的IMT-2000的問題時(shí)所采用的模塊化原則。根據(jù)這種原則，可以把現(xiàn)存的不同網(wǎng)絡(luò)融合到第三代移動(dòng)系統(tǒng)中。

圖2. IMT-2000系統(tǒng)模型

　　圖2表示IMT-2000的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型，它使用了模塊化的思想。在此模型中，接入網(wǎng)(Radio Access Network，以下簡(jiǎn)稱RAN)與核心網(wǎng)(Core Network，以下簡(jiǎn)稱CN)之間有明確分界，RAN和CN之間的Iu接口是除了空中接口Uu外，ITU所要標(biāo)準(zhǔn)化的另外一個(gè)重要接口。

RAN允許新的無線接口接入到現(xiàn)存的第二代網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)也支持現(xiàn)存的多種空中接口向IMT-2000核心網(wǎng)的接入。RAN就好像一個(gè)交換網(wǎng)絡(luò)，它為不同的空中接口模塊提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)通信服務(wù)，以實(shí)現(xiàn)與核心網(wǎng)的連接。

RAN可以分成以下兩個(gè)模塊：

* 無線承載公用功能模塊(RBCF)，包括所有的與無線接入方式無關(guān)的控制和傳輸功能，用于在核心網(wǎng)和服務(wù)于IMT-2000的不同運(yùn)營(yíng)環(huán)境的無線傳輸技術(shù)之間做出適配。

* 無線傳輸專用功能模塊(RTSF)，包括所有與射頻技術(shù)有關(guān)的功能，它又可分為無線傳輸技術(shù)模塊(RTT)和相關(guān)的無線傳輸適配功能模塊(RTAF)。RTT功能位于空中接口的兩側(cè)，即移動(dòng)終端MT和接入網(wǎng)RAN的兩側(cè)。RTAF用來把不同的RTT適配到公用的接入部分。