4G中软件无线电技术的应用

　　以现代通信理论为基础，以数字信号处理为核心，以微电子技术为支持的软件无线电（SoftwareRadio）或者称软件可定义的无线电（Software-DefinedRadio）提供了一条满足未来个人通信需要的思路。

　　软件无线电突破了传统的无线电台以功能单一、可扩展性差的硬件为核心的设计局限性，强调以开放性的最简硬件为通用平台，尽可能地用可升级、可重配置不同的应用软件来实现各种无线电功能的设计新思路。其中心思想是：构造一个具有开放性、标准化、模块化的通用硬件平台，将各种功能，如工作频段、调制解调类型、数据格式、加密模式、通信协议等用软件来完成，并使宽带A/D和D/A转换器尽可能靠近天线，以研制出具有高度灵活性、开放性的新一代无线通信系统。

　　二、软件无线电关键技术

　　一个理想的软件无线电的组成结构如图1所示。软件无线电主要由天线、射频前端、宽带A/D-D/A转换器、通用和专用数字信号处理器以及各种软件组成。软件无线电的天线一般要覆盖比较宽的频段，要求每个频段的特性均匀，以满足各种业务的需求。射频前端在发射时主要完成上变频、滤波、功率放大等任务，接受时实现滤波、放大、下变频等功能。而模拟信号进行数字化后的处理任务全由DSP软件承担。为了减轻通用DSP的处理压力，通常把A/D转换器传来的数字信号，经过专用数字信号处理器件处理，降低数据流速率，并且把信号变至基带后，再把数据送给通用DSP进行处理。

天线设计新概念，是数字多波束形成（DBF）技术与软件无线电完美结合的产物。一方面，软件无线电为智能天线的实现提供了一条有效可行的技术途径，另一方面智能天线也为软件无线电的发展起到了推动作用。它们两者相互渗透、相互促进。基于软件无线电的智能天线主要包括：单信道智能天线，即通过天线阵感应的射频信号，首先经过前端模拟预处理变换为适合于A/D采样的宽带中频信号，该宽带中频信号经A/D数字化后送到数字下变频器（DDC），对宽带数字中频内某一感兴趣的信号进行数字正交下变频和采样率变换，变换为与信号带宽相适应的低采样率的基带正交（I/Q）数字信号，这N路I/Q基带数据被同时送到M个数字波束形成器（DBF），分别进行不同指向的波束形成运算，最终获得所需的M个波束。信息解调模块（DEMOD）要么对所形成的这M个波束同时进行解调，要么选取其中信噪比最大的波束进行解调，前者可以实现同频空分复用，后者则可以实现定向接受，改善输出信噪比。其次为多信道智能天线，它与单信道智能天线相比只是在A/D后设置多个单信道多波束形成器SCMBF。此外还包括多相滤波信道化智能天线，它的最大特点是能够实现频域空域上的全波束形成。

　　五、结束语

　　由于多种移动通信标准的加入，使得现存的移动通信标准族变得十分繁杂。从近期发展上看，软件无线电技术可以解决不同标准的兼容性，为实现全球漫游提供方便；从长远发展上看，软件无线电发展的目标是实现具有可以根据无线电环境变化而自适应地配置收/发信机的数据速率，调制、解调方式，信道编、译码方式，甚至调整信道频率、带宽以及无线接入方式的智能化无线通信系统，从而更加充分地利用频谱资源，在满足用户QoS要求的基础上使系统容量最大。相信随着SDR技术的不断成熟与发展，其在4G中的作用会越来越突出，这必将加快4G系统的完善。