软件无线电技术在4G系统中的应用

对运营商来说，如何提高和优化无线局域网的性能并提高数据传输速率和服务质量，将有线和无线局域网进行无缝融合，已成为4G技术研究的热点。

软件无线电(SWR)技术是近年来提出的一种实现无线通信的新的体系结构，它的基本概念是把硬件作为无线通信的基本平台，而把尽可能多的无线通信及个人通信功能用软件实现。

WLAN与蓝牙融入广域网

近年来各国都在积极进行4G的技术研究，从欧盟的WINNER项目到我国的"FuTURE计划"都是直接面向4G的研究。

日本对4G技术的研究在全球范围内一直处于领先地位，早在2004年，运营商NTTdocomo就进行了1Gbit/s传输速率的试验。目前还没有4G的确切定义，但比较认同的解释是：4G采用全数字技术，支持分组交换，将WLAN、蓝牙技术等局域网技术融入广域网中，具有非对称的和超过100Mbit/s的数据传输能力，同时，因为采用高度分散的IP网络结构，使得终端具有智能和可扩展性。

4G系统将融合现有的各种无线接入技术，包括蜂窝、卫星、WLAN、蓝牙、Ad-hoc、DAB/DVB(数字音频和视频广播)、WAP等。这些技术的融合将使4G成为一个无缝连接的统一系统，实现跨系统的全球漫游及业务的可携带性。

目前，MIMO在吸收TD-SCDMA设计思想的TD-LTE（TD-SCDMALongTermEvolution）系统中处于重要位置，与TDD（Time Division Duplexing）时分双工技术和基于OFDM的多址接入技术并称为TD-LTE三项关键技术，已成为3G－LTE以及未来4G中重要的底层技术，但在4G众多关键技术之中，软件无线电技术是通向未来4G的桥梁。

软件无线电对通信传输的改善

软件无线电(SWR，SoftWareRadio)，是用现代化软件来操纵、控制传统"纯硬件电路"的无线通信。基本思想就是将宽带模数变换器(A/D)及数模变换器(D/A)尽可能地靠近射频天线,建立一个具有"A/D-DSP-D/A"模型的通用的、开放的硬件平台，在硬件平台上尽量利用软件技术来实现无线电的各种功能模块。例如：使用宽带模数变换器（ADC）通过可编程数字滤波器对信道进行分离；使用数字信号处理器(DSP)技术；通过软件编程来实现频段（如HF、VHF、UHF和SHF）的选择；通过软件编程来完成信息抽样、量化、编码/解码、运算处理和变换,实现射频电台的收发功能等。软件无线电技术是计算密集型、软件化的操作形式。

在国内，我国提出的3G方案TD-SCDMA就是利用软件无线电技术完成设计。软件无线电与现代通信技术、微电子技术和计算机技术三者结合在一起，形成一个中长期的研究项目，其利用数字信号处理技术识别用户信号到达方向，形成天线主波束，并引入空分多址（SDMA）方式，根据用户信号不同的空间传播方向，提供不同的空间信道；采用数字方法对阵元接收信号进行加权处理，形成多个波束赋形，每一个波瓣对应于一个特别的手机用户，波束也可以动态追踪用户，使主波束对准用户信号方向；在干扰信号方向上，形成天线方向图零陷或功率增益较低，从而达到抑制干扰的目的。

4G系统中的软件无线电应用特点

在国外，软件无线电技术迅速发展，军用软件无线电技术以美国的军用"易通话"计划为代表，处于世界软件无线电技术领域的前沿。继而，在美国防部计划的推动下，其它一些国防电子公司也纷纷展开了多频段多模式电台研制工作。在欧共体的ACTSFIRST项目中，软件无线电技术用在设计多频/多模可编程手机中，可自动检测接入不同的网络信号，能满足不同接续时间要求；可用不同软件实现不同无线电设备的各种功能；可任意改变信道调制方式和接入方式，利用不同软件即可适应不同标准，构成多功能基站和多模手机，且具备高度灵活性。

可以预见，基于软件无线电的4G通信将会具有以下特点：

●有自动漫游能力，并能在不同系统间进行智能切换；

●在同一硬件平台上，能兼容不同系统；

●可下载公用软件，并能进行自身系统的升级；

●可支持语音、数据、图像和传真等多种业务，并能根据业务流量，信道质量等情况，自动选择合适的传输信道；

●可自动选择通信模式，并能采用合适的通信协议和信号格式实现远端通信。

除此之外，软件无线电出现了一些新的发展趋势，主要表现在体系结构分层化、结构数学分析化、软件模块化、计算机化、面向对象化、网络化以及安全化方面。

软件无线电技术是适应产品多样性的基础。它不仅能减少开发风险，还更易于开发多系列多类型的产品。此外，它能够减少硅芯片的容量，从而削减运算器件的价格，其开放的结构也有利于多方运营商的介入；同时，数字信号处理DSP技术的使用，也弥补了廉价RF（RadioFrequency）所造成的不足。在实际应用中，RF部分是昂贵而缺乏灵活性的，宽带的RF是非线性的，而软件无线电技术可弥补其在灵活性上的不足。

未来的4G技术需要适应不同种类的产品的要求，这样才能使我国4G技术尽早与国际水平接轨，并步入国际先进行列。

作者：中国移动通信集团设计院有限公司 赵海宁 刘潇 万华芸