用DSP实现第三代移动通信终端技术

子荫 白杉

　　第三代数字移动通信是以CDMA为技术核心，是继分别以FDMA和TDMA作为技术核心的第一代模拟移动通信和第二代数字移动通信之后的移动通信领域内的又一次革命。其中，CDMA具有频率规划简单、频谱效率高、软切换和宏分集、软容量较小的频率复用等诸多的优势。

　　一、针对前两代的移动通信系统的特点和不足，在第三代数字移动通信系统中提出以下的要求：

　　1.频谱利用率高。其中第二代的GSM系统的频带利用率是第一代的TACS系统的频带利用率的两倍，而到了第三代移动通信系统则要求达到TACS系统频谱利用率的四倍。

　　2.可提供全球无缝覆盖和漫游。就是要与已存在的第一代和第二代系统的共存与兼容，这其中包括：能否重复使用第一代和第二代的某些网络设备，如MSC，计费系统，智能平台，与PSTN的接口，用户数据库等；能否重复使用第一代和第二代系统的无线接口协议和网络接口协议；能否实现两代系统间的漫游和软切换；能否实现在新系统上支持前两代系统的业务；系统间频谱的兼容性；等等。

　　3.可提供多种的业务。除提供窄带业务外，也要提供第一代和第二代所不能提供的数据速率为2MBPS的语音(包括声话码)，传真以及宽带视频等多媒体业务，这就存在着话音和图象压缩技术。

　　4.多种移动通信的融合。包括蜂窝、无绳、卫星移动通信系统等。要使得系统对每个无线接口的包容性最大，以便简化多模移动终端的开发。

　　5.各种运行环境。包括陆地、航空、海域和各种运行业务，要求其服务质量相当于固定网的水平，保密性好、收费合理、频率资源管理、系统配置、业务提供、网络结构等均更合理、灵活、可与智能网相结合。

　　6.系统的起始配置小而简单。可平滑升级，支持IMT2000以前系统的演进和过渡，移动终端便捷，成本低等。而针对这些要求用专门的硬件芯片来实现将无法实现与第一代和第二代移动通信系统的兼容，这样不但初期的投入要很高，而且由于无法继承和使用现存的网络和移动设备，将造成巨大的资源和财力的浪费。此外，由于硬件的限制对于以后扩展新业务也是困难的，与软件升级比较，硬件的升级在时间和投入上都是困难的。就目前的发展状况而言，第一代模拟移动通信系统虽然在现在和未来都不是移动通信的发展主流，但是在全球的少数地区，例如北美的一些地区还将会存在；第二代数字移动通信系统在目前的市场占有率和普及率方面远远高于第一代和第三代，而且至少在未来的十年中将会与第三代系统并行发展，预计在第二代的发展终期，将达到全球四亿用户，这样系统的兼容性将显得非常主要。在各个领域和行业实现资源的共享和兼容，也会由于专门硬件的限制而难以实现。

　　第三代移动通信系统的最终目标将是建成一个提供全球无缝覆盖并能实现全球漫游通信的系统。为了实现这一目标，第三代移动通信在其实现方式上采用了软件无线电技术，这可以有力的克服上述的各个困难。

　　二、DSP在第三代移动通信终端设备中的主要应用

　　在软件无线电技术中，其核心就是采用一个通用的DSP硬件平台并通过软件的方式来实现第三代移动通信的目标。目前，由于微电子技术的限制，DSP芯片的处理能力尚无法完成中频部分的处理，但是通过DDC下变频之后，则是由DSP完成整个基带部分的处理。

　　以下针对设计一个高灵敏度，宽边带的移动通信终端设备，将介绍一种典型的以DSP为核心的软件无线电硬件平台，其中该硬件平台具有高级路由选择特点和下一代的DSP芯片，这可以使得设计者为任何大小的基站设计能够支持任何无线通信协议的软件无线电。

　　1.网络接口：

　　这个模块提供外部接口。该外部接口既可以是一个标准接口，例如T1/E1；也可以是用户自定义接口。

　　2.理器模块：

　　这个模块采用通用的DSP芯片，该芯片经过编程之后几乎能够处理各种类型的信号。这些需要在RF域和网络域的数据(语音)比特中的I和Q之间翻译表示的，处理的类型和数量是由用户自定义的，其中I和Q为正交分量。

　　3.采集和综合模块：

　　这个模块是建立在模拟的RF域和处理器的数字基带域之间的桥梁。在接收端，该模块从RF模拟域接收一个宽边带信号，并将其通过模数转换器。数字接收机处理这个数字化的宽边带信号，从中选择单个的窄边带信道，然后将该信道的信号搬移至基带，并对其滤波和抽样。它的输出可在多信道应用中，通过多数字接收机来处理。

　　4.高速转换网：

　　这个高速转换网可以在所有的功能模块(如在上述的两个对话框中所示)之间提供每秒400M字节的数据通道。它还可以具有高速数据路由选择能力，同时这也体现了该软件无线电结构的灵活性。

　　三、典型的以DSP为核心的软件无线电多信道的硬件平台作为移动通信终端的主要特点是：

　　1.方便的可量测性：无论是两个信道的基站还是上百个信道的基站都可以建立在相同基本设置的硬件上。这样可以简化设计过程，降低生产费用，减小逻辑复杂度和领域维护的需要。

　　2.单个信道的低耗费：由于利用了新一代DSP芯片处理多信道的能力，软件无线电结构与将每个DSP芯片专属于每个信道的结构比较，降低了单个信道的硬件耗费。

　　3.简便的软硬件升级性：当协议变动或是加入一个新特征时，只需要对新的软件进行远程下载。这样同时也降低了维护和更新的费用。硬件的升级也是比较简单，只需要将额外的插板插入底板中而不需要改变现存的设备。这从很大程度上降低了升级费用，减少了装载时间和升级时所伴随的风险。

　　4.用于任何无线协议的单一结构：以DSP为核心的软件无线电结构支持所有的主要的协议。该硬件平台上为所有的通信协议提供了统一的平台，而不是针对一个特殊协议设计专门的平台。这样从很大的程度上降低了开发时间和逻辑分配的费用。

　　这种硬件平台在第三代移动通信终端设备中的应用是十分广泛的，包括：蜂窝式/PCS-模拟、TDMA、GSM、CDMA，军事通信，无线本地环，扩频，信号智能化，智能天线，卫星通信等等。

　　DSP芯片作为一个具有诸多优点的通用硬件芯片，还能满足未来的发展需要。并且，在多种体制并存的时代里，由于以DSP为核心的通用硬件平台，可以通过不同的软件加载的方式来实现这种兼容。伴随着未来电子技术的不断发展，DSP的处理速度将会不断的提高，其在第三代移动通信中的应用范围也将越来越广泛。

摘自《通信市场》