在CDMA接收中引入軟件無線電的方法，設計了基于軟件無線電思想的CDMA接收機的實現(xiàn)方案。
??? 關(guān)鍵詞：軟件無線電，CDMA，數(shù)字下變頻，DSP
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1引言
　　軟件無線電（Software Radio）是無線電通信方面的一種新的變革。它的核心技術(shù)是用寬頻帶無線接收機代替原來的窄帶接收機，將寬帶的模擬／數(shù)字和數(shù)字／模擬變換器盡可能地靠近天線，而將電臺的功能盡可能多地采用軟件來實現(xiàn)。軟件無線電的出現(xiàn)，使無線電技術(shù)由以硬件為主的時代走向以軟件為主的時代。
　　由于受寬帶天線、高速A／D及DSP等技術(shù)水平的限制，實現(xiàn)一個理想的軟件無線電平臺的條件目前還不具備。因此，現(xiàn)在對軟件無線電的研究，一方面集中在上述關(guān)鍵技術(shù)的研究上；另一方面，更多地是在現(xiàn)有的技術(shù)條件下，研究如何最大程度地實現(xiàn)軟件無線電所要求的通用性和靈活性，將軟件化、通用化的設計思想體現(xiàn)到具體的應用中。
　　軟件無線電概念提出以后，引起了各個領(lǐng)域的廣泛關(guān)注。軟件無線電的研究已不僅僅局限于最初的軍事領(lǐng)域，它正成為目前民用通信，特別是移動通信領(lǐng)域研究的熱點。由于通信技術(shù)發(fā)展日新月異，新的制式、標準不斷涌現(xiàn)，使得軟件無線電技術(shù)在移動通信系統(tǒng)中有著重要的應用價值。移動通信系統(tǒng)中的基站設備，由于受功耗、體積的影響較小，因而在現(xiàn)有的技術(shù)條件下易于采用軟件無線電技術(shù)實現(xiàn)其部分功能。
　　CDMA蜂窩移動通信系統(tǒng)以其頻譜利用率高、頻率規(guī)劃簡單、發(fā)射功率低、抗多徑衰落性能好，能越區(qū)軟切換、與模擬系統(tǒng)兼容等優(yōu)點，引起了人們廣
泛的關(guān)注，在移動通信和個人通信的發(fā)展史上產(chǎn)生了重要的影響，幾乎所有的專家都認為CDMA將是下個世紀無線通信最重要的多址接入手段。在CDMA接收中采用軟件無線電技術(shù)除具有一般軟件無線電系統(tǒng)的優(yōu)點外，還具有以下特殊優(yōu)勢：
　 （1）CDMA系統(tǒng)采用碼型來區(qū)分不同的信道，所以它可以采用1小區(qū)復用，即所有的蜂窩小區(qū)都使用同一載波頻率，所有移動用戶共享同一頻段，其射頻／中頻處理模塊無需理想軟件無線電系統(tǒng)所必需具備的處理整個頻帶及靈活提取所需帶寬信號的能力。
　 （2）CDMA系統(tǒng)是容量受限的系統(tǒng)，任何降低干擾的方法都可以提高系統(tǒng)的容量，而基于軟件無線電的CDMA系統(tǒng)，更易于采用最新的抗干擾技術(shù)、算法以提高接收設備的抗干擾性能，使得整個系統(tǒng)具有易于升級和擴容的能力。
2接收機設計
　　理想的軟件無線電采用寬帶多頻段天線、高速A／D、D／A轉(zhuǎn)換器及高速的DSP／CPU完成傳統(tǒng)無線電臺的所有功能。由于受現(xiàn)有硬件發(fā)展水平的制約，實現(xiàn)真正的軟件無線電目前還不可能。尤其對于CDMA系統(tǒng)來說，其寬帶特性更增加了后續(xù)DSP處理的難度。但是由于CDMA系統(tǒng)中所有用戶共享同一頻帶，因而大大降低了對射頻前端及A／D器件的要求。利用數(shù)字下變頻器從采樣數(shù)據(jù)中獲得接收信號的基帶信號，使得DSP只需對基帶擴頻信號進行處理。在基帶DSP的處理過程中，當同步捕獲完成后，DSP對寬帶擴頻信號的處理只包括解擴運算，而解擴后的信號則可以通過抽取濾波降低信號速率，則后續(xù)處理只需對低速率的數(shù)據(jù)信號進行運算。 　　基于軟件無線電的CDMA接收框圖，如圖1所示。它主要由射頻前端、數(shù)字下變頻器、DSP處理板、接口模塊和系統(tǒng)控制器組成。射頻前端接收信號，完成從射頻到中頻的頻譜搬移、信號的正交分解及帶通濾波。在滿足帶通采樣定理的條件下，A／D采樣速率可取為兩倍的chip速率，以降低對A／D器件及后續(xù)數(shù)字信號處理模塊的要求。系統(tǒng)控制器主要完成系統(tǒng)參數(shù)的初始化設置，將DSP處理板解調(diào)送出的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成所需的格式送接口模塊。接口模塊則提供與外部的數(shù)據(jù)接口。
　　圖2為數(shù)字下變頻器的結(jié)構(gòu)框圖。中頻數(shù)字化輸入信號通過數(shù)字正交混頻，在通過可變化參數(shù)正交濾波，提取出所需要的頻段。然后通過低通濾波和抽取濾波，以調(diào)整信號定時，產(chǎn)生采樣速率為一個chip速率的兩路正交基帶信號。控制、狀態(tài)模塊提供與系統(tǒng)控制器的接口，接收系統(tǒng)控制器發(fā)來的控制字并完成對數(shù)字下變頻器的狀態(tài)設置。 　　數(shù)字下變頻器可采用專用的數(shù)字下變頻器件，也可以采用可編程邏輯器件實現(xiàn)。對數(shù)字下變頻的要求是應具有一定的靈活性和可編程性，例如可以對本振頻率進行調(diào)整、實現(xiàn)采樣速率的靈活轉(zhuǎn)換、定時調(diào)整功能及具有可編程的基帶濾波器等等。系統(tǒng)控制器除完成系統(tǒng)的初始配置、提供解調(diào)數(shù)據(jù)與接口模塊相互間的接口外，還因CPU處理速度的飛速發(fā)展，可以用來完成一些實時性要求不高的計算。
　　實現(xiàn)基于軟件無線電的CDMA基站接收單元的關(guān)鍵在于基帶DSP的處理能力能否實時完成基帶信號的運算。目前單片C6X的處理能力已達1600Mips,而且許多公司已推出了專用于實現(xiàn)軟件接收機的DSP處理板及相應的開發(fā)工具,如BlueWave Systems公司的CPCI／C6400和Spectrum公司的Barce lona／ Barcelona67等。目前的窄帶CDMA系統(tǒng)只需利用上述高速DSP處理板，完全可以完成諸如PN碼捕獲 、擴頻信號產(chǎn)生、解擴等高速擴頻信號的運算。而采用DSP實現(xiàn)基帶低速數(shù)據(jù)處理過程中的解交織、信道譯碼、語音解碼等運算，則已得到廣泛的研究與應用。
　　為了提供高速數(shù)據(jù)傳輸和廣泛的多媒體業(yè)務，第三代移動通信系統(tǒng)大都采用寬帶CDMA技術(shù)以提供語音、數(shù)據(jù)、圖像等多種業(yè)務。對于寬帶CDMA系統(tǒng)，目前的DSP器件還難以實現(xiàn)對高速擴頻信號的處理。由于這部分模塊對信號的處理較為簡單且相對固定，可以考慮采用FPGA實現(xiàn)諸如本地PN碼產(chǎn)生、PN碼捕獲及解擴等運算，而將解擴后的低速信號送至DSP進行處理。目前Atmel的AT40K系列及Xilinx的XC6200系列FPGA已具備了動態(tài)重構(gòu)的能力，因而采用FPGA器件實現(xiàn)的模塊保持了一定的靈活性和可升級性。事實上，采用DSP與FPGA相結(jié)合的混合體系結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)軟件無線電系統(tǒng)，已成為目前軟件無線電研究的一個重要方向。
　　由于目前器件水平的限制，軟件無線電技術(shù)只能在移動通信系統(tǒng)的基帶處理部分得到較好的發(fā)揮，但這并不意味著這一技術(shù)再無其它作為。一方面，可以采用軟件無線電技術(shù)和傳統(tǒng)方法結(jié)合的方式進行實驗系統(tǒng)的研制，在實踐中發(fā)現(xiàn)和解決軟件無線電技術(shù)應注意的問題。另一方面，應超越器件水平的限制，進行深入的理論研究，提出新的解決方案和好的算法，為軟件無線電的廣泛應用打好堅實的基礎(chǔ)。
3結(jié)束語
　　本文提出了采用軟件無線電技術(shù)實現(xiàn)CDMA接收的方案，分析了構(gòu)成系統(tǒng)的各個模塊的功能，并對在現(xiàn)有技術(shù)條件下實現(xiàn)上述方案的可行性進行了探討。
　　為了滿足未來個人通信要求而設計的第三代移動通信系統(tǒng)中，大都采用了寬帶CDMA技術(shù)。通過采用DSP器件與FPGA器件相結(jié)合的方法，可以在一定程度上實現(xiàn)基于軟件無線電的寬帶CDMA系統(tǒng)，使得最終實現(xiàn)真正意義上的未來個人通信系統(tǒng)成為可能。
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