(转贴）SDR：今天的神话，明天的现实？

利用软件定义无线电技术可使无线服务提供商降低运营成本，有效支持额外的服务如视频和照相手机，而且通过传输以前需由多种独立技术支持的数据流量，SDR可提高运营商的收入，因此这项技术已越来越受人瞩目。 n xR\tBv  
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良好设计的SDR将有可能缩短新服务或新功能的上市时间。SDR对无线业的这种潜在影响具有重要的意义，虽然五年前SDR还仅仅是在一小群RF设计人员中流行的术语，今天却已成为一项关键性的技术。 ooP{Q r  
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SDR不仅影响消费类无线设备及其支持网络，还影响政府、军队、公共安全以及无线运营商。SDR论坛的成员数量现已超过100位。SDR的商业运用已被接受，而且商业技术领袖正纷纷在无线平台上部署SDR——蜂窝电话可能首当其冲。 }*O8
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美国联邦通信委员会(FCC)对SDR的描述惊人地简单：“在一个SDR中，以前完全在硬件中执行的功能，比如发射信号的产生以及接收到的无线信号的调谐和检测等，现在则利用软件控制高速信号处理器来实现。” V#R; -C  
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类似地，SDR论坛把SDR设备定义为一个“工作与载频无关的设备，并可以在各种传输协议环境内运行。” q(4Ny<=,'K  
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在架构上，这些定义意味着收发器将只在数字域中执行基带与RF之间的上/下变频转换，从而减少到发射信道功放的RF接口和用于接收路径的低噪声放大器(LNA)，并最小化模拟滤波过程。 7Jd&9&O U  
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该论坛根据灵活性和能力水平定义了不同级别的SDR设备。0级设备指硬件无线电(HR),在硬件中执行所有的无线电功能，任何功能变化都要求用物理手段实现。所有无线电都能够进行调谐以选取特定(有限制的)频率范围，而改变这种调谐需要一定时间。传统上，在无线电硬件中定义了这些调谐特性，目的是使这些特性可编程化。 K<%8.mZ7  
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1级设备指软件控制无线电(SCR)。在这个层面的SDR，只有控制功能是用软件实现的。对于给定的调制标准，基带处理和无线电前端是固定的。它利用同一个设备中的多个收发器来支持多种标准，而软件负责控制哪一个收发器被激活。该类设备的一个例子是同时支持CDMA与GSM的双模手机。 LabI5+g  
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可重配置SDR被称作2级SDR，是SCR自然发展的结果，目前在基站应用中很普遍。这些设备采用软件来控制各种不同的调制技术、宽带和窄带的运行、安全以及现有和变化中的标准在宽泛频率范围上的波形要求。人们谈到SDR时，一般指的是2级设备。 rq\<zx]au  
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理想的软件无线电被称为3级无线电，包括2级可重配置SDR的所有功能，但免去了在数模转换之前的模拟放大或外差混频。在蜂窝手机的例子中，可编程性扩展到整个系统，所有的模拟转换都发生在天线、扬声器和麦克风上。 hS>=pO+y  
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从长远来看，产业的未来走势是推出3级无线电，为此我们必须确定今天的SDR和3级无线电技术之间的差距。这就要求定义一些测量标准。标准之一是RF电路的复杂性。RF/模拟功能越多，SDR的灵活性越小，而RF/模拟电路越简单，SDR灵活性越大。一种潜在的更有效的标准是通过数字化RF/模拟领域中典型的信号处理功能，把无线电的可重配置性特征化。 E*kZGHA  
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SDR技术可被视作下一代RF系统的推动力。对于今天的SDR应用，很大一部分的计算能力都源于基带处理设计的提高、更快速的接口总线和工艺节点的先进性。软件无线电目前仍然被瞄准特殊频带和波形的专用RFIC所限制。为了实现低成本解决方案，数字功能必须利用最新的深亚微米CMOS技术工艺节点，如130纳米、90纳米和未来的65纳米。 F+j"bhe  
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为了提供所需的动态范围和功率，RF和模拟电路需要的电源电压比深亚微米CMOS技术所能支持的更高。由于数字处理中的电源电压下降到1.5V及以下，阈值电压大约为600mV，几乎没有什么净空间可以用来进行模拟领域的重要信号处理。随着数字处理向最新工艺节点转移，成本被降低，功能密度得以提高，但另一方面仍停留在较早工艺节点上的模拟和RF功能相对落后，因而降低了系统集成度，增加了系统成本，减少了SDR性能。 !|z!e>0  
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TI无线模拟技术中心的Bogdan Staszewski表示：“在以深亚微米CMOS工艺设计高度集成的RF电路时，我们面临着一种跳跃式转变，即数字信号边缘转换的时域分辨率优于模拟信号的电压分辨率。” 9l:[jsk<d  
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TI已在其新的数字无线电处理器架构中广泛利用这种转变。该公司利用这种工艺在转换速度和逻辑密度上的优势，已创建一种设计，可弥补现代数字工艺节点在模拟和RF功能方面的弱点。传统的模拟和RF功能正在移植到数字域，以提高集成度，降低系统成本，最终实现2级和超越SDR的能力。这些进步以及在软件可调/可配置性RF技术方面的进步将带来真正具成本效益的前端设计。到那时，SDR的商业化将真正开始。 P"Z1K5>2L  
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当前，商用SDR技术主要使用在基站系统中，直到最近才开始开发面向蜂窝手机市场的SDR技术。通过采用数字逻辑实现传统的模拟功能，SDR可以解决蜂窝手机中与RFIC设计有关的性能和成本挑战，并满足在裸片上包容更多功能的要求。对于这类设计，关键的考量因素从性能与设计成本转向了灵活性、小外形尺寸以及产品差异性。虽然相关工作不断取得进展，但要获得实际可行的商用2级和3级SDR系统还需几年时光。 2=%]Ax"R  
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如果距SDR的广泛应用尚有段时间，为什么我们已经听到有关感知无线电(CR)的话题呢？一般认为，CR是一种能适应频谱环境和用户行为的无线电系统，它通过正确选择无 .. xsNOjHk  
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俺们的饭碗要被软件无线电打破了