用DSP實現第三代移動通信終端技術

　　 
　　第三代數字移動通信是以CDMA為技術核心，是繼分別以FDMA和TDMA作為技術核心的第一代模擬移動通信和第二代數字移動通信之后的移動通信領域內的又一次革命。其中，CDMA具有頻率規劃簡單、頻譜效率高、軟切換和宏分集、軟容量較小的頻率復用等諸多的優勢。
　　

　　一、針對前兩代的移動通信系統的特點和不足，在第三代數字移動通信系統中提出以下的要求：
　　1.頻譜利用率高。其中第二代的GSM系統的頻帶利用率是第一代的TACS系統的頻帶利用率的兩倍，而到了第三代移動通信系統則要求達到TACS系統頻譜利用率的四倍。
　　
　　2.可提供全球無縫覆蓋和漫游。就是要與已存在的第一代和第二代系統的共存與兼容，這其中包括：能否重復使用第一代和第二代的某些網絡設備，如MSC，計費系統，智能平臺，與PSTN的接口，用戶數據庫等；能否重復使用第一代和第二代系統的無線接口協議和網絡接口協議；能否實現兩代系統間的漫游和軟切換；能否實現在新系統上支持前兩代系統的業務；系統間頻譜的兼容性；等等。
　　
　　3.可提供多種的業務。除提供窄帶業務外，也要提供第一代和第二代所不能提供的數據速率為2MBPS的語音(包括聲話碼)，傳真以及寬帶視頻等多媒體業務，這就存在著話音和圖象壓縮技術。
　　
　　4.多種移動通信的融合。包括蜂窩、無繩、衛星移動通信系統等。要使得系統對每個無線接口的包容性最大，以便簡化多模移動終端的開發。
　　
　　5.各種運行環境。包括陸地、航空、海域和各種運行業務，要求其服務質量相當于固定網的水平，保密性好、收費合理、頻率資源管理、系統配置、業務提供、網絡結構等均更合理、靈活、可與智能網相結合。
　　
　　6.系統的起始配置小而簡單?？善交?，支持IMT2000以前系統的演進和過渡，移動終端便捷，成本低等。而針對這些要求用專門的硬件芯片來實現將無法實現與第一代和第二代移動通信系統的兼容，這樣不但初期的投入要很高，而且由于無法繼承和使用現存的網絡和移動設備，將造成巨大的資源和財力的浪費。此外，由于硬件的限制對于以后擴展新業務也是困難的，與軟件升級比較，硬件的升級在時間和投入上都是困難的。就目前的發展狀況而言，第一代模擬移動通信系統雖然在現在和未來都不是移動通信的發展主流，但是在全球的少數地區，例如北美的一些地區還將會存在；第二代數字移動通信系統在目前的市場占有率和普及率方面遠遠高于第一代和第三代，而且至少在未來的十年中將會與第三代系統并行發展，預計在第二代的發展終期，將達到全球四億用戶，這樣系統的兼容性將顯得非常主要。在各個領域和行業實現資源的共享和兼容，也會由于專門硬件的限制而難以實現。
　　
　　第三代移動通信系統的最終目標將是建成一個提供全球無縫覆蓋并能實現全球漫游通信的系統。為了實現這一目標，第三代移動通信在其實現方式上采用了軟件無線電技術，這可以有力的克服上述的各個困難。
　　
　　二、DSP在第三代移動通信終端設備中的主要應用
　　在軟件無線電技術中，其核心就是采用一個通用的DSP硬件平臺并通過軟件的方式來實現第三代移動通信的目標。目前，由于微電子技術的限制，DSP芯片的處理能力尚無法完成中頻部分的處理，但是通過DDC下變頻之后，則是由DSP完成整個基帶部分的處理。
　　
　　以下針對設計一個高靈敏度，寬邊帶的移動通信終端設備，將介紹一種典型的以DSP為核心的軟件無線電硬件平臺，其中該硬件平臺具有高級路由選擇特點和下一代的DSP芯片，這可以使得設計者為任何大小的基站設計能夠支持任何無線通信協議的軟件無線電。
　　
　　1.網絡接口：
　　
　　這個模塊提供外部接口。該外部接口既可以是一個標準接口，例如T1/E1；也可以是用戶自定義接口。
　　
　　2.理器模塊：
　　
　　這個模塊采用通用的DSP芯片，該芯片經過編程之后幾乎能夠處理各種類型的信號。這些需要在RF域和網絡域的數據(語音)比特中的I和Q之間翻譯表示的，處理的類型和數量是由用戶自定義的，其中I和Q為正交分量。
　　
　　3.采集和綜合模塊：
　　
　　這個模塊是建立在模擬的RF域和處理器的數字基帶域之間的橋梁。在接收端，該模塊從RF模擬域接收一個寬邊帶信號，并將其通過模數轉換器。數字接收機處理這個數字化的寬邊帶信號，從中選擇單個的窄邊帶信道，然后將該信道的信號搬移至基帶，并對其濾波和抽樣。它的輸出可在多信道應用中，通過多數字接收機來處理。
　　
　　4.高速轉換網：
　　
　　這個高速轉換網可以在所有的功能模塊(如在上述的兩個對話框中所示)之間提供每秒400M字節的數據通道。它還可以具有高速數據路由選擇能力，同時這也體現了該軟件無線電結構的靈活性。
　　
　　三、典型的以DSP為核心的軟件無線電多信道的硬件平臺作為移動通信終端的主要特點是：
　　1.方便的可量測性：無論是兩個信道的基站還是上百個信道的基站都可以建立在相同基本設置的硬件上。這樣可以簡化設計過程，降低生產費用，減小邏輯復雜度和領域維護的需要。
　　
　　2.單個信道的低耗費：由于利用了新一代DSP芯片處理多信道的能力，軟件無線電結構與將每個DSP芯片專屬于每個信道的結構比較，降低了單個信道的硬件耗費。
　　
　　3.簡便的軟硬件升級性：當協議變動或是加入一個新特征時，只需要對新的軟件進行遠程下載。這樣同時也降低了維護和更新的費用。硬件的升級也是比較簡單，只需要將額外的插板插入底板中而不需要改變現存的設備。這從很大程度上降低了升級費用，減少了裝載時間和升級時所伴隨的風險。
　　
　　4.用于任何無線協議的單一結構：以DSP為核心的軟件無線電結構支持所有的主要的協議。該硬件平臺上為所有的通信協議提供了統一的平臺，而不是針對一個特殊協議設計專門的平臺。這樣從很大的程度上降低了開發時間和邏輯分配的費用。
　　
　　這種硬件平臺在第三代移動通信終端設備中的應用是十分廣泛的，包括：蜂窩式/PCS-模擬、TDMA、GSM、CDMA，軍事通信，無線本地環，擴頻，信號智能化，智能天線，衛星通信等等。
　　
　　DSP芯片作為一個具有諸多優點的通用硬件芯片，還能滿足未來的發展需要。并且，在多種體制并存的時代里，由于以DSP為核心的通用硬件平臺，可以通過不同的軟件加載的方式來實現這種兼容。伴隨著未來電子技術的不斷發展，DSP的處理速度將會不斷的提高，其在第三代移動通信中的應用范圍也將越來越廣泛。

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