第三代移动通信中的软件无线电技术研究-史立云Word文件下载.doc

1、 2005级 学 号： 2005540025 指导教师： 杨磊 河北北方学院教务处制 目 录 摘 要1 ABSTRACT2 引 言3 第1章 软件无线电概述4 1.1 软件无线电技术产生的历史背景4 1.2 软件无线电的发展历史4 1.3 软件无线电的主要内容5 1.3.1 软件无线电的定义5 1.3.2 软件无线电的体系结构6 1.3.3 软件无线电的特点6 第2章 软件无线电的关键技术10 2.1 多波束智能天线11 2.2 RF转换技术12 2.3 A/D/A模数转换技术12 2.4 数字中频处理13 2.4.5 基带和比特流数字信号处理14 第3章 软件无线电在第三代移动通信系统中的应

2、用15 3.1 第三代移动通信系统的特点15 3.2 第三代移动通信对软件无线电技术的需求15 3.3 软件无线电在第三代移动通信中的应用16 3.3.1软件无线电技术与第三代移动通信系统的融合16 3.3.2 软件无线电在SCDMA中的应用17 第4章 第三代移动通信中的软件无线电技术的新进展19 4.1 体系结构分层化与软件模块化19 4.2 软件无线电结构数学分析化20 4.3 面向对象化21 4.4 认知化、智能化22 4.5 计算机化23 4.6 网络化、信息安全化24 第5章 结束语25 致 谢26 参考文献27 摘 要 软件无线电是最近几年提出的一种实现无线电通信的体系结构，是继

3、模拟到数字、固定到移动之后，无线通信领域的又一次重大突破，是一种全新的无线电技术，它已与第三代移动通信系统紧密的结合起来。第三代移动通信系统研究推动了软件无线电技术的发展，而软件无线电技术又促使第三代移动通信系统更加灵活的实现。论文介绍了软件无线电的产生背景、概念、特点、关键技术、发展趋势及其在第三代移动通信中的应用，重点对软件无线电的关键技术及其在第三代移动通信中的应用作了详细分析，同时归纳总结了由于第三代移动通信系统的推动作用，软件无线电系统呈现出的一些新的发展趋势。 关键词：软件无线电；第三代移动通信；智能天线；射频转换技术；A/D/A模数转换技术；数字中频处理；基带；比特流数字信号处理

4、；认知化；智能化 ABSTRACT Software radio is put forward in recent years as a radio communication system to achieve the structure.It is a second major breakthrough afterwards analog to digita, fixed to mobile, which is a new radio technology in wireless of communications area, and has been with the first thi

5、rd-generation mobile communication systems closer together. The research of the third generation mobile communication system has promoted the development of software radio technology, while the software radio technology bring about the third generation mobile communication systems more flexibleThis

6、thesis introduces the background of software radios emergence, the concept, characteristics, key technology and its applications in the third generation mobile communication.The key to the software radio technology and its development direction has been made emphatical analysis in the thesis.Finally

7、, the new trend,the software radio system will show,has summed up in the thesis,as a result of the role of the third generation mobile communication in promoting the system. Key words：Software radio;The third generation mobile communication;Smart antenna;Radio Frequency conversion technology;A/D/A c

8、onversion technology;Digital Intermedia Frequency Processing;Baseband;Bit Stream Digital Signal Processing; Cognitive;Intelligentize 引 言 软件无线电是近几年来提出的一种实现无线通信的新概念和体制，其核心是：将宽带A/D和D/A变换器尽可能地靠近天线，而将电台功能尽可能地采用软件进行定义。软件无线电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功能用软件来实现。这样，无线通信系统具有很好的通用性、灵活性，使系统互联和升级变得非常方便，这很可能使软件无线电成

9、为继模拟通信到数字通信、固定通信到移动通信之后，无线通信领域的第三次突破。 软件无线电在通信系统中，特别是在第三代移动通信系统中的应用越来越成为研究的热点。例如欧洲的ACTS （Advanced Communleations Technolologies and Services）计划中，有三项计划是将软件无线电技术应用在第三代移动通信系统（UMTS-Unniversal Mobile Telecommunications System）中的。UMTS，即通用移动通信系统，作为第三代移动通信系统之一，主要用于欧洲地区，作为GSM的后续演进标准，其空中接口采用WCDMA技术，通常也会将UMTS系

10、统简称为WCDMA通信系统。FIRST（Flexible Integrated Radio System Technology）计划将软件无线电技术应用到设计多频/多模（可兼容GSM、DSP1800、W-CDMA、现有的大多数模拟体制）可编程手机。这种手机可自动检测接受信号以接入不同的网络，且适应不同接续时间的要求；FRWMAS（Future Radio Wideband Multiple Access System, 未来的无线宽带多址系统）计划的目标是定义、研究与评估宽带有效的多址接入方案来满足UMTS要求，技术方法之一是采用软件无线电技术；SORT（Software Radio Tech

11、onology）计划是演示灵活有效的软件可编程电台，它具有无线自适应接入功能，并符合UMTS的标准。在美国，研究基于软件无线电技术的第三代移动通信系统的多频带多模式手机与基站。同时还注意到软件无线电技术与计算机技术的融合，为第三代移动通信系统提供良好的用户界面，如麻省理工学院的SpectrumWare计划。我国对软件无线电技术也相当重视，例如我国提出了第三代移动通信系统方案SCDMA，SCDMA是一种同步的直接扩频CDMA技术，它结合了智能天线、软件无线电及全质量话音压缩编码技术等90年代通信新技术。软件无线电技术在第三代移动通信中的应用是国家863计划的申请项目之一，因而软件无线电技术是我国

12、第三代移动通信系统的关键技术之一。 软件无线电技术已与第三代移动通信系统紧密的结合起来，第三代移动通信系统的研究推动了软件无线电技术的发展，而软件无线电技术的发展又促使第三代移动通信系统更加灵活的实现。 第1章 软件无线电概述 1.1 软件无线电技术产生的历史背景 移动通信在过去20年中获得了飞速发展，成为现代通信中的一个亮点。同时由于移动通信的迅速发展和高收益，带来了激烈的竞争，从而造就了移动通信技术和系统的多样性，而各技术标准和系统之间差别很大又不能互相兼容。特别是新业务的巨大吸引力又给用户和移动业务提供商造成了很大的压力，迫使他们不断更新设备，但这通常要造成设备和投资的浪费，问题的关键在

13、于目前的绝大多数移动通信设备是完全基于专用硬件设计的，给移动通信系统的兼容和互联，以及快速、灵活的升级带来了很大的约束。如果能够利用运行于通用硬件平台上的软件来实现无线通信功能，充分发挥软件的灵活性，通过重新配置的软件来实现不同的无线通信技术标准，将会带来基于专用硬件的无线系统所不具备的优越性-这就是软件无线电概念产生的源头。 1.2 软件无线电的发展历史 无线电的技术演化过程是：由模拟电路发展到数字电路；由分立器件发展到集成器件；由小规模集成到超大规模集成器件；由固定集成器件到可编程器件；由单模式、单波段、单功能发展到多模式、多波段、多功能；由各自独立的专用硬件的实现发展到利用通用的硬件平台

14、和个性的编程软件的实现。 20世纪7080年代，无线电由模拟向数字全面发展，从无编程向可编程发展，由少可编程向中等可编程发展，出现了可编程数字无线电（PDR）。由于无线电系统，特别是移动通信系统的领域的扩大和技术复杂度的不断提高，投入的成本越来越大，硬件系统也越来越庞大。为了克服技术复杂度带来的问题和满足应用多样性的需求，特别是军事通信对宽带技术的需求，提出在通用硬件基础上利用不同软件编程的方法。20世纪80年代初开始的软件无线电的革命，将把无线电的功能和业务从硬件的束缚中解放出来。 1992年5月在美国通信系统会议上，Joseph Mitola（约瑟夫米托拉）首次提出了软件无线电（Softw

15、are Radio，SWR）的概念。1995年IEEE通信杂志（Communication Magazine）出版了软件无线电专集。当时，涉及软件无线电的计划有军用的SPEAKEASY（易通话），以及为第三代移动通信（3G）开发基于软件的空中接口计划，即灵活可互操作无线电系统与技术（FIRST）。 1996年3月发起模块化多功能信息变换系统（MMITS）论坛，1999年6月改名为软件定义的无线电（SDR）论坛。 1996年至1998年间，国际电信联盟（ITU）制订第三代移动通信标准的研究组对软件无线电技术进行讨论，SDR也将成为3G系统实现的技术基础。 从1999年开始，由理想的SWR（软件无线电）转向与当前技术发展相适应的软件无线电，即软件定义的无线电（Software Defined Radio，