1引言
随着计算机、通信技术、微电子技术的发展，无线通信技术经历了从单工通信到双 工通信、模拟通信到数字通信、FDMA到TDMA以及CDMA系统通信、固定通信到移动通 信的快速发展历程。
但现代的无线通信系统仍存在许多局限性：互不兼容的多种通信体制的并存造成互 联的困难；不同制式的存在造成信源编码与解码、信道调制与解调、加解密、网络协 议、通信组网等方式的差异；不同频段的使用既造成频率资源的紧张又造成相邻频道间 的干扰越来越严重；移动环境的动态范围的非优化，导致物理层上处理器的不灵活等。
软件无线电作为实现通信的新概念和新体制，为解决上述问题提供了技术的支持。 它被视为继模拟和数字技术后的又一次电子技术革命，是当今计算机技术、超大规模集 成电路和数字信号处理技术在无线电通信中应用的产物，是目前国内外的研究热点。
TD-SCDM—Time Division-Synchronous CDMA, 时分同步码分多址接入,其中 CDMA 是Code Division Multiple Access
，码分多址访问技术。它作为目前主流
3G标准中
惟一由我国自行提出并具有知识产权的国际标准，随着 3G产业的发展日益引起通信行
业的重视。TD-SCDMA勺发展和软件无线电技术的应用是密不可分的，二者的融合对改 变我国移动通信产业现状，提高移动通信产业的自主创新能力和核心竞争力具有十分重 要的意义。
2TD-SCDM的 发展
2.1 TD-SCDMA的优势
国际电信联盟（ITU>提出的第三代移动通信系统ITM-2000，目前提交了多种技术候 选方案，而其中最有影响的三种技术方案为 WCDM包括日本的 WCDM和欧洲的UTRA> 美国的
cdma2000以及中国的TD-SCDMA而TD-SCDM相对3G的其他标准而言，具有其 独特的优势，因此更为引人注目。
在标准比较方面，具有的主要优势是：
<1）TD-SCDM采用时分双工 <2）TD-SCDM频谱分配灵活，不需要占用成对的上下行频谱，方便频率分配管理 部门进行频谱的规划； <3）成本低，无收发隔离要求，可以使用单片射频集成电路 信机；低码片速率，频谱利用率高； <4）可与移动通信系统兼容。 其中TDD是一种通信系统的双工方式，在移动通信系统中用于分离接收与传送信道 <或上下行链路）。TDD模式的移动通信系统中接收和传送是在同一频率信道即载波的 不同时隙，用保证时间来分离接收与传送信道；而 FDD模式的移动通信系统的接收和传 vRFIC）实现RF收发 送是在分离的两个对称频率信道上，用保证频段来分离接收与传送信道。 在频率规划方面，我国 3G频率规划中的 1880-1920 MHz ,2018-2025 MHz 以及 2300-2400 MHz共155 MHz频段用于TDD模式，对于 FDD模式上下行各分配了 60 MHz 的频段，上行占用1920-1980 MHz,下行占用2110-2170 MHz,共120 MHz,从3G频段的 分配上体现了国家对于 TDD模式（即TD-SCDMA的重视。而美国FCC也为TDD模式预留 了 47 MHz的频段，TD-SCDM舲为3G标准中惟一使用 TDD模式的标准将独享这一频 段。 表1给出了三种3G标准的主要技术特性： 表1三种3G标准的主要技术特性 信道间隔 接入方式 双工方式 码片速率 — WCDMA 5MHz 单载波带宽直接系列扩频 CDMA^址接入 FDD 3.84Mchip/s cdma 2000 1.25MHz 单载波直接序列扩频 CDMA^址接入 FDD 1.2288Mchip/s 同步 <需GPS TD-SCDMA 1.6MHz 时分同步+CDM够址接入 TDD 1.28Mchip/s 同步 <主从同步，需GPS QPSK（ 向 前 >BPSK 基站同步方 式 异步v不需GPS同步为可 选择 调制方式 QPSK（向 前 >BPSK （向后> WCDMA QPSK（向 前 >BPSK （向后> （向后> cdma 2000 TD-SCDMA 帧长 切换 语音编码 10ms 20ms 10ms 接力切换、频间切换，与GSM 间切换 可变速率 软切换、频间切换，与 GSM间软切换、频间切换，与 IS-95B间切换 的切换 自适应多速率 可变速率 业务特性 适合于对称业务，如语 音、父适合于对称业务，如语 音、互式实时数据业务 交互式实时数据业 务 尤其适合不对称业务 由上表可以看出，采用不同双工模式的移动通信系统特点与通信效益是不同的。 TDD模式的移动通信系统中上下行信道采用同样的频率，因而具有上下行信道的互惠 性，这给TDD模式的移动通信系统带来许多优势。 2.2 TD-SCDMA的关键技术 由于TD-SCDM采用了智能天线、同步 CDMA软件无线电、联合检测等先进技术， 使得设备的频谱利用率大大提高，系统容量增大，基站射频功率大幅度下降，单基站的 设备成本降低，系统建设费用下降，因此分摊给用户的费用也随之下降，用户将得到很 大的实惠。 <1） TDD双工方式 TDD 能使用各种频率资源，不需要成对的频率，便于频率安排； 上/下行数据速率传输，根据业务量大小可自动调整上 TDD适应不对称的 /下行时隙宽度，特别适用于 IP 数据业务；TDD上/下行工作于同一频带，对称的电波传播特性便于使用智能天线等新 技术，达到提高性能和降低成本的目的； TDD系统设备成本较低。与FDD相比较，无高 收/发隔离的要求，可使用单片IC来实现RF收发信机，设备费用比FDD方式降低20%- 30%。 <2）智能天线技术 把天线阵与高速数字信号处理技术相结合，运用波束成形技术为每一条码道提供一 个天线波束，能动态地跟踪用户，确定其位置。智能天线增益高，可扩大小区覆盖范 围，减少多址干扰，增加通信容量。由于 频率，能充分发挥智能天线的优势。 <3）软件无线电技术 TD-SCDMA勺终端完全可用软件无线电来实现基带处理，可极大地降低终端的成本 和功耗，可有效解决专网应用特殊终端专用芯片的用量小、价格下不来的矛盾，可用软 件无线电来满足各种特殊应用需求。 <4）联合检测技术 把一个时隙中传输的多个用户信号与多径信号一起处理，能精确地解调出各个用户 信号。同时智能天线与联合检测技术综合使用，可降低发射功率，提高接收灵敏度，增 加系统容量，减少系统内部干扰，并能有效克服多径传播带来的干扰。 <5）接力切换技术 这也是目前其它3G系统所没有的。该系统能利用所获得的移动用户位置信息，实 现接力 TDD双工方式的上/下行链路使用相同的工作 切换，其优点是避免一般软切换过程中所占用的大量无线资源及频繁切换，显著 提高系统容量和效率。 <6）同步CDMA技术 自动调整各个用户发射信号的时间，使上行信号到达基站的时间保持同步，从而降 低码间干扰，提高系统容量，减少接收机的复杂度。 同时，还采用低码片速率、时隙动态分配、可变扩频系数和自动功率控制等先进 技术，保证TD-SCDM系统具有突出的特点和良好的性能。 3软件无线电概述 3.1软件无线电的概念 软件无线电（Software Radio〉顾名思义是用现代化软件来操纵、控制传统的“纯 硬件电路”的无线通信。软件无线电技术的重要价值在于 备只是作为无线通信的基本平台 ：传统的硬件无线电通信设 ，打破了有史 ，而许多的通信功能则是由软件来实现 以来设备通信功能的实现仅仅依赖于硬件发展的格局。软件无线电技术的出现是通 信领域继固定通信到移动通信，模拟通信到数字通信之后的第三次革命。 由于软件无线电技术可将模拟信号的数字化过程尽可能地接近天线 ，即将AD转 换器尽量靠近 RF射频前端，利用DSP的强大处理能力和软件的灵活性实现信道分 离、调制解调、信道编码译码等工作，从而可为第二代移动通信系统向第三代移动 通信系统的平滑过渡提供一个良好的无缝解决方案。 <1）软件无线电的定义 软件无线电是将模块化、标准化的硬件单元以总线方式连接构成基本平台，并通过 软件加载实现各种无线电功能的一种开放式体系结构。 <2）软件无线电的特点 软件无线电系统可视为一种特殊的计算机系统，因为它类似于计算机系统，是由硬 件和软件两大平台构成，但软件无线电系统在软、硬件平台以及软硬件构成等方面与一 般的计算机系统也有明显的区别：软件无线电系统的数据处理量大，实时性要求高，有 着和无线电密切相关的射频接口，常常需要采用多处理器，多数据流工作，集计算、控 制、管理和人机界面等于一体。 软件无线电的软件模块由各种算法库组成，通过加载软件算法或是升级软件就可以 实现业务功能的扩张和采用新的通信标准。所以，软件无线电具有充分数字化、灵活多 编程、模块化设计、多频段转换、多业务支持等特点。 综上，软件无线电的主要特点可以归纳如下： a?具有很强灵活性的软件无线电可以通过增加软件模块，很容易增加新的功能； 可以与其他任何电台进行通信，并可以作为其他电台的射频中继；可以通过无线加载来 改变软件模块或更新软件；为了减少开支，可以根据所需功能的强弱，取舍选用的软件 模块。 b?具有较强开放性的软件无线电采用了标准化、模块化的结构，其硬件可以随着 器件和技术的发展而更新或扩展，软件也可以随需要而不断升级。软件无线电不仅能和 新体制电台通信，还能与旧体制电台兼容。这样，既延长了旧体制电台的使用寿命，也 保证了软件无线电本身有很长的生命周期。 3.2软件无线电的体系结构 软件无线电所定义的结构是一个综合概念，它是基于宽带 A/D/A、高速数字信号处
三代移动通信中软件无线电技术研究报告李沙沙
