第三代移动通信系统中的软件无线电技术样本

目录摘要 IAbstract I1引言 12TD-SCDMA发展 22.1TD-SCDMA优势 22.2TD-SCDMA核心技术 33软件无线电概述 53.1软件无线电概念 53.2软件无线电体系构造 53.2.1软件无线电硬件平台 63.2.2软件无线电软件平台 73.3软件无线电核心技术 74TD-SCDMA对软件无线电技术需求 114.13G系统中软件无线电国内外研究 114.2软件无线电在TD-SCDMA中功能实现 125软件无线电技术在TD-SCDMA应用 135.1软件无线电与TD-SCDMA不对称数据业务实现 135.2基于软件无线电智能天线技术在TD-SCDMA中应用 135.3TD-SCDMA终端基带模块中软件无线电实现 145.3.1移动终端基本构造 145.3.2TD-SCDMA基带模块硬件方案 165.3.3TD-SCDMA基带模块算法流程 17结论 19致谢 20参照文献 20第三代移动通信系统中软件无线电技术研究摘要软件无线电技术是第三代移动通信系统TD-SCDMA中核心技术之一。TD-SCDMA特有TDD双工模式使得数字信号解决量大大减少，软件无线电把系统功能模块用数字信号解决技术(DSP)实现软件化，实现了系统整体可编程性。两者将互相融合、相得益彰。采用软件无线电技术必然会使拥有中华人民共和国自主知识产权第三代移动通信原则TD-SCDMA具备更强竞争力。本文从3G系统和软件无线电技术发展入手，重点阐述在TD-SCDMA通信系统中软件无线电技术应用。核心词：软件无线电，TD-SCDMA，TDD，DSPSoftwareRadioTechnologyResearchinThirdGenerationMobileCommunicationSystemAbstractSoftwareradiotechnologyisoneofthecoretechnologyinTD-SCDMA，thethirdgenerationmobilecommunicationsystem.ThespecificTDDduplexmodeofTD-SCDMAmakestheamountofdigitalsignalprocessingsignificantlyreduced.Usingdigitalsignalprocessing(DSP)technology，softwareradiomakesthefunctionmoduleofthesystemrealizesoftwareandthesystemprogrammableasawhole.Bothwillbeofmutualintegration，complementingeachother.TheuseofsoftwareradiotechnologywillcertainlymakesTD-SCDMA，thethirdgenerationmobilecommunicationstandard，morecompetitive，whichpossessesindependentintellectualpropertyrightsinChina.Thisarticlestartingfromthe3Gsystemandthedevelopmentofsoftwareradiotechnology，emphasizestheapplicationofsoftwareradiotechnologyinTD-SCDMAcommunicationsystem.Keywords：softwareradio，TD-SCDMA，TDD，DSP1引言随着计算机、通信技术、微电子技术发展，无线通信技术经历了从单工通信到双工通信、模仿通信到数字通信、FDMA到TDMA以及CDMA系统通信、固定通信到移动通信迅速发展历程。但当代无线通信系统仍存在许多局限性：互不兼容各种通信体制并存导致互联困难；不同制式存在导致信源编码与解码、信道调制与解调、加解密、网络合同、通信组网等方式差别；不同频段使用既导致频率资源紧张又导致相邻频道间干扰越来越严重；移动环境动态范畴非优化，导致物理层上解决器不灵活等。软件无线电作为实现通信新概念和新体制，为解决上述问题提供了技术支持。它被视为继模仿和数字技术后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解决技术在无线电通信中应用产物，是当前国内外研究热点。TD-SCDMA—TimeDivision-SynchronousCDMA,时分同步码分多址接入,其中CDMA是CodeDivisionMultipleAccess，码分多址访问技术。它作为当前主流3G原则中惟一由国内自行提出并具备知识产权国际原则，随着3G产业发展日益引起通信行业注重。TD-SCDMA发展和软件无线电技术应用是密不可分，两者融合对变化国内移动通信产业现状，提高移动通信产业自主创新能力和核心竞争力具备十分重要意义。2TD-SCDMA发展2.1TD-SCDMA优势国际电信联盟(ITU)提出第三代移动通信系统ITM-，当前提交了各种技术候选方案，而其中最有影响三种技术方案为WCDMA(涉及日本WCDMA和欧洲UTRA)、美国cdma以及中华人民共和国TD-SCDMA。而TD-SCDMA相对3G其她原则而言，具备其独特优势，因而更为引人注目。在原则比较方面，具备重要优势是:（1）TD-SCDMA采用时分双工（TDD）模式，有效支持不对称业务；（2）TD-SCDMA频谱分派灵活，不需要占用成对上下行频谱，以便频率分派管理部门进行频谱规划；（3）成本低，无收发隔离规定，可以使用单片射频集成电路（RFIC）实现RF收发信机；低码片速率，频谱运用率高；（4）可与移动通信系统兼容。其中TDD是一种通信系统双工方式，在移动通信系统中用于分离接受与传送信道（或上下行链路）。TDD模式移动通信系统中接受和传送是在同一频率信道即载波不同步隙，用保证时间来分离接受与传送信道；而FDD模式移动通信系统接受和传送是在分离两个对称频率信道上，用保证频段来分离接受与传送信道。在频率规划方面，国内3G频率规划中1880-1920MHz,-2025MHz以及2300-2400MHz共155MHz频段用于TDD模式，对于FDD模式上下行各分派了60MHz频段，上行占用1920-1980MHz,下行占用2110-2170MHz,共120MHz，从3G频段分派上体现了国家对于TDD模式(即TD-SCDMA)注重。而美国FCC也为TDD模式预留了47MHz频段，TD-SCDMA作为3G原则中惟一使用TDD模式原则将独享这一频段。表1给出了三种3G原则重要技术特性：表1三种3G原则重要技术特性WCDMAcdmaTD-SCDMA信道间隔5MHz1.25MHz1.6MHz接入方式单载波带宽直接系列扩频CDMA多址接入单载波直接序列扩频CDMA多址接入时分同步+CDMA多址接入双工方式FDDFDDTDD码片速率3.84Mchip/s1.2288Mchip/s1.28Mchip/s基站同步方式异步（不需GPS）同步为可选取同步（需GPS）同步（主从同步，需GPS）调制方式QPSK(向前)BPSK

(向后)QPSK(向前)BPSK

(向后)QPSK(向前)BPSK

(向后)帧长10ms20ms10ms切换软切换、频间切换，与GSM间切换软切换、频间切换,与IS-95B间切换接力切换、频间切换,与GSM间切换语音编码自适应多速率可变速率可变速率业务特性适合于对称业务，如语音、交互式实时数据业务适合于对称业务，如语音、交互式实时数据业务特别适合不对称业务由上表可以看出，采用不同双工模式移动通信系统特点与通信效益是不同。TDD模式移动通信系统中上下行信道采用同样频率，因而具备上下行信道互惠性，这给TDD模式移动通信系统带来许多优势。2.2TD-SCDMA核心技术由于TD-SCDMA采用了智能天线、同步CDMA、软件无线电、联合检测等先进技术，使得设备频谱运用率大大提高，系统容量增大，基站射频功率大幅度下降，单基站设备成本减少，系统建设费用下降，因而分摊给顾客费用也随之下降，顾客将得到很大实惠。（1）TDD双工方式TDD能使用各种频率资源，不需要成对频率，便于频率安排；TDD适应不对称上/下行数据速率传播，依照业务量大小可自动调节上/下行时隙宽度，特别合用于IP数据业务；TDD上/下行工作于同一频带，对称电波传播特性便于使用智能天线等新技术，达到提高性能和减少成本目；TDD系统设备成本较低。与FDD相比较，无高收/发隔离规定，可使用单片IC来实现RF收发信机，设备费用比FDD方式减少20%-30%。（2）智能天线技术把天线阵与高速数字信号解决技术相结合，运用波束成形技术为每一条码道提供一种天线波束，能动态地跟踪顾客，拟定其位置。智能天线增益高，可扩大社区覆盖范畴，减少多址干扰，增长通信容量。由于TDD双工方式上/下行链路使用相似工作频率，能充分发挥智能天线优势。（3）软件无线电技术TD-SCDMA终端完全可用软件无线电来实现基带解决，可极大地减少终端成本和功耗，可有效解决专网应用特殊终端专用芯片用量小、价格下不来矛盾，可用软件无线电来满足各种特殊应用需求。（4）联合检测技术把一种时隙中传播各种顾客信号与多径信号一起解决，能精准地解调出各个顾客信号。同步智能天线与联合检测技术综合使用，可减少发射功率，提高接受敏捷度，增长系统容量，减少系统内部干扰，并能有效克服多径传播带来干扰。（5）接力切换技术这也是当前其他3G系统所没有。该系统能运用所获得移动顾客位置信息，实现接力切换，其长处是避免普通软切换过程中所占用大量无线资源及频繁切换，明显提高系统容量和效率。（6）同步CDMA技术自动调节各个顾客发射信号时间，使上行信号到达基站时间保持同步，从而减少码间干扰，提高系统容量，减少接受机复杂度。同步，还采用低码片速率、时隙动态分派、可变扩频系数和自动功率控制等先进技术，保证TD-SCDMA系统具备突出特点和良好性能。3软件无线电概述3.1软件无线电概念软件无线电(SoftwareRadio)顾名思义是用当代化软件来操纵、控制老式“纯硬件电路”无线通信。软件无线电技术重要价值在于:老式硬件无线电通信设备只是作为无线通信基本平台,而许多通信功能则是由软件来实现,打破了有史以来设备通信功能实现仅仅依赖于硬件发展格局。软件无线电技术浮现是通信领域继固定通信到移动通信,模仿通信到数字通信之后第三次革命。由于软件无线电技术可将模仿信号数字化过程尽量地接近天线,即将AD转换器尽量接近RF射频前端,运用DSP强大解决能力和软件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平滑过渡提供一种良好无缝解决方案。（1）软件无线电定义软件无线电是将模块化、原则化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一种开放式体系构造。（2）软件无线电特点软件无线电系统可视为一种特殊计算机系统，由于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普通计算机系统也有明显区别：软件无线电系统数据解决量大，实时性规定高，有着和无线电密切有关射频接口，经常需要采用多解决器，多数据流工作，集计算、控制、管理和人机界面等于一体。软件无线电软件模块由各种算法库构成，通过加载软件算法或是升级软件就可以实现业务功能扩张和采用新通信原则。因此，软件无线电具备充分数字化、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，软件无线电重要特点可以归纳如下:a．具备很强灵活性软件无线电可以通过增长软件模块，很容易增长新功能；可以与其她任何电台进行通信，并可以作为其她电台射频中继；可以通过无线加载来变化软件模块或更新软件；为了减少开支，可以依照所需功能强弱，取舍选用软件模块。b．具备较强开放性软件无线电采用了原则化、模块化构造，其硬件可以随着器件和技术发展而更新或扩展，软件也可以随需要而不断升级。软件无线电不但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使用寿命，也保证了软件无线电自身有很长生命周期。3.2软件无线电体系构造软件无线电所定义构造是一种综合概念，它是基于宽带A/D/A、高速数字信号解决器芯片（DSP）及宽带天线技术，以软件为核心体系构造。移动通信中原则软件无线电构造移动单元应在无线电通信系统构造基本上尽量地把软件应用到系统中去，实现系统整体可编程性，把系统功能模块用数字信号解决技术(DSP)实现软件化。这也引出了设计软件无线电体系构造基本思想，即把宽带模数变换器(A/D)及数模，将整个射频段或中频段进行A/D变换，建立一种具备“A/D-DSP-D/A”模型通用、开放硬件平台，在这个硬件平台上尽量运用软件技术来实现电台各种功能模块。3.2.1软件无线电硬件平台软件无线电系统构造如图1所示。图1软件无线电系统构成框图发射数据源可以是数据、被转换语音或视频数据等；数据源输出数据，通过信源编码后，再进行信道编码；多路访问可使用各种办法，如TDMA,CDMA等；调制某些在不同制式系统有不同调制方式如FSK,PSK,QPSK,DQPSK等应能互相兼容，多路访问和调制某些还涉及定期信息解决，如帧同步、比特同步、码元同步；最后经上变频、A/D转换送至RF前端，由天线发射出去。接受过程与发射过程正好相反。软件无线电通用硬件平台设计普通采用基于VME(原则虚拟机环境)总线硬件构造，支持并行流水线及异种多解决机。常用硬件平台构造如图2所示。图2软件无线电硬件平台框图各某些功能如下：（1）软件无线电射频前端电路重要任务是把接受到信号变换至适合A/D转换器解决信号频率和电平范畴之内。同步把宽带D/A转换器输出信号变换至能被其她电台接受频率和电平范畴。软件无线电构造不同，其射频前端电路构造也有所区别。（2）A/D、D/A转换器用来实现软件无线电模/数和数/模变换。宽带AD变换技术可以使信道共享宽带AD变换器，减少每信道投资。（3）数字下变频器DDC(DigitalDownConverter)是将宽带高速数据流信号变成窄带低速数据流信号,这个过程就是信号抽取，把信号变至基带后，再把数据送给通用DSP解决。数字上变频器DUC(DigitalUpConverter)功能是对输入数据进行各种调制和频率变换，即在数字域内实现调制和混频。（4）DSP等软件用来完毕数字信号解决(由DSP完毕基带信号解决)，完毕各种不同信号调制、解调；依照系统实际需要，在软件中添加各种不同算法，可以完毕特定功能。3.2.2软件无线电软件平台在软件无线电系统中，软件起了决定性作用，软件无线电技术核心是建立一种“A/D-DSP-D/A”公共硬件平台，尽量用软件来实现收发信机（电台）功能，即采用数字信号解决技术，对传送信息抽样、量化、编码、调制变换成已调波射频信号以实现发射功能，对接受信号抽样、量化、波形变换、解调、译码以实现接受机功能。软件无线电不但规定硬件模块化，软件也要模块化。通过不同软件模块和对软件模块编程实现不同波形调制解调、编解码运算、实现不同信号频带宽度、保密构造、网络合同和控制终端功能等，从而可以迅速变化成为不同工作模式电台。软件无线电软件设计采用基于开放系统互联(OSI)参照模型分层软件体系，支持面向对象、开放模块化设计，软件无线电软件模块涉及：a．信号解决软件：信道解决软件，如数字变频软件、数字滤波软件、多速率信号解决软件、空间信道分析软件(最佳发射方向、功率、多径分析等)、信道纠错编译码软件等；信号参数分析软件，如FFT解决软件、小波变换软件、高阶谱分析软件等；信号合成软件，如调制样式辨认软件、最佳调制样式分析软件、调制解调算法软件、扩频解扩算法软件、信源编解码算法软件等；各类软件库，如DSP指令和函数库、无线信令规程库等。b．控制管理软件：软件接口管理软件；底层控制软件；编译连接软件。灵活地应用这些模块，可使构成软件无线电系统具备对传播条件各种自适应能力(涉及频率、功率、速率、以及多径分集等)、各种抗干扰能力(涉及干扰抵消、扩频等)、灵活可变多址方式(涉及FDMA、TDMA、CDMA及其混合等)，顾客需要各种业务(涉及语音、传真、数据及图像等)，以及各种组网和接口能力等。3.3软件无线电核心技术（1）宽带/多频段天线这是软件无线电不可代替硬件出口，只能靠硬件自身来完毕，不能用软件加载实现其所有功能。宽带多频段、多波束天线对软件无线电天线规定工作带宽普通在1MHZ-3GHZ左右，依照天线物理尺寸与信号波长关系，这种宽频段天线按老式办法，采用天线形式无法实现。而实际应用中并没有必要全频段覆盖，只需覆盖不同频段几种窗口，因而可以采用组合式多频段天线。（2）宽带A/D,D/A转换技术依照软件无线电规定，将适合模数(A/D)和数模(D/A)宽带转换器尽量地接近天线，尽量移至RF前端，减少模仿环节，在较高中频乃至对射频信号直接进行数字化。这就规定A/D器件具备适中采样频率和很高工作带宽。为适应复杂电磁环境A/D器件除了要有高速率、大带宽外，还要有大动态范畴，宽带ADC是软件无线电所追求目的，但是带宽越宽，则规定ADC采样率越高，动态范畴越大。一方面，信号动态范畴直接决定了ADC所必要支持辨别率；另一方面，在采样率和辨别率之间存在着平衡。普通采样率越高，辨别率越低。在满足采样率状况下，ADC转换器要实现所规定辨别率是一种技术难点。普通惯用解决方案有两种方式:即并行采样和带通采样。并行采样就是采用各种ADC并行工作办法，每个ADC解决一定子带带宽内信号，这样就可减少对单个ADC采样率规定，从而获得一定辨别率。带通采样是抱负带通信号在低于一定频率和高于一定频率范畴内频率分量为零，只要采样率不低于两倍信号带宽(采样定理)，时域采样就不会导致信号频谱重叠。可见带通采样可较好地减少采样率，但应注意被采样信号最高频率不能超过ADC全功率模仿输入带宽。（3）高速数字解决技术(DSP)DSP是软件无线电核心,它要完毕所有基带解决功能，如信号检测、同步获取、解调等等基本功能，还要完毕加密、纠错、均衡、信号环境评估、信道接入控制、网络管理等功能。在DSP应用中，往往有外部存储器、时钟、逻辑电路相配合。普通DSP应用电路如图3所示。抱负软件无线电系统规定对整个高频波段进行数字化，并且其后续中频解决必要用软件来实现，而这些数据流量大，进行滤波、高频等解决运算次数多，这就规定DSP必要采用高速、实时、并行数字解决器模块或专用集成电路来解决这些数据，但当前DSP无论在功能还是在性能上还不能完全满足规定。例如，对一种带宽为12.5MHz通信信号，以30MHz采样速率进行采样，AD输出数据用一种性能良好FIR/IIR滤波器进行滤波，假使对每个采样值运算100次话，其运算量在3000MIPS,再加上额外开销、控制解决负荷，所规定解决能力是相称高。而当前解决速度最快单片DSP芯片是TI公司C6X系列，其中C62速率为1600MIPS,C67速率为1000MIPS。因而，很难用单片DSP直接解决宽带射频或中频信号。由于实际通信往往是窄带，其信号带宽为几十或几百KHz，GSM为200KHz,CDMA信号为1.25MHz。因而，可以用多速率信号解决技术对采样图3通用DSP应用电路信号进行预解决后，再用DSP来完毕各种功能，这种预HSP50214,HSP50016,GC4014等等，通过预解决后数据流速率可以减少几倍到几万倍，极大地减轻了DSP数据解决压力。固然，也可以运用各种DSP并行解决办法来提高DSP数据解决能力。如果计4片C62芯片相并行工作，其解决速度可以达到6400MIPS。在使用各种解决器时必要采用合理有效办法来连接和协调它们之间工作。例如共享中间成果、程序信息、协调工作内容等。这时，多解决器间通信构造显得尤为重要，往往需要在各种解决器之间采用高速专用数据链路。AD公司ADSP2106X系列芯片就考虑了各种芯片互连问题，它具备很强互连功能，不需要外部任何逻辑电路就可以把6片芯片连在一起，芯片内具有诸各种高速数据链接接口，有公司还推出了内部集成了几种DSP解决核芯片，例如TI公司C40、C80,AD公司ADSP21160等等。下面给出一种多解决器例子。由于ADSP21062具备强大互连功能，因而可以简便地用它构成强大信号解决阵列，来并行解决前端数据。从而解决了在软件无线电中要解决数据量较大，解决实时性规定又比较高问题。如图4所示。（4）高速总线软件无线电系统开放性、灵活性、可重配备和软件升级、更新能力都与总线关于，总线构造和I/O接口是软件无线电系统硬件核心。工业控制原则诸多，如VESA、PCI、ISA、VME总线等。其中VME（VersaModuleEarocard）总线针对多解决器系统设计，具备许多独特长处：a．高速率VME总线支持独立32位地址和32位数据总线，地址空间为4GB，总线带宽为几十MHz。为了提高总线速度，VME合同在数据传播方式上采用了独特终端匹配技术，使总线速率达40Mbps。图4基于ADSP21062多芯片解决阵列b．并行性VME总线和PC机总线最大区别在于其支持多解决器并行解决能力。在单CPU系统中，没有仲裁规定，单CPU占用所有系统总线和中断源，但在多CPU系统中，每个CPU只能遵循一定合同共享系统总线。VME总线提供了4种不同总线申请级别，采用了先进总线仲裁和资源共享技术，可以支持包括多达21个主机(master)大系统。c．实时性VME总线是具备优秀中断解决构造，在其内部采用了独特优先中断总线，可以较好地服务于多CPU分布中断系统。为了获得实时响应能力，VME总线采用仲裁算法，给重要任务分派高优先权，可提高系统实时响应能力。d．可靠性VME总线模板具备优良防震构造和物理特性，可满足工控机和军用规定。因而在软件无线电中，多采用VME总线。4TD-SCDMA对软件无线电技术需求4.13G系统中软件无线电国内外研究当前，软件无线电概念早已从数字电台应用中衍生出来应用到不同无线系统，而在3G系统(基站、手机)中更是但愿可以以软件无线电作为基本平台，同步兼容几种不同3G原则。应用软件无线电技术，3G通信系统可以自动检测接受信号，也可接入不同网络，并且能满足不同接续时间规定。软件无线电技术可用不同软件来实现无线电设备各种功能，可任意变化信道接入方式或调制方式。采用不同软件即可适应不同原则，以构成多模手机和多功能基站，具备高度灵活性。第三代移动通信系统重要目的是要将涉及卫星在内所有网络融合为可以代替众多网络功能统一系统，它能提供宽带业务实现全球无缝覆盖。该系统具备如下特点：（1）提供全球无缝覆盖；（2）提供多媒体业务(速率高达2Mbps)；（3）适应各种业务环境：蜂窝、无绳、卫星移动、PSTN数据网、IP等；（4）具备单一种人通信号码；（5）提供高质量服务、按需要分派带宽；（6）多频多模通用手机；（7）频谱运用率高、容量大；（8）网络构造能适应有线、无线各种业务规定；（9）系统起始配备能充分运用第二代设备，随后可平滑升级。在上述诸多特点中，核心问题是提供不同环境下多媒体业务及提供全球覆盖，因而它规定实现各种网络综合，又适应各种业务环境，且与第二代系统兼容便于升级。对于通信终端而言，它面对是各种网络综合系统，因而需要实现多频多模式终端。软件无线电为通信系统提供一种新型构造，在一种完全可以编程硬件平台上，注入不同软件就形成不同原则移动顾客终端(手机)和基站，从而保证了各种移动设备之间无缝集成。因而软件无线电以其独特优势让世界各国都投入了大量人力物力研究它在将来移动通信中应用。中华人民共和国提交第三代移动通信系统TD-SCDMA相对于cdma和WCDMA而言，在3G原则中处在相对劣势位置，由于将要建立TD-SCDMA通信系统是一种全新系统；cdma通信系统将以原有第二代CDMA系统为基本，实现平滑过渡；欧洲将从既有GSM系统向WCDMA通信系统发展。当前，全球移动通信市场中已存在庞人顾客基本群中，某些顾客将继续使用第一代系统(CDMA和GSM)，某些顾客将选取使用cdma和WCDMA系统，这些既有网络和顾客对于新浮现TD-SCDMA系统来说是相称不利。因而，设计和开发TD-SCDMA通信系统，必要依托灵活、可重构软件无线电平台：一方面可以兼容各种无线原则，体现TD-SCDMA优势；另一方面可以有效规避开发、投资风险。4.2软件无线电在TD-SCDMA中功能实现SCDMA系统基站和终端都采用了高速数字解决器和高速A/D转换器，解决速度高达5000万次/秒，所有基带信号解决和变换都用软件来完毕。在国内TD-SCDMA移动通信技术中，响亮地提出了运用软件无线电技术完毕设计观点。SCDMA(同步码分多址)是一种同步直接扩频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通信技术。其中软件无线电是TD-SCDMA核心技术之一。在SCDMA中软件无线电将实现如下功能：（1）提供一种开放模块化系统构造；（2）智能天线实现；（3）同步检测、建立和保持；（4）D-QPSK差分正交移相键控解调器中载波恢复、频率校准和跟踪；（5）每码道功率检测和发射功率控制实现；（6）接受通道电平检测和接受增益控制；（7）扩频调制与解调，涉及Walsh(沃尔什)码和PN(伪随机)码产生；（8）语音编译码；（9）DTMF(双音多频)及各种信号产生和检测；（10）信道编码、复接和分接；（11）发射脉冲成形滤波；（12）SWAP(互换)信令差错检测；（13）接受信令差错检测；（14）发射通道数字预失真；（15）基站收发信机校准。可以看出软件无线电技术在TD-SCDMA系统中应用是非常广泛，并且只有软件无线电技术才干解决多频多模及网络互通问题。正因如此，软件无线电和TD-SCDMA融合是必然。特别是近几年来软件无线电发展呈现出新趋势，重要体当前体系构造层次化、软件模块化、构造数学分析化、计算机化、网络化、信息安全化等方面。可以相信软件无线电技术将随着技术发展日臻完善，其对TD-SCDMA通信系统推动作用不可预计。5软件无线电技术在TD-SCDMA应用由于TD-SCDMA系统TDD模式和低码片速率特点使得数字信号解决量大大减少，适合采用软件无线电技术在通用芯片上用软件实现专用芯片功能。采用软件无线电技术减少了系统设备成本，提高了系统灵活性，适应多业务环境且与第二代通信系统兼容便于平滑升级。5.1软件无线电与TD-SCDMA不对称数据业务实现TD-SCDMA通信系统可以依照上、下行业务量来自适应调节上、下行时隙个数。实现对不对称数据业务支持，这对于IP型数据业务比例越来越大今天特别重要。TD-SCDMA将5ms子帧分解为7个主时隙和3个特殊时隙：下行导引时隙(DwPTS)、上行导引时隙(UpPTS)和保护时隙(GP)。TS0和TS1分别用作下行和上行链路，其她时隙可以依照转换点灵活配备来拟定期隙类型。TD-SCDMA系统帧构造如图5所示。图5TD-SCDMA系统帧构造软件无线电应用可以使TD-SCDMA系统依照移动终端顾客不同业务需求灵活分派时隙，同步软件算法可以高效、可靠地保证时隙分派精确性。使得3G不对称数据业务(移动Internet接入、IP多媒体域业务、流媒体业务等)获得更高运用率。5.2基于软件无线电智能天线技术在TD-SCDMA中应用TD-SCDMA原则采用智能天线新技术以及波束形成算法，通过对N个复加权矢量天线输出信号进行加权解决，得到M个不同指向窄波束，从而实现空间分离，提高输出信噪比，有效地提高TD-SCDMA系统抗干扰能力，改进通信质量。图6描述了一种具备智能天线、工作于TDD方式CDMA基站示意图。图6智能天线示意图智能天线中多波束形成可以采用模仿办法实现也可采用数字办法实现。随着微电子技术和高速数字信号解决（DSP）技术迅速发展，多波束形成数字办法实现已成为主流。数字办法实现不但具备构成构造简朴，成本相对较低，可靠性高等长处，并且具备更高灵活性和功能扩展性。因而，TD-SCDMA通信系统中智能天线应用由软件无线电平台中数字信号解决某些来完毕，使用1片或多片高速DSP，采用波束形成算法，完毕最后数字波束形成。同步，智能天线算法也在不断发展和优化，软件无线电特点可以在不增长系统成本状况下，保证算法灵活和不断升级。5.3TD-SCDMA终端基带模块中软件无线电实现5.3.1移动终端基本构造（1）社区制社区制是将整个通信服务区划分为若干个社区，每个社区半径为2-10km，每个社区设立一种基站负责与社区内移动顾客通信。社区基站与移动互换中心相连，通过移动互换中心来控制各种基站协调工作，满足服务区内每个移动顾客通信规定。（2）基本构造在第三代移动通信系统中，移动终端发展方向就是要发展一种建立在软件无线电技术基本上双模或多模终端，使其可以满足在不同网络中使用需要。而软件无线电中基带数字信号解决某些恰恰能实现这一目的，其核心是采用一种通用DSP硬件平台并通过软件方式来实现各种功能。由于微电子技术限制，DSP芯片解决能力尚无法完毕中频某些解决，但在通过DDC下变频之后，可由DSP完毕整个基带某些解决。移动通信终端如图7所示。图7移动终端典型构造图7中RF某些完毕无线信号收发功能，模仿基带（ABB）某些完毕A/D和D/A变换及控制接口等，数字基带(DBB)某些则完毕移动通信系统通信合同软件运营，实现其各种功能。数字基带某些基本体系构造是以各种可编程解决器为基本。基带DSP资源必要同步支持实时通信与顾客交互式多媒体应用。因而，为了解决大量数据，系统对DSP芯片MIPS消耗将大为增长，达到400MIPS以上。通信时，依照解决器MIPS负荷与环境需求不同，可采用各种DSP芯片。此时，DSP将不再是一种固定嵌入式解决器，它将开始呈现出许多类似于通用解决器特性。它规定具备诸如超高速指令缓冲存储器和内存管理单元等功能，并且，为了实现动态任务管理，它还需要一种实时操作系统。在增长了大量解决资源后，为了减少系统功耗，必要设计合理终端体系构造。一方面，要使解决资源和算法相适应，在需要混合使用通用型MCU和DSP资源时候，应当让DSP完毕信号解决任务，并用MCU完毕控制任务；另一方面，可以将DSP芯片与附加、可编程协解决器一起使用，既提高系统效率，而又不失灵活性。（3）以DSP为核心软件无线电硬件平台作为移动通信终端重要特点：a．硬件耗费低。由于各种信道基站可以建立在相似基本设立硬件上，这样就简化了设计过程，减少了生产和维护费用。b．软硬件升级简朴。当合同变动或是加入一种新功能时，只需要对新软件进行下载，减少了维护和更新费用。硬件升级也比较简朴，只需要将具备新功能插板插入底板中而不需要变化既有设备。c．通用性强。以DSP为核心软件无线电构造支持所有重要合同。该硬件平台为所有通信合同提供了统一平台，而不必为某个特殊合同设计专门平台。5.3.2TD-SCDMA基带模块硬件方案DSP芯片TMS320C5510具备很高性能，其理论定点运算能力为400MIPS,是功耗最低DSP之一，功耗低于25mw。因而，可以采用多块TMS320C5510芯片并行解决办法来实现TD-SCDMA基带模块。基于DSPTD-SCDMA软件无线电功能模块，如图8所示。TD-SCDMA功能模块DSP硬件构造重要由2片DSP,2片FPGA和接口适配电路、主控制器MCU、SRAM、FLASH等构成。DSP完毕物理层基带解决，2片TMS320C5510分别并行解决上行、下行基带信号；运用1片FPGA实现社区初搜、下行同步，1片FPGA与下行DSP共同实现联合检测算法；MCU完毕高层信令解决及人机接口、数据打包/拆包解决等。每片DSP通过EHPI和McBSP串口与主控MCU相连，其中MCU通过EHPI来控制DSP上电自举，McBSP串口用于正常工作时在DSP与MCU之间传送话音数据和信令，DSP以中断方式通过EMIF口向数据缓冲Buffer区中写入或者读取数据，射频前端I/Q路数据通过A/D和D/A器件与接口适配器相连，数据缓冲Buffer区与接口适配器通过数据总线互相通信。此外，在硬件构造中采用了基于全局存储器多解决器并行解决技术，它可以加快数据解决速度，统一地址空间和专用控制操作简化了存储器访问和解决过程。图8TD-SCDMA基带模块软件无线电硬件构造5.3.3TD-SCDMA基带模块算法流程（1）移动终端定位并建立同步先来描述基带信号解决过程，刚开机时，终端并不懂得自己所在社区所使用频点，DwPTS时隙重要用于终端迅速地进行社区初搜和同步，其构造如图9所示。图9DwPTS时隙构造TD-SCDMA系统中一共有32个不同SYNC-DL码，用于区别不同基站。在整个一帧数据中，通过每个SYNC-DL码与接受DwPTS信号进