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    SDR结构设计的器件选择策略

    发 布:2018/10/11 9:59:14查 看:110

    ASICFPGADSP的应用领域呈现相互覆盖的趋势,使设计人员必须在软件无线电结构设计中重新考虑器件选择策略问题。本文从可编程性、集成度、开发周期、性能和功率五个方面论述了选择ASICFPGADSP的重要准则。

     

     

      软件无线电(SDR)结构一?#21271;?#35748;为是基站开发的灵丹妙药,而随?#29260;?#36866;应新协议的能力不断增强,软件无线电结构已被一些设计人员视为在单个基础架构设计中支持多种无线协议的重要解决方案。

     

      直到最近,软件无线电仍然只是大多数通信系统设计人员的规划蓝?#32423;?#24050;,但这一局面正迅速得到改观。随着3G无线业务的日趋临近,设计人员又对在基础架构设计中实现软件无线电结构产生了浓厚的兴趣。

     

      实现软件无线电

     

      传统的无线基础架构设计可采用ASICDSPFPGA器件的组合加以实现。在这些设计中,ASICFPGA通常负责处理高级编码机制,如Reed Solomon编码、Viterbi编码及Rake接收机,而DSP则负责语音编码及其他语音处理任务。

     

      在由传统的无线架构设计转向软件无线电设计的过程中,DSPFPGAASIC之间的功能划分也在发生变化。ASIC逐渐提供更多的可编程功能,而DSPFPGA则开始具备ASIC的传统处理功能,三者之间的界限正变得日益模糊。因此,当设计人员设计软件无线电?#20445;?#20182;们发现已很难划分ASICDSPFPGA三者之间的功能界限。

     

      现在设计人员必须耗费相当多的精力来权衡下面一些问题:传?#25104;?#30001;ASIC实现的功能能否由FPGADSP更好地加以实现?或者传?#25104;?#30001;DSP实现的功能是否由FPGAASIC实现更为合适?因此问题的核心是如何制订出正确的选择准则并对每种处理方案进行?#34892;?#30340;评估。

     

      准则选取

     

      在选择任何准则之前,有必要给出软件无线电的精确定义。在?#35013;?#21508;处,开发人员可为软件无线电结构的构成给出许多不同的定义,将软件无线电定义为“在较大频率范围内,能对目前已有的以及将来会出现的诸多调制技术、宽带及窄带操作、通信安全功能(如跳频)和信号波形等的标准要求进行软件控制的无线电”。

     

      历史上,采用单个空间接口标准设计的喷气式飞机中已经实现了数字无线系统,该设计在考虑成本的基础上(见图1),使用了?#25105;?#21487;编程器件对系统进行评估。而在软件无线电中,无线电的每个主要功能器件(包括射频收发器)都具备在空中进行重配置以支持多种空间接口标准的特性。

     

     

     

      可重配置特性要求软件无线电改变设计人员需要考虑的准则。由于?#30475;?#29702;能力在当前的2G无线环境中占据主导地位,可编程功能也逐渐成为软件无线电设计应用的焦点。

     

      总之,当选择ASICFPGADSP?#20445;?#35774;计人员应当考虑以下5个重要的选择准则。1. 可编程性:对于所有的目标空间接口标准,器件均能重新配置以执?#20852;?#26399;望的功能。2. 集成度:在单个器件上集成多项功能,由此减小数字无线子系统的规格并降低硬件复杂度的能力。3. 开发周期:开发、实现及测试指定器件的数字无线功能的时间。4. 性能:器件在要求的时间内完成指定功能的能力。5. 功率:器件完成指定功能的功率利用率。

     

     

     

      上述准则中的任?#25105;?#26465;都会对设计人员选择DSPASICFPGA产生直接影响。

     

      可编程性

     

    DSPFPGA可轻易地进行重配置,以实现软件无线电设计的各种功能。现有的通信ASIC虽然可以?#31995;?#30340;成本提供更好的性能,但提供的可编程能力非常有限。

     

      问题的关键是,在诸多的无线ASIC中是否有一种适合于特定要求的数字无线产品。在纯软件无线电结构中,显然没有一种ASIC具有这样的功能,但?#23548;?#19978;也只有很少的数字无线设计需要这样高的灵活性。因此软件无线电产品开发的关键步骤就是确定系统每项功能所需的可编程特性,并确定现有的ASIC是否可以提供这项功能。

     

      确定器件的处理功能可通过既支持W-CDMA也支持GSM的基站收发器结构?#27492;得鰲?#30001;于W-CDMA采用了扩频通信技术,因此许多用户可共享一条射频(RF)信道。在上行链路1,9201,980MHz之间和下行链路2,1102,170 MHz之间,W-CDMA信号在每条信道中占据5MHz的带宽。

     

      另一方面,在GSM系统的每条射频信道中,窄带TDMA技术一般只支持8个用户。在上行链路890915MHz之间和下行链路935960MHz之间,窄带TDMA的每条信道占据200kHz带宽。

     

      为了在软件无线电结构中?#34892;?#22320;兼顾上述标?#25216;?#30340;差异,中频(IF)处理器的数字上行转换器和下行转换器都必须提供可编程的信道选择、滤波器配置和采样比调节。

     

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