在CDMA接收中引入軟件無線電的方法，設計了基于軟件無線電思想的CDMA接收機的實現方案。
??? 關鍵詞：軟件無線電，CDMA，數字下變頻，DSP
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1引言
　　軟件無線電（Software Radio）是無線電通信方面的一種新的變革。它的核心技術是用寬頻帶無線接收機代替原來的窄帶接收機，將寬帶的模擬／數字和數字／模擬變換器盡可能地靠近天線，而將電臺的功能盡可能多地采用軟件來實現。軟件無線電的出現，使無線電技術由以硬件為主的時代走向以軟件為主的時代。
　　由于受寬帶天線、高速A／D及DSP等技術水平的限制，實現一個理想的軟件無線電平臺的條件目前還不具備。因此，現在對軟件無線電的研究，一方面集中在上述關鍵技術的研究上；另一方面，更多地是在現有的技術條件下，研究如何最大程度地實現軟件無線電所要求的通用性和靈活性，將軟件化、通用化的設計思想體現到具體的應用中。
　　軟件無線電概念提出以后，引起了各個領域的廣泛關注。軟件無線電的研究已不僅僅局限于最初的軍事領域，它正成為目前民用通信，特別是移動通信領域研究的熱點。由于通信技術發展日新月異，新的制式、標準不斷涌現，使得軟件無線電技術在移動通信系統中有著重要的應用價值。移動通信系統中的基站設備，由于受功耗、體積的影響較小，因而在現有的技術條件下易于采用軟件無線電技術實現其部分功能。
　　CDMA蜂窩移動通信系統以其頻譜利用率高、頻率規劃簡單、發射功率低、抗多徑衰落性能好，能越區軟切換、與模擬系統兼容等優點，引起了人們廣
泛的關注，在移動通信和個人通信的發展史上產生了重要的影響，幾乎所有的專家都認為CDMA將是下個世紀無線通信最重要的多址接入手段。在CDMA接收中采用軟件無線電技術除具有一般軟件無線電系統的優點外，還具有以下特殊優勢：
　 （1）CDMA系統采用碼型來區分不同的信道，所以它可以采用1小區復用，即所有的蜂窩小區都使用同一載波頻率，所有移動用戶共享同一頻段，其射頻／中頻處理模塊無需理想軟件無線電系統所必需具備的處理整個頻帶及靈活提取所需帶寬信號的能力。
　 （2）CDMA系統是容量受限的系統，任何降低干擾的方法都可以提高系統的容量，而基于軟件無線電的CDMA系統，更易于采用最新的抗干擾技術、算法以提高接收設備的抗干擾性能，使得整個系統具有易于升級和擴容的能力。
2接收機設計
　　理想的軟件無線電采用寬帶多頻段天線、高速A／D、D／A轉換器及高速的DSP／CPU完成傳統無線電臺的所有功能。由于受現有硬件發展水平的制約，實現真正的軟件無線電目前還不可能。尤其對于CDMA系統來說，其寬帶特性更增加了后續DSP處理的難度。但是由于CDMA系統中所有用戶共享同一頻帶，因而大大降低了對射頻前端及A／D器件的要求。利用數字下變頻器從采樣數據中獲得接收信號的基帶信號，使得DSP只需對基帶擴頻信號進行處理。在基帶DSP的處理過程中，當同步捕獲完成后，DSP對寬帶擴頻信號的處理只包括解擴運算，而解擴后的信號則可以通過抽取濾波降低信號速率，則后續處理只需對低速率的數據信號進行運算。 　　基于軟件無線電的CDMA接收框圖，如圖1所示。它主要由射頻前端、數字下變頻器、DSP處理板、接口模塊和系統控制器組成。射頻前端接收信號，完成從射頻到中頻的頻譜搬移、信號的正交分解及帶通濾波。在滿足帶通采樣定理的條件下，A／D采樣速率可取為兩倍的chip速率，以降低對A／D器件及后續數字信號處理模塊的要求。系統控制器主要完成系統參數的初始化設置，將DSP處理板解調送出的數據轉換成所需的格式送接口模塊。接口模塊則提供與外部的數據接口。
　　圖2為數字下變頻器的結構框圖。中頻數字化輸入信號通過數字正交混頻，在通過可變化參數正交濾波，提取出所需要的頻段。然后通過低通濾波和抽取濾波，以調整信號定時，產生采樣速率為一個chip速率的兩路正交基帶信號。控制、狀態模塊提供與系統控制器的接口，接收系統控制器發來的控制字并完成對數字下變頻器的狀態設置。 　　數字下變頻器可采用專用的數字下變頻器件，也可以采用可編程邏輯器件實現。對數字下變頻的要求是應具有一定的靈活性和可編程性，例如可以對本振頻率進行調整、實現采樣速率的靈活轉換、定時調整功能及具有可編程的基帶濾波器等等。系統控制器除完成系統的初始配置、提供解調數據與接口模塊相互間的接口外，還因CPU處理速度的飛速發展，可以用來完成一些實時性要求不高的計算。
　　實現基于軟件無線電的CDMA基站接收單元的關鍵在于基帶DSP的處理能力能否實時完成基帶信號的運算。目前單片C6X的處理能力已達1600Mips,而且許多公司已推出了專用于實現軟件接收機的DSP處理板及相應的開發工具,如BlueWave Systems公司的CPCI／C6400和Spectrum公司的Barce lona／ Barcelona67等。目前的窄帶CDMA系統只需利用上述高速DSP處理板，完全可以完成諸如PN碼捕獲 、擴頻信號產生、解擴等高速擴頻信號的運算。而采用DSP實現基帶低速數據處理過程中的解交織、信道譯碼、語音解碼等運算，則已得到廣泛的研究與應用。
　　為了提供高速數據傳輸和廣泛的多媒體業務，第三代移動通信系統大都采用寬帶CDMA技術以提供語音、數據、圖像等多種業務。對于寬帶CDMA系統，目前的DSP器件還難以實現對高速擴頻信號的處理。由于這部分模塊對信號的處理較為簡單且相對固定，可以考慮采用FPGA實現諸如本地PN碼產生、PN碼捕獲及解擴等運算，而將解擴后的低速信號送至DSP進行處理。目前Atmel的AT40K系列及Xilinx的XC6200系列FPGA已具備了動態重構的能力，因而采用FPGA器件實現的模塊保持了一定的靈活性和可升級性。事實上，采用DSP與FPGA相結合的混合體系結構來實現軟件無線電系統，已成為目前軟件無線電研究的一個重要方向。
　　由于目前器件水平的限制，軟件無線電技術只能在移動通信系統的基帶處理部分得到較好的發揮，但這并不意味著這一技術再無其它作為。一方面，可以采用軟件無線電技術和傳統方法結合的方式進行實驗系統的研制，在實踐中發現和解決軟件無線電技術應注意的問題。另一方面，應超越器件水平的限制，進行深入的理論研究，提出新的解決方案和好的算法，為軟件無線電的廣泛應用打好堅實的基礎。
3結束語
　　本文提出了采用軟件無線電技術實現CDMA接收的方案，分析了構成系統的各個模塊的功能，并對在現有技術條件下實現上述方案的可行性進行了探討。
　　為了滿足未來個人通信要求而設計的第三代移動通信系統中，大都采用了寬帶CDMA技術。通過采用DSP器件與FPGA器件相結合的方法，可以在一定程度上實現基于軟件無線電的寬帶CDMA系統，使得最終實現真正意義上的未來個人通信系統成為可能。
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