软件无线电技术在TS8916B中的应用

软件无线电技术在TS8916B中的应用

 

一 前言

自GSM数字蜂窝移动通信系统问世以来，无线通信技术飞速发展，新兴技术不断涌现、应用，测试技术和测试方法随之不断更新发展。随之而来，测试设备和测试平台应不断升级和发展，以适应无线新技术的发展。

 

二 简要介绍TS8916B，以及软件无线电技术

1. TS8916B系统模拟器

TS8916B系统模拟器是由德国罗德-施瓦茨（R&S，ROHDE&SCHWARZ）生产的一套根据GSM11.10测试规范，完成移动手机（MS，Mobile Station）在GSM 900、DCS 1800、以及PCS 1900三个频段上的最终一致性型号认证测试仪表。该仪表是ETSI认可的型号测试平台之一，也是R&S公司目前生产的最先进的测试仪表。TS8916B通过与MS通信，能够产生GSM规范所要求的无线频率、数字和话音信号。

在系统的运行过程中，主数字单元（Master Digit Unit）以菜单驱动的操作方式来管理各种测试的运行，及控制其它所有子系统。所有要求的测试文件、运行结果及测试过程，都能够被存储和打印，以供分析和处理使用。

在GSM/PCN/PCS频段以外的信号、高频信号及专用信号等都由数字单元（DU, Digit Unit）控制高频频率发生器、低频频率发生器、衰减模拟器等来产生。所有这些信号经过RF转换子系统和接口合并，转换和衰减后，提供给MS或CTRC 02。

 

2. 软件无线电技术

从本世纪 70年代开始 ,随着计算机技术、微电子技术、自动控制技术等的发展 ,通信技术发生了很大的变化 ,从模拟通信系统到数字通信系统、从固定通信到移动通信 ,新的通信体制及标准不断提出 ,通信业务范围不断扩大。以移动通信为例 ,第一代是采用ＦＤＭＡ的模拟蜂窝移动通信系统 ;第二代是数字移动通信系统 ,根据采用标准不同又分为ＴＤＭＡ系统、ＣＤＭＡ系统等 ;最近发展起来的个人通信系统 (ＰＣＳ)为第三代 ,它要达到的目标是“任何人在任何时间、任何地点都可以和其他任何人进行通信”。

    通信技术的迅速发展 ,一方面使通信产品的生存周期缩短 ,开发费用上升 ;另一方面 ,新老通信体制共存 ,各种通信系统之间的互联变得更加复杂、困难 ,这在军事通信中尤为突出。近几年来 ,数字信号处理技术不断成熟 ,Ａ/Ｄ、ＤＳＰ器件性能越来越好 ,正是在这样的背景下 ,软件无线电技术应运而生。

 

三 软件无线电技术在测试系统TS8916B中的应用：运行、控制

TS8916B系统内存在两条IEEE控制总线，所有仪表都通过这两条IEEE总线控制。

主数字单元CRTC 02是TS8916B系统模拟器的系统控制器，它采用了AT主板和奔腾处理器，并安装了所有TS8916B的系统控制软件。CRTC 02在系统中扮演了一个基站（BTS cell）的角色，它能在GSM 900、DCS 1800和PCS 1900三个频带内提供两个独立的无线信道。

CRTC 02能检测在MS与网络之间相互通信的任何GSM特征，其中包括语音业务、短消息业务（SMS，Short Message Service）、补充业务（SS，Supplement Service）、数据业务，以及GSM II + 阶段的业务（如GPRS、HSCSD等）。

由于基于稳定的基本硬件平台，而采用了灵活的软件结构，因而通过软件升级，可以不断跟踪GSM标准的完善和业务增加，从而不断升级和增加测试业务。

TS8916B系统中，由CRTC 02实时自动来完成所有信道编码，及Layer 2的信令功能和Layer 3消息的传输顺序。这个详细的过程和顺序控制过程全部由软件（C programs）自动完成。

CRTC 02中消息由专门的编辑器按照GSM总规范GSM 04.08中的编码规则编辑而成。而声音的传输则需通过语音编解码器来完成。有关各信道的编码，及Layer 2信令的功能测试，全是实时进行的。

CRTC 02主要包括四大硬件：数字单元（Digit Unit）、分析单元(Analog Unit)、显示器和键盘。其中数字单元负责系统的信令和测试控制，这也是在许多不同数字信号处理器（DSP, Digit Signal Processor）集成基础上来完成的，各个DSP主要完成信道编码、实时功率控制和频率设定等功能。每一个DSP用来作为语音编/解码器，以采集和处理I/Q样值，或者用来控制如GSM11.10所描述的数字语音接口（DAI，Digit Audio Interface），同时，每个DSP都有链路连接到AU。DU充当IEEE488控制器，它不但能连接到AU，而且能控制IEEE488单线上的其它仪表。

CRTC AU包括系统的RF部分和调制解调器。它通过IEEE总线受到DU的控制，它能合并两个全双工无线信道，这些信道能在GSM、PCN和PCS频段内产生GMSK调制输出信号。

 

四 软件无线电技术在未来移动通信中的发展及应用（3G）

进入90年代以后，人们在努力探寻着第三代移动通信，即未来个人通信系统的实现方法 。所谓个人通信，就是要实现个人终端用户在任何时间、任何地点，可以与任何人以任意方式通信。而目前移动通信的状况是多种标准并存，不同标准采用不同的工作频段，不同的调制方式以及不同的多址方式。由于不同标准的系统各自独立，难以互通，使得移动用户得不到不同标准的系统的支持。这给移动用户的漫游带来很大的限制。而软件无线电是一种最有希望解决这些问题的技术。它可以研制一个完全可以编程的硬件平台，基站和移动台的所有功能均通过软件编程实现，通过注入不同的软件，形成不同标准的移动用户终端和基站，它将能保证各种移动台，各种移动通信设备之间的无缝集成。

在软件无线电中，DSP必须完成以前由硬件完成的工作，如基带处理、调制解调、比特流处理、编码解码、系统频谱监控和信道搜索等。

软件无线电技术在未来移动通信中改变了传统的观念，给移动通信的软件化、智能化、通用化、个人化和兼容性带来深远的影响。

　　移动通信作为无线个人通信的重要业务，具有十分广阔的市场。现在世界上存在着多种移动电话体制，它们各自占有不同的区域，甚至在一个国家或地区也可能有多个系统共存。在未来个人通信时代，也将会存在多种PC标准共存，这对于想一个手机全球通用的用户来说是非常不方便的；另一方面，面对移动电话用户对于拥挤的现状，软件无线电将大有所为。在软件无线电技术的支持下，将多种体制进行综合，开发出新一代移动通信系统，人们可以摆脱终端的束缚，使得一机在手，漫游天下，接受服务，使人类真正实现在任何时间、任何地点，可以与任何人以任意方式通信的全时空信息交换的个人通信。

　　基于软件无线电技术并适应未来个人通信的移动系统应有以下特点：

　　（1）在同一硬件平台上，通过软件的更新兼容现有的各种系统和以后将要出现的各种系统（包括各种体制的蜂窝系统，无绳系统、卫星系统和固定的无线系统环境）。

　　（2）具有自动漫游能力，能在不同系统之间进行智能切换（包括自动检测、参数设备和自动进入）。

　　（3）在公共空中接口的支持下，可以下载软件并进行自身软件更新。

　　（4）工作频带宽，应能在各不同系统的不同频段下工作。

　　（5）具有多址接入能力。

　　（6）支持多种业务，如语音、数据、图像和传真等，并能根据业务流量，信道质量和可利用情况，自动选择合适的传输信道。

　　（7）自动选择通信模式，建立通信链路，采用合适的通信协议和信号格式实现远端通信。自动选择合适的传输模式，根据业务可用性和信号质量选择最佳的通信模式（蜂窝网、卫星通信网等），不需人的干预，自动实现无感觉、无缝隙的通信联络功能。

　　这一通信系统的实现将使业务和服务发生很大变化，使人们的生活方式也随之改变。不久的将来，任何地方，任何时间都可以给任何人提供通话、传真、数据、上网等各种服务，从而使带笔记本电脑到处走的移动办公室的概念成为现实。个人通信可以给用户一个唯一的PIN号，使其和身份证号码，信用卡号码等其它号码一致，银行、商店、海关等系统和通信系统相联，从而实现身份校验，现金支付等功能。

　　软件无线电应用于移动通信领域，将使网络结构发生很大变化。未来的网络是一个统一网络，包括有线网与无线网，它将容纳各种结构、标准和协议，适应各种环境，包括楼内、室外、人密处和人稀处物理环境，以及地面和卫星等不同的传播环境。提供更开放的接口，各种不同的服务提供者提供各种各样的用户服务，并具有用户的服务适应性。它支持网际互联和网际漫游。网络分布式数据库与分布计算支持个性化的应用需求。

　　软件无线电的通用性决定了它的发展将增加系统的灵活性，促使基站和终端成本不断下降，系统更新升级更加方便。

 

五 结论