基于软件无线电的WCDMA和TD-SCDMA一体化接收模块的仿真研究

摘要

第三代移动通信系统(3G)牌照的颁发,标志着我国将由第二代通信系统(2G)时代向3G时代迈进。第三代移动通信有WCDMA,CDMA2000、TD-SCDMA、WiMAX几种不同的标准,不同的通信标准体制具有不同的调制方式及波形,需要使用不同终端进行信号的收发,给用户带来很大不便。虽然3G通信系统的组网能力、移动性、安全性、可靠性等都大大提高了,但各种通信标准的系统之间无法实现无缝通信,现有的任何一种制式的移动终端都还不能真正实现的全球漫游。而且随着现代移动通信的迅速发展,新的通信系统不断出现,产品的生存周期缩短,使得原来以硬件为主的通信系统难以适应这种快速升级换代的局面。软件无线电作为3G通信系统的关键技术,可以用来解决不同标准的系统间的兼容性,满足现代移动通信系统所要求的高度灵活性和升级扩展能力。
　　 软件无线电技术采用通用的DSP硬件平台,通过软件而不是各种不同的硬件电路来完成各种功能。软件无线电突破了传统的无线通信电台功能单一、可扩展性差的硬件的设计局限性。软件无线电能把各种模式的通信业务混合,带来更低的成本容量和覆盖的互换性。利用软件无线电技术研究和设计3G移动通信多模收发系统将能用来解决接收不同标准体制的信号,具有很好的灵活性。目前的双模接收系统都是在同一个模块中内置两套接收单元来接收两种不同模式的信号,造成接收系统体积较大,而且很耗电池。本文设计研究的一体化接收模块考虑利用同一个硬件接收模块接收不同标准的信号,因此具有一定的实际意义。由于无线电电台的设计周期长,必须将实际电路搭建出来才能进行调试。这就意味着如果设计方案选择有误,就会导致整个硬件设计失败。因此对于移动无线电设计的硬件模块进行实现前的仿真设计是非常必要的。
　　 本文从软件无线电和无线通信接收机设计的基础理论入手,分析WCDMA和TD-SCDMA两种不同标准信号的特点和区别,并通过对多速率采样技术、模数转化、数字下变频、数字信号的调制/解调和模式识别技术等进行了分析研究,设计了一种基于软件无线电的能接收WCDMA和TD-SCDMA的一体化接收模块的实现方案。参照无线通信接收机设计的要求和流程,结合设计的一体化接收模块的结构和特点,对系统中的中频数字单元部分的参数分析运算,并对接收模块系统结构的硬件电路实现选择合适的芯片。
　　 最后基于SystemView软件仿真环境,建立接收模块的系统仿真模型框图,对接收模块的射频和中频单元的信号波形、时延进行仿真和分析。通过仿真测验表明,本文设计的一体化接收模块符合通用无线通信接收机的要求。