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SDR論壇呼籲統一認知無線電標準

上網時間: 2006年06月14日     打印版  Bookmark and Share  字型大小:  

關鍵字:SDR  軟體定義無線電  認知無線電  長期演進  LTE 

在短短五年之內,行動電話就會結合能夠靈活搜尋和使用可取用頻譜的軟體定義無線電(SDR)功能。然而直到今天,業界仍然缺少一種處理動態頻率分配的標準,而且正期待類比元件能取得突破性進展,以便使SDR技術真正實用化。

在近期於舊金山舉辦的SDR論壇上,TI先進無線架構部門經理Bill Krenik在專題演講中指出,到2010年採用長期演進(LTE)標準(LTE即將制訂,目前正由3GPP起草)的行動電話將可支援高達100Mbps的數據率。這些電話可能還必須支援多達8種頻譜、5種調變方式和5種存取程式碼。

“不難看到,這些產品需要在不同頻段上接取10到12種空中介面。這迫使我們做出調整。”Krenik表示。他呼籲隨著SDR中RF的進步,業界應該擁有統一的認知無線電產業標準來支援這些產品。

認知無線電是一個涵蓋性術語,它指的是能夠感知、學習和適應變化條件,以及可動態分配所使用無線電頻率的系統。SDR是透過將訊號處理進一步數位化處理這些任務的一種實現方法。

SDR論壇成員的報告中強調的事實是:SDR的系統和晶片架構,以及對SDR和認知無線電的監管體制,現在都還處於早期開發階段。

LTE電話需要的頻寬是現有手機的100倍以上,但是現在即使超過20倍都不太可能。“因此認知無線電將成為關鍵。”Krenik說。現在的問題是,研究者們並未能關注動態頻率分配中的近期問題,他在論壇中指出。

“儘管目前已在認知無線電方面完成了許多複雜且出色的工作,但我認為目前最大的問題是在未來的五年內仍很難看到其投入市場應用。”Krenik表示,“在TI,我們很希望看到在公司、政府以及大學的共同努力下,一個新標準的誕生。這樣的標準才是健康的,才具備被市場接受的真正潛力。”

分散的論壇

現在,各式各樣的產業組織都在研究認知無線電,但卻沒有一個有能力和野心來組織整體工作。SDR論壇的目的就是解決SDR和認知無線電問題,但是看起來卻缺少眾多一線晶片和系統廠商,以及政府的積極參與。大約90人參加了本次的季會,其中有三分之一是首次參加該論壇。

許多主要的晶片和系統製造商,包括Alcatel、ADI、易利信、飛思卡爾和諾基亞都不是論壇的成員。事實上,Krenik的演說雖象徵著TI的首次參與,但TI卻也不是該論壇的成員。

多達20家一線日本電子廠商代表在2004年下半年由於對該組織的管理表示不滿,而相繼退出論壇,日立國際電氣技術顧問兼SDR論壇亞洲代表Takuzo Fujii表示。“論壇成員中沒有開發晶片的大公司,這是一個大問題。”Fujii認為,“日本在EDGE射頻收發器" target=_blank>GSM上犯了一個大錯誤(沒有盡早參與),而他們可能將在SDR上重蹈覆轍。”

前SDR論壇主席Mark Cummings目前仍在積極領導工作小組,他指出,其實許多大公司加入了工作小組,另外也有一些公司在不同程度上參與和觀察,但是許多公司為了保護他們的知識產權都保持低調。

General Dynamics Decision Systems公司首席科學家Bruce Fette是該論壇的技術委員會主席,他透露像英飛凌這樣的晶片製造商已經加入論壇,而且英特爾和微軟也派代表參加了本次會議。“現實情況是,我們的工作對於半導體實現來說,至今還未能像對於無線電網路架構一般投注更多關注。”Fette說。

而IEEE也盡力以各方的努力來解決SDR面臨的難題。最新成立的P1900工作小組,就正著手分析許多與認知無線電有關的干擾問題;802.19工作小組在研究免授權頻段下不同無線電網路共存時可能會觸及認知無線電的問題;而802.22和802.11工作小組則分別研究700MHz和Wi-Fi網路的動態頻率分配問題。

為了鼓勵更廣泛的討論,IEEE去年秋天舉辦了動態頻譜分配網路的新會議Dyspan。該會議在美國馬里蘭州巴爾的摩市召開,但時間上僅比SDR論壇的洛杉磯年會提前一週,這樣的時間衝突對SDR論壇的領導地位也導致了負面影響。

然而,許多公司的主管在兩個組織中都扮演著積極角色,並認為Dyspan是一個不錯的論壇,因為它聚集了高水準的經濟學者、規章制訂者與技術人員。“它讓不同領域的人坐在一起想辦法,但它並不是一個標準組織。”新創企業Vanu公司的CTO John Chapin表示,該公司在兩個組織中都很活躍。

無論在何種場合,許多有關認知無線電的基礎架構決策仍在推敲衡量之中。

SDR論壇已經起草了一份端到端的可重配置網路概念。最近,它剛獲得了2,300萬美元的資助,用於使部份概念導入下一個開發階段。來自14個國家的32個組織均參加了此項活動,其中包括華為、諾基亞、松下和東芝。

SDR論壇已經協助開發了軍用軟體通訊架構。但是Vanu的Chapin認為,仍然迫切需要定義系統介面和作業管理參數的相應商業化產品。在本次的SDR論壇上,一位來自Virginia Tech的研究人員表示,SDR應該以硬編碼演算法實現還是作為一種由適應知識庫引導的‘推理引擎’(reasoning engine),仍然是個頗有爭議的問題。“現在還不是對技術進行二選一的時候。”研究員David Maldonado說。

系統也需要一種標準語言來彼此對話,以便能夠重新配置以達到最佳化通訊,enVia II公司的總經理Cummings表示。“我們擁有一些可能的原型,而且正收集描述無線電鏈路上每個部份的數據。”他說。

“但是行動電話設計中真正的挑戰在RF前端,”TI的Krenik在論壇中表示,“在該領域我們還沒有解決方案。我們必須處理許多連接到天線的外部濾波器和多工開關。我們希望看到該領域的創新,以便獲得更高水準的可重配置能力。”

F1:柏克萊分校描述的三通道認知無線電

一些新創企業正尋求以微機電系統(MEMS)為基礎的解決方案,而現有企業也正使用較為傳統的方法將分離式元件封裝在晶片級的模組中。Krenik推測,或許在採用32奈米製程節點或更小節點後,AD轉換器擁有的採樣速度和顆粒度或許能夠直接與行動電話的低噪音放大器相連。

“目前恰好缺乏高度可調的無線接收裝置。”Vanu的Chapin表示,其新創公司主要是在多頻段軟體定義蜂巢式基地台中採用了多個固定頻段的無線電設備。

來自加州大學柏克萊分校(UCB)的研究人員展示了其Corvus架構內部的一系列想法,該架構為認知無線電定義了實體層和鏈路層。它使用三通道結構,並需要在AD、電壓控制振盪器和鎖相環部份進行大量工作。

其實目前存在一些主要針對軍用的可調無線接收裝置,但是價格非常昂貴。Nova Engineering公司正考慮將其3,000美元的軍用無線電接收裝置Stingray開放給商用與學術研究。Stingray裝在6 x 3 x 1英吋卡上,跨越頻段在200MHz到2GHz之間。該公司希望更佳的元件整合能夠使該子系統的成本最終降低到1,500美元。

同時,加州大學洛杉磯分校(UCLA)所衍生出的Silvus通訊系統公司也已經開發了針對可調諧無線電實體層晶片的VHDL程式碼,可以在賽靈思的Virtex-II FPGA上執行,目標瞄準802.11n應用以及原型研究。目前,該公司正與UCLA研究人員就認知架構進行密切合作。

TI發展藍圖

TI已經開發了一系列未達到完全軟體定義的數控無線接收裝置,Krenik介紹。這些產品包括與Nokia合作開發的單晶片四頻段基頻處理器、整合功率管理和電池介面的單晶片藍芽元件,以及TI即將推出的Hollywood DVB-H調諧/解調器,後者包括裝在1cm2大小模組中的功率管理、類比、記憶體和CPU特性。

“我們不稱其為SDR。它是數控無線電,其原理也反映出我們向SDR的轉變。”Krenik說。

大家都認為TI採用相同的架構來開發UMTS、Edge以及其它關鍵的空中介面,這完全正確,Krenik說。“一旦我們在該技術上有一整套無線接收裝置,那麼下一步就是看我們如何將它們結合。”他補充說。

藉由結合RF和類比元件,TI將逐步轉向SDR。“我們將向SDR發展,因為除此外別無它法。但是無論我們做什麼,我們的挑戰都在RF前端。”Krenik說。

作者: 麥利




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