软件无线电

4g软件无线电处理器体系结构研究。

移动设备在以一个惊人的速度在全球范围内普及，现已成为人们生活中不可缺少的组成部分。目前世界范围内商用移动通信技术已经进入4g移动通信时代。软件无线电的基本思想是以一个通用、标准、模块化的硬件平台为依托，通过加载模块化、标准化和通用化的软件，实现各种无线通信协议的一种开放体系结构及技术。

1.1 4g主要技术和特点。

4g主要采用mimo—ofdm技术来提升数据处理速率，大大提高了数据处理的需求，同时也对高性能数字信号处理器提出了更高的要求，这些新型dsp的性能要比我们今天所用的通用dsp高出几个数量级。目前这一代的设备都采用数字信号处理器和硬布线加速器组合而成的通用处理器，以提供在毫瓦的功率下每秒十亿次的操作性能，这些处理器不仅效率低难以维护，而且还浪费硅片面积和功耗。与3g相比，4g移动通信系统将具有以下特点：

信息传播速率更快、带宽更宽、多业务完整融合、智能化更高、兼容性能更强、高质量的多**通信等。但是其手持设备的功耗只允许增加3～5倍，面对更高的数据速率、计算复杂性和多样性，对处理器的计算性能需求和功耗限制是dsp处理器设计所面临的两个最重要的挑战。

软件无线电，也称为软件定义无线电，基本思想是以一个通用、标准、模块花的硬件平台为依托，通过加载模块化、标准化和通用化的软件，实现各种无线通信协议的一种开放体系结构及技术，其基本出发点是尽早得到数字信号，再处理器中用相应的算法对得到的数字信号进行处理。由于算法是可以改变的，因此可以在系统中运行不同的算法，以改变调制解调方式、配置发射波形和频率，从而使系统具有更高的灵活性、更宽的适用范围。

针对无线通信算法的研究表明，无线通信中计算密集的数字信号处理算法存在大量的数据并行，并且，数据流具有以下几个特点：一致的方向性、实时流动性和流处理的一致性，所以可以尽可能地采用并行和流线结构进行处理。另外，数据并行方式以及并行的宽度都是在编译时可确定的，因此，在dsp中采用simd技术不存在由于数据对齐而导致的执行效率下降的问题，也不会因为需要支持复杂的可变宽度simd操作而导致结构复杂化。

面向sdr的可编程体系结构。

面向sdr的simd处理器体系结构又可分两大类：窄simd体系结构和宽simd体系结构。而这两类的simd处理器大多又都支持长指令字uw执行，允许存储器访问和算术运算的并发执行。

窄simd体系结构是指simd数据路径上并行通路的个数较少的情况。宽simd体系结构利用多于16个以上的并行数据通路。

软件无线电数字信号处理器结构

软件无线电技术不仅改变了我们的生活方式，给我们的日常生活带来了方便和乐趣，在4g时代下，可以更快捷方便的获取文字、**、**、音频等信息，能够轻松打破时空的局限性；在军事通信、电子对抗、导航系统和天基信息系统中也拥有广阔的应用前景，未来的战场是以数字化部队为主导的数字化战场，对实时信息的依赖程度越来越高，因而对信息传输的要求越来越高，要求信息传输速率更高、实时交换的数据量更大，信号带宽更宽、保密性更强、可靠性更好。以命令、控制、计算机、通信、情报、杀伤、预警、侦察为核心的网络中心战，把信息系统与**系统相铰链，更要以畅通、安全的通信作为纽带。

尽管国内已经相继开发了面向wimax、lte等4g解决方案，但其核心处理仍然采用国外的一些dsp

芯片。无线电系统软件化设计模式已经在手机基站等无线通信设备上得到广泛应用，但是由于手持无线通信设备对数字信号处理器的面积和功耗有严格的限制，在手持无线通信设备上部署软件无线电尚面临诸多障碍，针对此学术界和工业界展开了广泛的研究。

现有的软件无线电数字信号处理器都不同程度存在以下问题：单一地从体系结构的角度加强处理器的运算能力，而没有从指令集的角度出发，可编程能力差，处理器对外界环境的自适应能力不足；没有对软件无线电的基带处理算法进行一个完整的研究，处理器支持的算法有限；成本过高等。另外，可重构流式处理器通过配置功能单元间的连接通路确定处理器的功能，因此程序流既包含数据流又包含处理器本身的配置流，导致编程模型很难同处理器结构本身解耦，编程难度较大。

而simd面临的困难是如何提高向量执行单元的利用率，如果simd向量执行单元计算簇数量过少，则处理器结构难以达到足够的性能，反之如果计算簇数量过多，当程序没有足够的数据并行度时需要非常耗时的操作进行数据对齐。

结束语目前4g通信在我国已经进入商用阶段，然而4g软件无线电数字信号处理器的发展和优化仍然是研究的重点，通过对4g无线通信主要关键算法的研究，发现以下技术是未来研究和解决的关键技术。

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认知无线电到软件无线电

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