在短短五年之内，蜂窝电话就会结合能够灵活搜索和使用可用频谱的软件定义无线电(SDR)。然而直到今天，业界仍然缺少一种控制动态频率分配的标准方法，而且正在等待模拟器件取得突破，以便使SDR技术真正实用化。

在近期于旧金山举办的SDR论坛上，TI先进无线架构部的经理Bill Krenik在其主题演讲中指出，2010年采用长期演进(LTE)标准(即将制定，目前正在由3GPP起草)的蜂窝电话将支持高达100Mbps的数据率。这些电话可能需要支持多达8种频谱、5种调制方式和5种接入码。

“不难看到，这些产品需要在不同频段接入10到12种空中接口。这迫使我们做出调整。” Krenik表示。他呼唤随着SDR中RF的进步，业界应该拥有统一的认知无线电行业标准来支持这些产品。

认知无线电是一个涵盖性术语，它指的是能够感知、学习和适应变化条件，并动态分配所使用无线电频率的系统。SDR是通过将信号处理进一步数字化，部分处理这些任务的一种实现方法。

SDR论坛成员的陈述报告中强调了这样的事实，SDR的系统和芯片架构，以及对SDR和认知无线电的监管体制，现在都仍处于早期开发阶段。

LTE电话需要的带宽比现有手机的100倍还要高，但是现在即使超过20倍都不太可能。“因此认知无线电将成为关键。”Krenik说。现在的问题是，研究者们并没有关注动态频率分配中的近期问题，他在论坛中指出。

“关于认知无线电我认为目前的问题就是，当某些极具才华的复杂工作完成后，五年之内很难看到其产业化。”Krenik表示，“在TI，我们很希望看到在公司、政府以及大学的集体努力下，一个新标准的诞生。这样的标准才是健康的，才具备被市场接受的真正潜力。”

分散的论坛

现在，各式各样的行业组织都在研究认知无线电，但却没有一个有能力和野心来组织全局工作。SDR论坛的目的就是解决SDR和认知无线电问题，但是看起来却缺少众多芯片和系统厂商以及政府的积极参与。大约90人参加了本次的季会，其中有三分之一是参加该论坛。

许多主要的芯片和系统制造商，包括Alcatel、ADI、爱立信、飞思卡尔和诺基亚都不是论坛的成员。事实上，Krenik的讲话标志着TI的参与，而TI也不是该论坛的成员。

多达20个日本电子厂商的代表在2004年下半年继对该组织的管理表示不满后退出了论坛，日立国际电气的技术顾问兼SDR论坛亚洲代表Takuzo Fujii表示。“论坛成员中没有开发芯片的大公司，这是一个大问题。”Fujii认为，“日本在GSM上犯了一个大错误(没有尽早参与)，而他们可能将在SDR上重蹈覆辙。”

前SDR论坛主席Mark Cummings目前仍在积极领导工作组，他指出，其实大批公司加入了工作组，而且另外一些也在进行不同程度的参与和观察，但是许多公司为了保护他们的知识产权都保持低调。

美国通用动力决策系统公司的首席科学家Bruce Fette是该论坛的技术委员会主席，他透漏，像英飞凌这样的芯片制造商已经加入论坛，而且英特尔和微软也派代表参加了本次会议。“现实情况是，我们的工作至今还没有像对无线电背后的网络架构那样关注半导体实现。”Fette说。

而IEEE也在尽职尽责地进行各种努力来解决SDR面临的难题。成立的P1900工作组，就正在分析许多与认知无线电有关的干扰问题；802.19工作组在研究免授权频段下不同无线电网络的共存问题时可能会触及认知无线电；而802.22和802.11工作组则在分别研究700MHz 和Wi-Fi网络的动态频率分配问题。

为了鼓励更加广泛的讨论，IEEE去年秋天举办了动态频谱分配网络的新会议Dyspan。该会议在美国马里兰州的巴尔的摩市召开，仅比SDR论坛的洛杉矶年会提前一周，时间冲突对SDR论坛的领导地位产生了负面影响。

然而，许多公司的执行官在两个组织中都扮演着积极角色，并认为Dyspan是一个不错的论坛，因为它聚集了高水平的经济学者、规章制定者以及技术人员。“它让不同领域的人坐在一起来想办法，但它并不是一个标准组织。”新创企业Vanu公司的CTO John Chapin表示，该公司在两个组织中都很活跃。

无论在何种场合，大量有关认知无线电的基础架构决策仍在推敲之中。

SDR论坛已经起草了一份“端到端”的可重构网络概念。近，它刚获得了2,300万美元的资助，用于将至少部分概念带入下一个开发阶段。14个国家的32个组织以各自方式参加了此项活动，其中包括华为、诺基亚、松下和东芝。

SDR论坛已经帮助开发了军用软件通讯结构。但是Vanu的Chapin认为，仍然迫切需要定义了系统接口和操作管理参数的相对应商业产品。在本次的SDR论坛上，一位来自Virginia Tech公司的研究人员表示，SDR应该以硬编码算法实现还是作为一种由自适应知识库引导的“推理引擎”，仍然是个颇有争议的问题。“现在还不是对技术进行二选一的时候。”研究员David Maldonado说。

系统也需要一种标准语言来彼此对话，以便能够重新配置以达到通讯，enVia II公司的总经理Cummings(监管论坛中此类工作)表示。“我们拥有一些可能的原型，而且正在收集描述无线电链路上每个部分的数据。”他说。

“但是蜂窝电话设计中真正的挑战在RF前端，”TI的Krenik在论坛中表示，“在该领域我们还没有解决方案。我们不得不和多个连接到天线的外部滤波器和多路开关打交道。我们希望看到该领域的创新以便获得更高水平的可重构性。”

一些新创企业正在寻求基于微机电系统(MEMS)的解决方案，而现有企业也正在使用较为传统的方法将分立器件封装在芯片尺寸的模块中。Krenik推测，或许在采用32纳米工艺节点或更小节点后，AD转换器拥有的采样速度和颗粒度或许能够直接与蜂窝电话的低噪声放大器相连。

“目前恰恰是缺乏高度可调的无线接收装置。”Vanu的Chapin表示，其新创公司很典型地在其多频段软件定义蜂窝基站中采用了多个固定频段的无线电设备。

来自加州大学伯克利分校(UCB)的研究人员展示了其Corvus架构背后的一系列想法，该架构为认知无线电定义了物理层和链路层。它使用三通道结构，并需要在AD、电压控制振荡器和锁相环部分进行大量工作。

其实目前存在一些主要针对军用的可调无线接收装置，但是价格非常昂贵。Nova Engineering公司正在考虑将其3,000美元的军用无线电接收装置Stingray向商业用以及学术研究开放。Stingray装在6 x 3 x 1英寸卡上，跨越频段在200 MHz到2 GHz之间。该公司希望更佳的元件集成能够使该子系统的成本终降低到1,500美元。

同时，加州大学洛杉矶分校(UCLA)的派生企业Silvus通讯系统公司也已经开发了针对可调谐无线电物理层芯片的VHDL代码，可以在赛灵思的Virtex-II FPGA上运行，目标瞄准802.11n应用以及原型研究。目前，该公司正与UCLA研究人员就认知架构进行密切合作。

TI的路线图

TI已经开发了一系列未达到完全软件定义的数控无线接收装置，Krenik介绍。这些产品包括与Nokia合作开发的单芯片四频段基带处理器、集成功率管理和电池接口的单芯片蓝牙器件，以及TI即将推出的Hollywood DVB-H调协/解调器，后者包括装在1cm2大小模块中的功率管理、模拟、存储器和CPU特性。

“我们不称其为SDR。它是数控无线电，其原理很好地预示了我们向SDR的转变。”Krenik说。

大家很可能会猜测TI拥有相同的架构来开发UMTS、Edge以及其它关键的空中接口，这完全正确，Krenik说。“一旦我们就该技术有一整套无线接收装置，那么下一步就是看我们如何将它们进行结合。”他补充说。

通过尽可能地结合RF和模拟器件，TI将逐步转向SDR。“我们将向SDR发展，因为除此外别无它法。但是无论我们做什么，我们的挑战都在RF前端。”Krenik说。

作者: 麦利