美國馬薩諸塞州諾伍德的ADI公司正在開發(fā)無線本地環(huán)路技術(shù)

美國馬薩諸塞州諾伍德的ADI公司正在開發(fā)無線本地環(huán)路(WLL)技術(shù)，該技術(shù)將取代辦公室中的有線PBX電話。該系統(tǒng)將包括您辦公樓或制造工廠中的蜂窩基站，以及能夠接收和廣播對(duì)話的天線。“從本質(zhì)上講，”通信工程師兼營銷經(jīng)理魯珀特·貝恩斯說：“你可以帶著你的辦公室電話去見你，或者到自助餐廳或者大樓里的其他任何地方。”

通過ATX，您將學(xué)習(xí)如何在智能制造中實(shí)現(xiàn)投資回報(bào)率以及在制造業(yè)領(lǐng)域保持領(lǐng)先地位的其他方式。與450多家供應(yīng)商會(huì)面，了解虛擬和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)在制造業(yè)中的作用。學(xué)到更多!

該技術(shù)基于DECT(數(shù)字歐洲無繩電話)標(biāo)準(zhǔn)，已被海外約100,000名用戶使用，但尚未在美國使用

松下公司還開發(fā)了將辦公室電話轉(zhuǎn)為手機(jī)的技術(shù)，反之亦然。其BusinessLink個(gè)人通信系統(tǒng)包括一個(gè)支持PBX系統(tǒng)的交換機(jī)。“我們將電路重新引導(dǎo)至我們的開關(guān)并將其與無線手機(jī)相關(guān)聯(lián)，”工程師John Avery說。結(jié)果：您可以將辦公室電話帶出大樓，然后轉(zhuǎn)換為手機(jī)。回到大樓，它又恢復(fù)到普通的辦公室電話。

這些只是無線通信領(lǐng)域的眾多突破中的兩個(gè)，它們催生了“虛擬”辦公時(shí)代 - 使您的汽車和家庭成為傳統(tǒng)四壁和地毯辦公室開展業(yè)務(wù)的有效場所。

下一代無線產(chǎn)品提供更快的處理速度，更高質(zhì)量的圖像和聲音，一系列新功能，重量和成本節(jié)省，將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出當(dāng)今系統(tǒng)的功能。波士頓Yankee Group的無線通信專家Samuel May預(yù)測說：“我們幾乎沒有觸及表面。”“大運(yùn)動(dòng)涉及使用創(chuàng)新工程設(shè)計(jì)系統(tǒng)，有朝一日可能會(huì)制定今天的標(biāo)準(zhǔn) - CDA，TDMS或AMPS - 對(duì)用戶透明。您可以在任何地方使用無線技術(shù)，

創(chuàng)新背后的產(chǎn)品將為下一代無線個(gè)人通信系統(tǒng)(PCS)鋪平道路。讓我們仔細(xì)看看能夠?qū)崿F(xiàn)這一目標(biāo)的一些工程技術(shù)。

無線電功能在軟件中。一組通信工程師正在押注一個(gè)新的無線電服務(wù)分支，它不依賴于硬連線。它被稱為軟件無線電，它基于多頻段天線，射頻(RF)轉(zhuǎn)換器，數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)以及中頻(IF)的使用。針對(duì)蜂窩網(wǎng)絡(luò)，軟件無線電架構(gòu)提供了優(yōu)于有線無線電的若干優(yōu)點(diǎn)。

例如，許多用戶可以共享一個(gè)無線電信道，并且對(duì)于多信道用戶來說，可以節(jié)省大量成本?？删幊绦赃€為不同標(biāo)準(zhǔn)之間的更大靈活性留出了空間，并為設(shè)計(jì)人員提供了優(yōu)化無線網(wǎng)絡(luò)的不同方法。

“我們預(yù)計(jì)軟件無線電架構(gòu)將引領(lǐng)設(shè)計(jì)人員進(jìn)入下一代無線通信所需的更高復(fù)雜度，例如PCS，”弗吉尼亞州McLean的Mitre公司的咨詢科學(xué)家Joe Mitola說。“它將被設(shè)計(jì)到基站中，用于集成實(shí)現(xiàn)多媒體所需的模式。”使用語音，傳真，數(shù)據(jù)或多媒體，移動(dòng)軟件 - 無線電終端將直接與用戶接口，而基站將與公共交換電話網(wǎng)絡(luò)接口。

盡管它的名字，軟件無線電實(shí)際上使用了很多硬件。用于典型系統(tǒng)的構(gòu)建塊包括：電源，天線，多頻帶RF轉(zhuǎn)換器，具有板載A / D / A /轉(zhuǎn)換器的芯片，通用處理器，以及用于執(zhí)行無線電功能的存儲(chǔ)器。那么，為什么稱它為“軟件”無線電?“一切都是可編程的，”ADI公司的Baines解釋道。“這包括RF頻段，信道接入模式，以及信道調(diào)制和解調(diào)方案。關(guān)鍵是使用可編程組件，如高速DSP和ADC。”

Analog Device的評(píng)估系統(tǒng)由印刷電路板組成，已啟動(dòng)并運(yùn)行。它的尺寸為8.5 x 11.5英寸，包含一個(gè)接收器轉(zhuǎn)換器，一個(gè)數(shù)字下變頻器，以及現(xiàn)成的A / D和DSP評(píng)估板。減少大量硬連線也意味著A / D / A轉(zhuǎn)換器可以放置得更靠近天線，從而大大減少了干擾問題的可能性。

“以前用于穩(wěn)定，放大和過濾信號(hào)的幾個(gè)過程階段被消除了，”Baines補(bǔ)充道。“通過切斷天線和A / D / A轉(zhuǎn)換器之間的所有硬連線，你獲得了更大的靈活性，轉(zhuǎn)換器越接近無線電，你的噪音和失真問題就越少“。

軟件無線電原型的關(guān)鍵組件是Analog Device的新型12位ADC AD9042。采樣率為41 Msps，速度比目前市場上的芯片快60%。它還需要三分之一的能量，單個(gè)+ 5V電源需要575 mW。“該芯片專為寬帶信號(hào)的直接中頻采樣和過采樣而設(shè)計(jì)，”Baines解釋道。“這使其成為滿足軟件無線電嚴(yán)苛要求的絕佳選擇，例如可以理解多種標(biāo)準(zhǔn)的下一代無線基站(AMPS，

該轉(zhuǎn)換器采用具有六位和七位轉(zhuǎn)換器的兩級(jí)架構(gòu)。它基于級(jí)聯(lián)放大器設(shè)計(jì)，無需任何激光微調(diào)或校準(zhǔn)即可實(shí)現(xiàn)12位精度。最近成功的測試包括一個(gè)包含多達(dá)48種不同音調(diào)的寬帶信號(hào)。

跨越障礙。盡管有其優(yōu)勢，但仍存在許多挑戰(zhàn)，這些挑戰(zhàn)阻礙了商業(yè)化軟件無線電的發(fā)展。“這種架構(gòu)所需的ADC和DSP內(nèi)核消耗大量功率，”Mitre的Mitola警告說。“設(shè)計(jì)工程師必須考慮采用更具創(chuàng)新性的方法來保持這些芯片的冷卻。此外，這些系統(tǒng)需要比硬連線系統(tǒng)多十倍的ASIC處理能力。”其他設(shè)計(jì)障礙：設(shè)計(jì)所需的寬帶低損耗天線，以及混合和匹配軟件工具帶來的復(fù)雜性。

即使考慮到這樣的設(shè)計(jì)限制，人們一致認(rèn)為這項(xiàng)技術(shù)在未來的無線鏈路中可能至關(guān)重要。雖然它目前圍繞著基站，但一些專家認(rèn)為軟件無線電最終將進(jìn)入手持設(shè)備，低成本是一個(gè)非常誘人的目標(biāo)。弗吉尼亞州維也納工程研究協(xié)會(huì)負(fù)責(zé)軟件無線電工程的主管約瑟夫肯尼迪預(yù)測說：“我確實(shí)希望能看到適合您手掌的小巧便宜的軟件無線電。”“你可以在那里連接任何空氣標(biāo)準(zhǔn)。”

智能天線。軟件無線電技術(shù)的第一個(gè)應(yīng)用在市場上以800MHz商用移動(dòng)蜂窩無線電頻帶的“智能”天線的形式出現(xiàn)?？夏岬虾退贓ngineering Research Associates的同事將推出一種基于自適應(yīng)天線的高精度信號(hào)定位系統(tǒng)。“這種類型的天線技術(shù)根本無法在硬連線無線電中實(shí)現(xiàn)，”CAPITAL項(xiàng)目負(fù)責(zé)人肯尼迪說。

基本上，系統(tǒng)通過監(jiān)控來自汽車的手機(jī)信號(hào)來跟蹤和分析交通流量。由于蜂窩電話是受歡迎的消費(fèi)產(chǎn)品，因此它們的信號(hào)代表了交通流量的相當(dāng)好的指示。“考慮到技術(shù)選擇，我們認(rèn)為設(shè)計(jì)一個(gè)面向移動(dòng)手機(jī)的信號(hào)定位系統(tǒng)更具成本效益，而不是安裝路邊交通監(jiān)控系統(tǒng)，”Kennedy解釋說。

CAPITAL項(xiàng)目涉及一個(gè)大型機(jī)軟件系統(tǒng)，該系統(tǒng)位于華盛頓特區(qū)的多個(gè)地點(diǎn)。通過比較其到達(dá)不同位置的時(shí)間來精確定位給定的手機(jī)信號(hào)。該系統(tǒng)還使用全球定位系統(tǒng)(GPS)數(shù)據(jù)，以及通過將無線電實(shí)現(xiàn)為軟件算法而實(shí)現(xiàn)的高級(jí)信號(hào)處理功能。

軟件無線電中的天線功能保持活動(dòng)狀態(tài)，掃描頻帶并分析復(fù)雜信號(hào)的性質(zhì)和功率，而不是簡單地接收信號(hào)。通過在其他角度產(chǎn)生“空”功能來增強(qiáng)信號(hào)的接收和辨別，這消除了噪聲。

這些復(fù)雜的信號(hào)處理功能必須從大量的無線電信號(hào)流中挑選出特定的手機(jī)。結(jié)合所有信號(hào)處理定位方法，CAPITAL可以將單個(gè)手機(jī)信號(hào)精確定位到10米以內(nèi)。在該決議中，可以解決單個(gè)車輛及其運(yùn)動(dòng)并統(tǒng)計(jì)分析交通流量。

該設(shè)計(jì)針對(duì)手機(jī)基站，以增加可用頻道的數(shù)量。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，Kennedy指出了智能天線與傳統(tǒng)相位天線陣列之間的主要區(qū)別。“常規(guī)天線使用轉(zhuǎn)向梁或零，設(shè)計(jì)師主要對(duì)增加功率感興趣，”他指出。

肯尼迪和他的項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)不是專注于權(quán)力，而是專注于最大化載波干擾(C / I)比率。“這是相鄰電池的干擾，會(huì)損害當(dāng)今手機(jī)的性能，”他解釋道。“如果你增加C / I，你將在一個(gè)地理區(qū)域擁有更多的頻道。我們還包括多路徑轉(zhuǎn)換，它在細(xì)胞進(jìn)化中起著重要作用。”

目前正在進(jìn)行實(shí)地測試，包括警察和護(hù)理人員服務(wù)，以找到遇險(xiǎn)人員。任何遇到困難的人都可以在撥打緊急電話后立即打開電話;天線將通知緊急車輛確切的位置。

隨著無線網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性，出現(xiàn)了一系列問題，這些問題源于跟上爆炸式市場所需的新標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議。即使對(duì)于專業(yè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)人員來說，了解特定網(wǎng)絡(luò)的性能和行為，然后構(gòu)建基礎(chǔ)架構(gòu)以使項(xiàng)目啟動(dòng)和運(yùn)行，也會(huì)非常耗時(shí)。

設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)。“僅僅為基礎(chǔ)設(shè)施編寫Fortran代碼需要幾個(gè)月的時(shí)間，”華盛頓特區(qū)Mil 3，Inc。的聯(lián)合創(chuàng)始人Marc Cohen說。他的公司為設(shè)計(jì)人員提供了一個(gè)復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)工具集，用于模擬和分析有線和無線通信系統(tǒng)的性能。

Mil 3的產(chǎn)品OPNET基于三級(jí)層次結(jié)構(gòu)，可以更輕松地分析和模擬復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)。這是由科恩的兄弟阿蘭和麻省理工學(xué)院的一名同學(xué)所產(chǎn)生的論文項(xiàng)目產(chǎn)生的。“畢業(yè)后，我們決定將其商業(yè)化，”科恩說。結(jié)果：一個(gè)具有300多種功能的軟件模擬器。客戶名單包括700多家公司，范圍從小型辦公設(shè)備設(shè)計(jì)到快速分組交換衛(wèi)星。

“每個(gè)環(huán)境都有自己的一系列問題，”科恩說。“即使在小型辦公室，你也要面對(duì)大量的信號(hào)干擾和復(fù)雜的傳播問題。如果你在城市，高密度建筑會(huì)產(chǎn)生額外的多徑和反射問題。”

OPNET在X Windows上運(yùn)行，并受SUN，DEC，IBM和Silicon Graphics工作站的支持，為用戶提供了將詳細(xì)的網(wǎng)絡(luò)分析與射頻技術(shù)相結(jié)合的圖標(biāo)和菜單。“在過去，這些問題已被單獨(dú)處理，”科恩說。“通過將它們組合在同一個(gè)軟件包中，您可以更加強(qiáng)大地分析網(wǎng)絡(luò)性能。”

最高層級(jí)網(wǎng)絡(luò)編輯器以圖形方式捕獲網(wǎng)絡(luò)的物理拓?fù)洹?ldquo;你可以創(chuàng)建代表網(wǎng)絡(luò)中不同通信站點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)，”科恩解釋說。“每個(gè)節(jié)點(diǎn)都適合定義其屬性的類，例如交換機(jī)的處理速度，工作站的流量生成速率或網(wǎng)關(guān)的緩沖容量。”

節(jié)點(diǎn)使用多種通信鏈路進(jìn)行通信。對(duì)于無線建模，該公司提供OPNET建模器/無線電鏈路。它包括由NASA開發(fā)的一種功能，用于計(jì)算由六元星歷數(shù)據(jù)集指定的衛(wèi)星軌道。它還考慮了太陽和月球重力，大氣阻力和太陽輻射壓力的影響。

在第二級(jí)，節(jié)點(diǎn)編輯器以圖形方式捕獲節(jié)點(diǎn)體系結(jié)構(gòu)，作為表示硬件和軟件子系統(tǒng)的模塊之間的數(shù)據(jù)流圖。這些模塊分為兩類。對(duì)于專用功能，在菜單上配置流量生成器，發(fā)送器和接收器。在用戶可編程行為模塊中，隊(duì)列和處理器執(zhí)行的功能是用戶指定的。

第三層由流程編輯器組成。它基于狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖，用于支持不同的協(xié)議，應(yīng)用程序，算法或排隊(duì)策略。狀態(tài)和轉(zhuǎn)換以圖形方式定義了響應(yīng)事件的過程的進(jìn)展。對(duì)于每個(gè)狀態(tài)，存在大約300個(gè)函數(shù)的庫，用于實(shí)現(xiàn)應(yīng)用程序的通用邏輯。模擬結(jié)果可以繪制為時(shí)間序列，散點(diǎn)圖，直方圖或概率函數(shù)。

蓬勃發(fā)展的應(yīng)用。需要詳細(xì)網(wǎng)絡(luò)分析的應(yīng)用程序和客戶的爆炸甚至讓Cohen感到震驚。“我們對(duì)工程師為該工具找到的各種用途感到驚訝，”他補(bǔ)充道。

網(wǎng)絡(luò)仿真是COMSAT實(shí)驗(yàn)室(麥克萊恩，弗吉尼亞州)工程師的關(guān)鍵工程工具，該實(shí)驗(yàn)室是未來通信衛(wèi)星技術(shù)發(fā)展的先驅(qū)。“隨著視頻會(huì)議等點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)服務(wù)的迅速出現(xiàn)，對(duì)板載快速分組交換機(jī)的需求不斷增長，”COMSAT的研究工程師DJ Shyy說。“可編程性使我們能夠開發(fā)出準(zhǔn)確的多播快速分組交換機(jī)模型。”在不同的流量模式和負(fù)載情況下檢查交換機(jī)。

Hughes Aircraft Co.還使用該系統(tǒng)開發(fā)用于多媒體戰(zhàn)術(shù)網(wǎng)絡(luò)的智能通信控制器?？刂破髟谕ㄓ每刂聘拍钕录筛鞣N衛(wèi)星和HF通信系統(tǒng)，以提供靈活的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。OPNET不僅可以模擬各種無線電和網(wǎng)絡(luò)特性，還可以作為為Hughes客戶構(gòu)建高級(jí)協(xié)議的開發(fā)工具。

與此同時(shí)，位于弗吉尼亞州亞歷山大市的Adroit Systems公司的工程師使用OPNET對(duì)連接的空地網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行建模。這些網(wǎng)絡(luò)涉及不同的異構(gòu)系統(tǒng)，范圍從局域網(wǎng)(LANS)和廣域網(wǎng)(WANS)到高速TDM RF鏈路。

一切都在籌碼中。為了在如此競爭激烈的市場中競爭，電子公司必須在芯片上加載更多的馬力和內(nèi)存。“設(shè)計(jì)無線市場是不同的球類游戲，”達(dá)拉斯德州儀器公司DSP營銷經(jīng)理Thomas Brooks說。“針對(duì)無線通信進(jìn)行了優(yōu)化的DSP內(nèi)核帶來了最終產(chǎn)品優(yōu)勢，例如OEM的每個(gè)功能具有更高的性能和更低的功耗。”

同樣重要的是，對(duì)數(shù)字技術(shù)的推動(dòng)仍然很強(qiáng)勁。“你可以獲得更多的每個(gè)頻道的呼叫，更多的功能，以及在數(shù)字環(huán)境中更好地控制的隱私和安全功能，”Brooks補(bǔ)充道。“此外，憑借高達(dá)50 MIPS的性能，OEM能夠?qū)P(yáng)聲器電話，噪音消除，語音撥號(hào)和短消息等增值功能融入其中。”

德州儀器目前擁有設(shè)計(jì)芯片，具有更大的存儲(chǔ)器，核心架構(gòu)和智能外設(shè)。“更大的片上存儲(chǔ)器意味著能夠適應(yīng)新的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，并且每個(gè)系統(tǒng)使用更少的組件，”Brooks說。TI的設(shè)計(jì)人員還在DSP，模擬組件和揚(yáng)聲器/麥克風(fēng)之間使用薄型封裝，無縫接口，以更低的成本設(shè)計(jì)更小，更輕的設(shè)備。

摩托羅拉還將推出更多無線專用DSP。最新產(chǎn)品線包括DSP56300。它在3.3V時(shí)的速度為66/80 MIPS。“我們正在為這樣的組件設(shè)計(jì)未來，”摩托羅拉半導(dǎo)體產(chǎn)品公司副總裁兼技術(shù)總監(jiān)Mark Reinhard表示。“遷移路徑將在兩年內(nèi)達(dá)到100 MIPS和1.8V。”

雖然數(shù)字技術(shù)具有靈活性和可編程性優(yōu)勢，將作為關(guān)鍵處理技術(shù)的統(tǒng)治，但混合模式處理的需求使許多公司在市場上保持模擬。TI的混合信號(hào)部門經(jīng)理拉塞爾麥克唐納說：“我們預(yù)計(jì)模擬將至少再存在20年。”目前正在開發(fā)的是新型節(jié)能芯片，高級(jí)射頻電路電話接口電路或ARTIC-136。它將于1996年初上市。計(jì)劃在今年晚些時(shí)候推出GMS基帶接口電路。

ADI公司還希望通過其AD7015吸引混合模式市場。該公司聲稱該設(shè)備是全球系統(tǒng)移動(dòng)通信(GSM)手機(jī)的第一個(gè)完整的3V編解碼器。它集成了所有混合信號(hào)組件：語音頻帶編解碼器，將麥克風(fēng)和耳機(jī)連接到DSP，以及基帶編解碼器，將DSP連接到無線電，濾波器，放大器和輔助轉(zhuǎn)換器。以前的設(shè)計(jì)需要幾個(gè)器件和5V電源。

在創(chuàng)新工程的支持下，這些發(fā)展將在為下一代無線技術(shù)構(gòu)建基礎(chǔ)設(shè)施和動(dòng)態(tài)方面發(fā)揮重要作用。結(jié)果將推動(dòng)無線進(jìn)入下個(gè)世紀(jì)。