软件无线电的功率：一种针对功率设计SDR的整体方法(07-100)

　　由于像美国联合战术无线电系统(JTRS)这样的计划，软件定义的无线电(SDR)早已被证实。然而，有许多问题严重地制约着SDR的广泛部署，其中相当重要的问题就是功率。

　　功率是在设计每一个SDR子系统时的主要考虑因素，特别是因为它们要消耗比硬件无线电更多的功率。例如，为了获得预期的无线电通信距离(依赖于链路的状况，典型值为5-10千米数量级)，射频(RF)前端必须具备足够的发射功率。同样，对于靠电池工作的无线电设备，RF前端、调制解调器和加密处理子系统的功耗都直接影响无线电设备的寿命。此外，对由调制解调器产生的热量进行散热的能力直接影响到无线电设备的寿命，并且甚至可能影响到能在机箱中同时处理的通道数，且有更多的影响。

　　因此，降低一个SDR的功率有许多好处，这些好处可能甚至包括通过购买更少的备用电池而降低运营费用。在此，为了获得其中的一些好处，我们谈论的重点将放在降低SDR调制解调器功耗的整体方法上。

　　降低功耗的硬件方法

　　为了降低调制解调器中的功耗，大多数人首先注意的就是在处理过程中的硬件，其中，通常包含现场可编程门阵列(FPGA)、数字信号处理器(DSP)和通用目的处理器(GPP)。区分任何硬件器件的两个功耗源—静态功耗和动态功耗—是至关重要的。静态功耗是一个已加电但不活跃的器件所消耗的固有功率，由晶体管的电流泄漏所控制。另一方面，动态功耗是由活跃使用的器件所消耗的功率，该功率受到若干变量的影响，包括电源电压、对外部存储器的访问次数、数据带宽等等。检测两种类型的功耗是至关重要的，特别是在无线电设备具有一个通常接收比发射更长的占空周期的情形下。在GPP和甚至DSP的情形下，像频率调节、电压调节和电源关闭模式这样的电源管理功能已经变得日益普遍。然而，关于FPGA又是什么情况呢?

　　图1 用于降低SDR功耗的一种真正的整体方法要采用来自每一个象限的多种技术。

　　有许多方法可以用来降低FPGA中的静态或动态功耗，其中许多方法不是可以同时应用的。一些降低静态功耗的方法包括三极栅氧化层电源门控。