（通信與信息系統(tǒng)專業(yè)論文）新一代無線通信統(tǒng)一平臺的軟件可重構(gòu)研究.pdf

重慶人學(xué)碩士學(xué)位論文中文摘要 摘要 傳統(tǒng)的無線通信系統(tǒng)的設(shè)計主要圍繞硬件來展開 其產(chǎn)品的開發(fā)和制造也只 是針對專門的標(biāo)準(zhǔn) 這樣的殲發(fā)模式已經(jīng)不能滿足當(dāng)今通信系統(tǒng)的要求 并嚴(yán)重 地阻礙了無線通信技術(shù)的發(fā)展 新一代無線通信系統(tǒng) 應(yīng)該具備通用的硬件平臺 能夠兼容多種通信體制 具有軟件可重構(gòu)的能力 能靈活地根據(jù)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境 動態(tài) 構(gòu)建不同的通信系統(tǒng) 以實現(xiàn)不同通信體制之問的無縫切換 為了解決上述問題 軟件通信結(jié)構(gòu) s c a 應(yīng)運而生 s c a s o 腳a r e c o m m u n i c a t i o na r c h i t e c t u r e 是美軍為開發(fā)未來的戰(zhàn)術(shù)無線通信系統(tǒng)而發(fā)布的 它 作為軟件無線電 s d r 的一種實現(xiàn)方式 為無線通信系統(tǒng)的設(shè)計和開發(fā)提供了詳 細(xì)的規(guī)范 建立了獨立于設(shè)備的結(jié)構(gòu)框架 為了保證軟件和硬件的可移植性和可 配置性 s c a 詳細(xì)定義了無線電系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu) 軟件結(jié)構(gòu) 安全結(jié)構(gòu)以及公共 服務(wù)和配置 基于s c a 的無線通信技術(shù)研究 旨在擺脫傳統(tǒng)的面向用途的設(shè)計思 想 通過一種高度模塊化的通用信號處理平臺 把各種通信裝備提供的業(yè)務(wù)從基 于硬件特性的方式中解放出來 通過裝載不同的軟件來動態(tài)配置系統(tǒng)的功能 實 現(xiàn)系統(tǒng)硬件平臺的通用化 模塊化和軟件的可移植性 從而滿足新一代無線通信 統(tǒng)一平臺的需要 本文描述了s c a 的一些基本的核心規(guī)則 得出了自己對s c a 的理解 結(jié)合 統(tǒng)一平臺 對通信體制識別 核心框架實現(xiàn) c o r b a c o m m o no b j e c tr e q u e s t b r o k e r a r c h i t e c t u r e 的應(yīng)用 波形組件的開發(fā)以及軟件的構(gòu)建等關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了較 為詳細(xì)的闡述 在研究過程中 嚴(yán)格遵循s c a 規(guī)范 采用嵌入式處理模塊與通用 p c 相結(jié)合的架構(gòu) 運用面向?qū)ο蟮乃枷雽ζ脚_軟件的重構(gòu)性進(jìn)行研究 通過 w i n p c a p 開源庫 實現(xiàn)了p c 與嵌入式處理模塊之間的高速數(shù)據(jù)通信 在p c 環(huán)境 下 通過v i s u a lc 成功實現(xiàn)了新一代無線通信系統(tǒng)的接收端和發(fā)射端在g s m w c d m a 和w i m a x 等多種通信體制環(huán)境下的軟件重構(gòu) 最后 給出了研究過程 中所涉及到的部分程序代碼 關(guān)鍵宇 新一代無線通信 統(tǒng)一平臺 軟件通信結(jié)構(gòu) 軟件可重構(gòu) 重慶人學(xué)碩士學(xué)位論文英文摘要 a b s t r a c t t h ef o c u so fd e s i g n i n gc o n v e n t i o n a lw i r e l e s sc o m m u n i c a t i o ns y s t e mi st h e h a r d w a r e a n dt h em a n u f a c t u r ea n dd e v e l o p m e n to ft h ep r o d u c t sa r ei na c c o r d a n c e w i t h s p e c i a l i z e ds t a n d a r d t h i sk i n d o fd e v e l o p m e n tm o d ec a nn o tm e e tt h e r e q u i r e m e n t so fc o m m u n i c a t i o ns y s t e mn o w a d a y s m o r e o v e r i th i n d e r st h ef u r t h e r d e v e l o p m e n t o fw i r e l e s sc o m m u n i c a t i o n t e c h n i q u es e v e r e l y t h e w i r e l e s s c o m m u n i c a t i o ns y s t e mo fn e x tg e n e r a t i o ni ss u p p o s e dt op o s s e s su n i f i e dh a r d w a r e p l a t f o r m b ec o m p a t i b l e w i t hd i f f e r e n tc o m m u n i c a t i o ns t a n d a r d s b es o f t w a r e r e c o n f i g u r a b l e a n db ea d a p t i v et ot h en e t w o r ke n v i r o n m e n tb yc o n s t r u c t i n gd i f f e r e n t s y s t e m sd y n a m i c a l l yt oi m p l e m e n ts e a m l e s sh a n d o v c ra m o n gd i f f e r e n ts t a n d a r d s i no r d e rt os o l v et h ep r o b l e m sa b o v e s o f t w a r ec o m m u n i c a t i o na r c h i t e c t u r e s c a e m e r g e d s c ai sd e v e l o p e db yt h eu s a r m yi nt h ep u r p o s eo fd e v e l o p i n gf u t u r et a c t i c w i r e l e s sc o m m u n i c a t i o ns y s t e m a so n ew a yt or e a l i z es o f t w a r ed e f i n e dr a d i o s d r i t p r o v i d e sd e t a i l e ds p e c i f i c a t i o n s t ot h e d e s i g n a n dd e v e l o p m e n to fw i r e l e s s c o m m u n i c a t i o ns y s t e m a n de s t a b l i s h e st h ef r a m e w o r kw h i c hi si n d e p e n d e n to ft h e h a r d w a r e t oe n s u r et h et r a n s p l a n t a b l ea n dr e c o n f i g u r a b l ec a p a b i l i t y s c ad e f i n e st h e f r a m e w o r ko fh a r d w a r e s o f t w a r ea n ds e c u r i t yi nd e t a i l b a s e do nt h er e s e a r c ho fs c a i nt h eb a c k g r o u n do fw i r e l e s sc o m m u n i c a t i o n i no r d e rt og e tr i do ft h ed e s i g ni d e a o r i e n t e df o ra p p l i c a t i o n w ec a nr e a l i z et h eg e n e r a l i z a t i o n m o d u l a r i z a t i o na n ds o f t w a r e t r a n s p l a n t a b l ec a p a b i l i t yo fh a r d w a r ep l a t f o r mb yt h eh i g h l ym o d u l a r i z e dc o m m o n s i g n a lp r o c e s s i n gp l a t f o r mt of r e et h es e r v i c e so fc o m m u n i c a t i o ne q u i p m e n tf r o mt h e h a r d w a r ec h a r a c t e r i s t i ca n dl o a d i n gd i f f e r e n ts o f t w a r et oc o n f i g u r et o s y s t e m s d y n a m i c a l l y h e r e b ys a t i s f y i n g t h er e q u i r e m e n t so ft h en e wg e n e r a t i o nw i r e l e s s c o m m u n i c a t i o ns y s t e m t h i sa r t i c l ed e s c r i b e dt h es c as o m eb a s i cc o r er u l e h a so b t a i n e di t s e l ft os c a t h eu n d e r s t a n d i n g t h eu n i o nu n i f i e dt h e p l a t f o r mt ot h ec o r r e s p o n d e n c es y s t e m r e c o g n i t i o n t h er e a l i z a t i o no ft h ec o r ef r a m e w o r k a p p l i c a t i o no fc o r b a c o m m o n o b j e c tr e q u e s tb r o k e ra r c h i t e c t u r e t h ed e v e l o p m e n to fw a v e f o r mc o m p o n e n ta sw e l l a ss o f t w a r e sc o n s t r u c t i o na n ds oo n h a v ec a r d e d0 1 1am o r ed e t a i l e de l a b o r a t i o n i n t h er e s e a r c hp r o c e s s f o l l o w st h es c as t a n d a r ds t r i c t l y u s e sc o n s t r u c t i o nw h i c ht h e e m b e d d e dp r o c e s s i n gm o d u l ea n dg e n e r a lp cu n i f y u t i l i z e st h eo b j e c t o r i e n t e d t h o u g h tt oc o n d u c tt h er e s e a r c ht op l a t f o r ms o f t w a r e sr e s t r u c t u r i n g o p e n st h es o u r c e i l 重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文 英文摘要 s t o r e h o u s et h r o u g hw i n p c a p h a sr e a l i z e dp ca n db e t w e e nt h ee m b e d d e dp r o c e s s i n g m o d u l eh i g hs p e e dd a t ac o r r e s p o n d e n c e u n d e rt h ep ce n v i r o n m e n t t h r o u g hv i s u a l c h h a sr e a l i z e dt h en e wg e n e r a t i o nw i r e l e s sc o m m u n i c a t i o ns y s t e m sr e c e i v i n ge n d a n dt h et r a n s m i t t i n ge n di ng s m w c d m aa n dw i m a xa n ds oo nu n d e rm a n yk i n d s o fc o r r e s p o n d e n c es y s t e me n v i r o n m e n ts o t t w a r er e s t r u c t u r i n a n dg i v e sp a r to ft h e r e l e v a n tc o d e sd u r i n gt h er e s e a r c h k e yw o r d s n e wg e n e r a t i o nw i r e l e s sc o m m u n i c a t i o n t h eu n i f i e dp l a t f o r m s o f t w a r ec o m m u n i c a t i o na r c h i t e c t u r e s o f t w a r er e c o n f i g u r a t i o n i l l 學(xué)位論文獨創(chuàng)性聲明 席 人聲明所 呈交 的歪址 士 學(xué)位論文 一麴三叢盈掣旺蝎主也鼉咎糾埏牡醒喙我個人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究 工作及取得的研究成果 盡我所知 除了文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外 論 學(xué)位論文作者簽名 磅吟 導(dǎo)師簽名 簽字日期 簽字日期 洳7 石 4 z 7 6 j 學(xué)位論文使用授權(quán)書 本人完全了解重慶大學(xué)有關(guān)保留 使用學(xué)位論文的規(guī)定 本人完全同意 中 國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 中國優(yōu)秀碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫出版章程 以 下簡稱 章程 愿意將本人的一士學(xué)位論文 翹叢型耋鯔至隨聾幺墮勉避參緲枸芬哥呸 提交中國學(xué)術(shù)期刊 光盤版 電子雜志社 c n k i 在 中國博士學(xué)位論文全文數(shù) 據(jù)庫 中國優(yōu)秀碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 以及 重慶大學(xué)博碩學(xué)位論文全文 數(shù)據(jù)庫 中全文發(fā)表 中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 中國優(yōu)秀碩士學(xué)位論 文全文數(shù)據(jù)庫 可以以電子 網(wǎng)絡(luò)及其他數(shù)字媒體形式公開出版 并同意編入c n l i 中國知識資源總庫 在 中國博碩士學(xué)位論文評價數(shù)據(jù)庫 中使用和在互聯(lián) 網(wǎng)上傳播 同意按 章程 規(guī)定享受相關(guān)權(quán)益和承擔(dān)相應(yīng)義務(wù) 本人授權(quán)重慶大 學(xué)可以采用影印 縮印或其他復(fù)制手段保存論文 可以公開論文的全部或部分內(nèi) 容 作者簽名 紅 導(dǎo)師簽名 z 陽 7 年 月弓日 備注 審核通過的涉密論文不得簽署 授權(quán)書矗 須填寫以下內(nèi)容 該論文屬于涉密論文 其密級是 涉密期限至 年一月一日 說明 本聲明及授權(quán)書蘭吻裝訂在提交的學(xué)位論文最后一頁 易 乙 重慶大學(xué)碩七學(xué)位論文1 緒論 1 緒論 1 1 課題的研究背景 1 1 1 問題的提出 近年來 3 g 技術(shù)逐漸步入人們的生活 4 g 的一些標(biāo)準(zhǔn)的制定也正在如火如 荼地進(jìn)行 當(dāng)新技術(shù)給大家?guī)肀憬莸耐瑫r 我們也慢慢發(fā)現(xiàn)目前的無線通信系 統(tǒng)面臨著諸多困難 系統(tǒng)的設(shè)計主要圍繞硬件來展開 產(chǎn)品只是針對特定的標(biāo)準(zhǔn) 來開發(fā)和制造 每出臺一種新標(biāo)準(zhǔn)都要重新制造新的專用芯片 多種通信體制不 兼容 網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍有限 運營商初期投資過大 擴展升級能力有限等 其結(jié)果 不僅限制了新技術(shù)和新業(yè)務(wù)的使用 而且給制造商 運營商帶來更大的投資風(fēng)險 給用戶帶來諸多不便 同時 由于各國的經(jīng)濟利益 全球標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一又難以實現(xiàn) 標(biāo)準(zhǔn)的種類在不斷增加 造成頻率分配與管理更為困難 需要的頻率資源增加 多頻多模手持機制造困難 成本增加 一般而言 傳統(tǒng)的通信設(shè)各僅能滿足單模式和窄頻段的通信需求 不同通信 系統(tǒng)之間很難實現(xiàn)信息交互 通常只能采用組合式無線電的方式來實現(xiàn) 通過激 活硬件的不同狀態(tài)來完成不同系統(tǒng)之間的切換 這種組合無線電的體系結(jié)構(gòu)需要 不斷的硬件擴展才能支持更多的系統(tǒng) 結(jié)果導(dǎo)致系統(tǒng)尺寸的無限膨脹 另外 隨 著技術(shù)的發(fā)展 用戶不得不因為設(shè)備的 落后 而更換通信設(shè)備 這些問題嚴(yán)重地 限制了用戶對通信業(yè)務(wù)的功能性需求 1 0 1 新一代無線通信系統(tǒng) 應(yīng)該能夠兼容多種通信體制 具有軟硬件可重構(gòu)的能 力 能靈活地根據(jù)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境 通過軟件控制并調(diào)動各個模塊組件 動態(tài)構(gòu)建不同 的通信系統(tǒng) 達(dá)到無縫切換模式的目的 這種無線通信系統(tǒng)與傳統(tǒng)無線通信系統(tǒng) 的不同之處 在于它以軟件無線電技術(shù)為支撐 采用軟件定義系統(tǒng)功能的方式 勿須引入新的硬件 即可改變運行特性或參數(shù) 如工作頻率范圍 調(diào)制類型 信 道編碼方式 帶寬 最大發(fā)射或輸出功率和體制協(xié)議等 1 1 2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 2 0 0 3 年7 月 i e e ec o m m u n i c a t i o nm a g a z i n e 集中報導(dǎo)了歐洲走向4 g 的研發(fā) 情況 1 1 發(fā)現(xiàn)隨著社會的進(jìn)步和通信技術(shù)的發(fā)展 要求骨干網(wǎng)提供多種不同的接 入技術(shù) 使其能連接大量各種類型的終端 以滿足人們的需求 在各種網(wǎng)絡(luò)環(huán)境 中 從微微網(wǎng)到蜂窩網(wǎng) 以及衛(wèi)星網(wǎng)等 每一種無線接入技術(shù)都能在基于公共的 i p 平臺上獨立地演進(jìn) 以支持端到端的口連接 面臨的挑戰(zhàn)是核心網(wǎng)如何根據(jù) 用戶的需求和市場的演進(jìn)方向提供各種無縫的無線接入技術(shù) 以及無線通信系統(tǒng) 如何靈活配置自己 達(dá)到對網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的適應(yīng)要求 重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文1 緒論 為此 人們提出無線通信系統(tǒng)應(yīng)該具有可重構(gòu)性 使得它成為一種靈活實現(xiàn) 各種無線接入方式的手段 能在各種不同的環(huán)境中達(dá)到持久最佳的連接 并可優(yōu) 化使用稀有的頻譜資源以及最有效的動態(tài)頻譜分配 例如 研究認(rèn)為典型的b 3 g b e y o n d3g e n e r a t i o n 無線通信系統(tǒng)可同時采用一些不同的接入技術(shù) 蜂窩系 統(tǒng)技術(shù) 無線局域網(wǎng)技術(shù)以及廣播接入技術(shù) 對于跨越這些異種接入網(wǎng)絡(luò)的全m 的應(yīng)用 應(yīng)具有統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)連接層提供i p 連網(wǎng)技術(shù) 通常 這種無線通信系統(tǒng)與 傳統(tǒng)無線通信系統(tǒng)的不同之處 在于它采用軟件定義系統(tǒng)功能 提供易于應(yīng)用開 發(fā)的環(huán)境 勿須引入新的硬件 即可改變運行特性或參數(shù) 如工作頻率范圍 調(diào) 制類型 帶寬 最大發(fā)射或輸出功率和體制協(xié)議 這使得一個無線通信系統(tǒng)就能 通過可重構(gòu) 實現(xiàn)多種調(diào)制 編碼和接入?yún)f(xié)議下的業(yè)務(wù)功能 目前 國內(nèi)外電子信息領(lǐng)域?qū)芍貥?gòu)技術(shù)在電子器件和芯片的研究和應(yīng)用方 面已經(jīng)比較普遍 例如獲得較為廣泛研究的有 可重構(gòu)r f 2 1 可重構(gòu)f p g a 3 1 可重構(gòu)d s p 4 和 可重構(gòu)企業(yè)信息系統(tǒng) 6 等 這些研究主要針對的是進(jìn)行數(shù)字信 號處理的基本單元 通過設(shè)計實現(xiàn)其內(nèi)部電路 達(dá)到賦予這些器件可重構(gòu)能力的 目的 如何采用這些具有可重構(gòu)能力的器件 構(gòu)作可重構(gòu)的電子信息系統(tǒng) 尤其 是針對無線通信網(wǎng)絡(luò)和無線通信系統(tǒng)可重構(gòu)的研究還不充分 文獻(xiàn) 6 提出了一種適于有線通信分布式系統(tǒng)的系統(tǒng)重構(gòu)算法 它根據(jù)出發(fā) 條件分別通過重新分配進(jìn)程來消除節(jié)點失效 或通過轉(zhuǎn)移進(jìn)程來均衡系統(tǒng)負(fù)載 每 隔一段較長的時間給出統(tǒng)計總表 對系統(tǒng)硬件的更新?lián)Q代給出建議 保證了當(dāng)分布 式系統(tǒng)的某些部分失效時 整個系統(tǒng)能夠繼續(xù)正常運行 同時還保證調(diào)整系統(tǒng)負(fù)載 使c p u 負(fù)載和網(wǎng)絡(luò)通信量相對平衡 該文獻(xiàn)針對的是一個假定的有線通信的分布 式系統(tǒng) 討論在其上實現(xiàn)可重構(gòu)性的算法 對無線通信系統(tǒng)具有一定的借鑒意義 文獻(xiàn) 7 針對寬帶無線接入和第三代無線通信系統(tǒng)的需求 提出了一種兼容 w l a n w i r e l e s sl o c a la r e an e t w o r k 和w c d m a w i d e b a n dc o d ed i v i s i o n m u l t i p l e a c c e s s 兩種無線通信系統(tǒng)的可重構(gòu)軟件無線電結(jié)構(gòu) 分析了混合系統(tǒng)中 可以重用的功能模塊 如f f t 模塊 提出了一些解決混合系統(tǒng)的頻率偏移 相位 噪聲 直流偏移 v q 失衡和非線性等失配問題的方法 并給出了這些方法的計 算機仿真驗證結(jié)果 文獻(xiàn) 8 采用混合可編程框架結(jié)構(gòu) 提出并建立了一個承載i e e e8 0 2 1 l w l a n 和p h s p e r s o n a lh a n d yp h o n es y s t e m 兩種體制 支持體制間切換和空 中下載的實驗系統(tǒng) 該系統(tǒng)由c p u d s p f p g a 和輔助設(shè)備搭建而成 其m a c 層功能在c p u 上完成 p h y 層功能在d s p 上完成 高速數(shù)字信號處理在f p g a 上完成 采用了v x w o r k s 操作系統(tǒng) 通過對系統(tǒng)進(jìn)行發(fā)射機頻譜分析 相關(guān)檢測 分析和誤幀率分析 評估了其p h y 層性能 通過對系統(tǒng)進(jìn)行吞吐量和d s p 負(fù)載 2 重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文1 緒論 分析 評估了其m a c 層性能 驗證了i e e e8 0 2 1 lw l a n 和p h s 在該系統(tǒng)上實 現(xiàn)的可行性 并發(fā)現(xiàn)專用可編程硬件芯片對于i e e e8 0 2 1 1w l a n 嚴(yán)格的實時性 要求是必須的 文獻(xiàn) 9 采用一種新的六端口結(jié)構(gòu)的波導(dǎo)設(shè)備構(gòu)作了軟件定義無線電試驗接 收機平臺 該平臺可運行在2 2 g h z 一 2 6 g h z 頻段 支持q p s k 和1 6 q a m 調(diào)制方 式 其射頻前端由低噪聲放大器 l n a 帶通濾波器 b p f 六端口連接器和 4 個功率檢測器構(gòu)成 從功率檢測器出來的信號通過一組帶通濾波器和基帶放大 器后 進(jìn)入d s p 部分完成基帶信號處理 如解調(diào)和解碼 基于六端口技術(shù)或多端 口解調(diào)器 完成了新的軟件定義無線電設(shè)計 直接解調(diào)架構(gòu) 可以將信號直接從 射頻下變頻到基帶進(jìn)行處理 使得接收機平臺可運行在毫米波頻段和寬帶多?？?架內(nèi) 通過系統(tǒng)級的仿真和原型電路的搭建 驗證了將軟件定義無線電和六端口 設(shè)備結(jié)合起來 可以獲得靈活的系統(tǒng)配置 較少的系統(tǒng)開發(fā)工作量 潛在的系統(tǒng) 可重用性 從上述文獻(xiàn)所反映出的研究情況來看 將軟件無線電技術(shù)引入軟硬件可重構(gòu) 無線通信系統(tǒng)的實現(xiàn)研究已經(jīng)逐步興起 其表現(xiàn)如下 多模無線通信系統(tǒng)逐步受到關(guān)注 移動通信體制和無線接入體制的融合需 要軟件無線電技術(shù)的介入 采用現(xiàn)有商用可編程器件和設(shè)備搭建起來的多模無線通信試驗系統(tǒng)集中 反映了2 g 3 g 系統(tǒng)的需求 可重構(gòu)方法研究開始從可編程器件本身 走向由可編程器件構(gòu)建的平臺系 統(tǒng) 采用f p g a 和d s p 組合 快速總線配合c p u 的結(jié)構(gòu) 是建立多模無線通 信平臺的重要而有效的手段 一些實驗系統(tǒng)開始采用材料工業(yè)所研究產(chǎn)生的新成果 新產(chǎn)品 如六端口 連接器 使得傳統(tǒng)軟件無線電面臨的難題 如直接射頻變換 開始得到解決 1 1 3 軟件無線電 面對無線通信系統(tǒng)軟件可重構(gòu)的發(fā)展趨勢 各個國家對其進(jìn)行了大量的研究 大部分專家認(rèn)為 軟件無線電 s o f t w a r ed e f i n e dr a d i o 簡稱s d r 將是一個解 決全球無線通信需求的方案 它將成為未來無線通信設(shè)備設(shè)計的核心所在 s d r 的基本宗旨是 利用數(shù)字信號處理技術(shù)代替現(xiàn)在主要的模擬信號處理 利 用智能天線 寬帶l 心器件 寬帶模數(shù)轉(zhuǎn)換器 a d c 及數(shù)模轉(zhuǎn)換器 d a c 通過通用 可編程處理器實現(xiàn)i f 基帶及比特流處理 因為用可重新編程的軟件代替了硬件模 擬電路 通過動態(tài)配置射頻 中頻 a d d a f p g a d s p 硬件和算法 并將軟件 對象分配到硬件組件中 使得軟件無線電可以在線改變自己的特性 重慶大學(xué)碩十學(xué)位論文1 緒論 s d r 以軟件方式實現(xiàn)各種空中接口 提供靈活的無線通信方式以便于實現(xiàn)靈活 的傳輸機制 協(xié)議和應(yīng)用 它將模塊化 標(biāo)準(zhǔn)化的硬件功能單元通過 個通用的 硬件平臺連接起來 并且能夠通過軟件加載 動態(tài)組建各種不同的無線通信系統(tǒng) 這樣 無線通信新系統(tǒng) 新產(chǎn)品的開發(fā)將逐步轉(zhuǎn)到軟件上來 而無線通信產(chǎn)業(yè)的產(chǎn) 值將越來越多地體現(xiàn)在軟件上 由此可見 s d r 為我們新一代的無線通信技術(shù)的 發(fā)展指明了方向 并提供了強有力的技術(shù)支持 隨著近年s d r 的迅猛發(fā)展 人們 對使用s d r 的無線通信系統(tǒng)提出了如下的要求 s d r 設(shè)備可簡便快速的重新編程和重新設(shè)定 以支持任意傳輸形式的應(yīng)用 和在任何頻率上的傳輸和或者接收 提高兼容業(yè)務(wù)的能力 不僅支持傳統(tǒng)的業(yè)務(wù)而且支持新業(yè)務(wù) 可以空中下 載新軟件 保證獲得新業(yè)務(wù)的服務(wù) 支持多標(biāo)準(zhǔn)的能力 支持多頻段多標(biāo)準(zhǔn)的無線通信系統(tǒng) s d r 運營商能 在基本不更換基站硬件的條件下 實現(xiàn)系統(tǒng)的版本更新 標(biāo)準(zhǔn)更新及升級換代 通過軟件重構(gòu)來定義出一個新的無線通信系統(tǒng) 在計算機互聯(lián)網(wǎng)時代 t c p i p 的出現(xiàn)屏蔽了異構(gòu)網(wǎng)絡(luò) 上百種不同物理層結(jié) 構(gòu)的網(wǎng)絡(luò) 的差異 而向上層提供統(tǒng)一的服務(wù) 真正的實現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián) 從 而使i n t e m e t 的發(fā)展有了質(zhì)的飛躍 同樣在無線通信領(lǐng)域 需要軟件無線電的軟 件部分 屏蔽 無線信號的差異 不同的硬件平臺結(jié)構(gòu) 不同的信號特征 而向上 層提供統(tǒng)一的服務(wù) 數(shù)據(jù) 語音 圖像等 在軟件開發(fā)的過程中 要求軟件無線 電的軟件部分具有以下一些特點 采用模塊化結(jié)構(gòu) 這樣一來高級的通信應(yīng)用可以利用已有的低層的程序模 塊 軟件工程師不必將大量工作集中在系統(tǒng)設(shè)計的底層環(huán)節(jié)上 一些常用的程序 模塊都是現(xiàn)成的 避免了低水平的技術(shù)重復(fù) 降低了開發(fā)中無謂的浪費 軟件可重構(gòu) 即在不同開發(fā)環(huán)境下開發(fā)的軟件程序可以應(yīng)用于不同的硬件 平臺上 對硬件平臺要屏蔽軟件程序的開發(fā)環(huán)境 所有的軟件程序有統(tǒng)一的源代 碼 對加載軟件也要屏蔽由不同廠商開發(fā)硬件平臺所帶來的差異 具有多模式切換 互操作性 面向未來的移動通信終端 兼容多種通信體 制的功能必不可少 從而 要求我們的軟件可以靈活的檢測無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境 通過 軟件控制并調(diào)動各個模塊組件 重新組建一個新型的通信系統(tǒng) 達(dá)到無縫的模式 切換目的 而且要求軟件是可以互操作的 從而有利于模式切換的智能化發(fā)展 為了達(dá)到上述目的 軟件通信結(jié)構(gòu) s c a 應(yīng)運而生 s c a 建立了獨立于設(shè) 備的結(jié)構(gòu)框架 其目標(biāo)是確保軟件和硬件的可移植性和可配置性 并確保根據(jù) s c a 開發(fā)的產(chǎn)品之間的互通 首先提出s c a 的是聯(lián)合戰(zhàn)術(shù)無線電系統(tǒng) j t r s 之后 s d r 論壇也開始接受s c a 規(guī)范 并正在把s c a 發(fā)展為商業(yè)應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn) 4 重慶人學(xué)碩士學(xué)位論文l 緒論 1 2 研究的思路與方法 本文主要應(yīng)用軟件無線電的研究方法 以s d r 為理論基礎(chǔ) 遵循s c a 規(guī)范 為了有效地實現(xiàn)軟件無線電的可重構(gòu)性 可擴展性以及可互操作性 要求建立在 軟件無線電系統(tǒng)平臺上的體系結(jié)構(gòu)必須順應(yīng)其系統(tǒng)的內(nèi)在特征 通過標(biāo)準(zhǔn)化 模 塊化和系列化的思路來構(gòu)建整個系統(tǒng) 軟硬件可重構(gòu)的新一代無線通信統(tǒng)一平臺 是由清華大學(xué)在國家 8 6 3 研究 項目中提出 其整體可分為硬件平臺和軟件平臺兩部分 硬件平臺采用嵌入式處 理模塊與通用p c 相結(jié)合的方式搭建 把多種無線通信體制集成到一個通用系統(tǒng) 結(jié)構(gòu)中 由一個統(tǒng)一的硬件平臺來實現(xiàn) 通過軟件控制可編程邏輯器件和各個軟 件模塊 并根據(jù)需要實時動態(tài)構(gòu)建不同的通信體制 從而達(dá)到在不同的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境 下 多種通信體制來回切換的目的 統(tǒng)一平臺 采用開放式體系結(jié)構(gòu)的設(shè)計理念 對整個無線電系統(tǒng)進(jìn)行了層次 化分析 把整個系統(tǒng)按照不同的類屬性劃分為應(yīng)用層 無線電基礎(chǔ)設(shè)施層和硬件 平臺層 每個層為系統(tǒng)提供一系列可以實現(xiàn)的功能 不同層次之間和同一層次之 內(nèi)可通過相應(yīng)的接口實現(xiàn)連接和交互功能 系統(tǒng)的開發(fā)者和用戶可根據(jù)規(guī)定的 公開維護(hù)的且易于使用的標(biāo)準(zhǔn)來構(gòu)建這些各個層次的接口 無論是硬件還是軟件 與系統(tǒng)對應(yīng)的相應(yīng)層面都是相互獨立的 而且各層及其各個模塊要素保持了較好 的獨立性 能夠在不影響其他層的條件下進(jìn)行改變 這樣的設(shè)計理念對于系統(tǒng)的 升級 對于提高同一系統(tǒng)在不同環(huán)境中的互操作性都是很有用的 為了提高軟件模塊的重用性 在設(shè)計中采用了大量面向?qū)ο蟮姆椒?將具有 相同功能屬性的一系列現(xiàn)實對象從客觀世界中抽象出來 并用這些抽象出來的類 去定義對象 運用對象層次結(jié)構(gòu)的特征和諸如類的繼承 類的重載等方法提高軟 件組件的重用性 如把波形應(yīng)用程序描述為對象 并且典型地將其分解成更小的 功能對象 這樣就提高了代碼的可重用性 1 3 本文的研究內(nèi)容與目標(biāo) 1 3 1 課題的內(nèi)容 隨著3 g 系統(tǒng)的逐步商用 移動通信領(lǐng)域面臨著的多種通信體制不兼容 系 統(tǒng)靈活性不足和擴展升級能力有限等問題越發(fā)突出 為了實現(xiàn)無所不在的 高質(zhì) 量的 高速率的 多媒體的信息傳輸目標(biāo) 利用軟件無線電技術(shù) 通過系統(tǒng)的可 重構(gòu)來適應(yīng)不同的通信體制是有效途徑之一 統(tǒng)一平臺體系結(jié)構(gòu)包括 硬件結(jié)構(gòu) 軟件結(jié)構(gòu)和規(guī)則集等基本的部件 通過 它們將把各種無線通信體制集成到一個通用系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中 由一個統(tǒng)一的平臺系統(tǒng) 實現(xiàn)多種體制的功能和業(yè)務(wù) 5 重慶人學(xué)碩七學(xué)位論文1 緒論 本文討論的主要內(nèi)容有 本課題研究的背景 課題研究的思路與方法 以及通過研究希望達(dá)到的具 體目標(biāo) 軟件通信體系結(jié)構(gòu) s c a 的概念 發(fā)展情況 實現(xiàn)目標(biāo) 結(jié)構(gòu)特征以及 基本構(gòu)成 對 新一代無線通信統(tǒng)一平臺 進(jìn)行軟硬件結(jié)構(gòu)全面的分析 重點介紹了平 臺的軟件體系結(jié)構(gòu) 詳細(xì)介紹了平臺軟件重構(gòu)所涉及的各個關(guān)鍵技術(shù) 具體描述了軟件重構(gòu)的 過程 最后 根據(jù)對新一代無線通信系統(tǒng)的軟件重構(gòu)的理解 進(jìn)行實際編程驗證 得出了相關(guān)結(jié)論 并對全文進(jìn)行了總結(jié) 1 3 2 研究目標(biāo) 本文旨在通過理論研究和實驗驗證結(jié)合的方式 得出適合新一代無線通信的 軟件可重構(gòu)的統(tǒng)一平臺結(jié)構(gòu) 重構(gòu)機理 軟件配置 軟件加載和工作模式切換方 法 驗證所提出的軟件可重構(gòu)的新一代無線通信統(tǒng)一平臺的可實現(xiàn)性 同時 通 過搭建的實驗驗證系統(tǒng) 結(jié)合所提出的理論方法和現(xiàn)有軟硬件設(shè)備 完成與實現(xiàn) 軟硬件可重構(gòu)的新一代無線通信統(tǒng)一平臺相關(guān)的研究 6 重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文2 軟件通信體系結(jié)構(gòu) 2 軟件通信體系結(jié)構(gòu) 2 1s c a 概述 軟件通信體系結(jié)構(gòu)s c a s o t t w a r ec o m m u n i c a t i o na r c h i t e c t u r e 是在美軍 j t r s 美軍聯(lián)合戰(zhàn)術(shù)無線電系統(tǒng) 計劃中提出 為開發(fā)未來的戰(zhàn)術(shù)無線通信系統(tǒng) 而發(fā)布的 s c a 為無線通信系統(tǒng)的設(shè)計和開發(fā)提供了詳細(xì)的規(guī)范 建立了獨立于 設(shè)備的結(jié)構(gòu)框架l l5 在s c a 規(guī)范中定義了無線電系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu) 軟件結(jié)構(gòu) 安全結(jié)構(gòu)以及公共服務(wù)和配置 其目的是要保證軟件和硬件的可移植性和可配置 性 并確保根據(jù)s c a 開發(fā)的產(chǎn)品之間的互通 s c a 是s d r s o f t w a r ed e f i n e dr a d i o 的一種實現(xiàn)方式 它在不同的層面對 硬件和軟件進(jìn)行詳細(xì)地定義 使系統(tǒng)具有組件的可移植性和廣泛的復(fù)用性 因而 非常有利于無線通信系統(tǒng)的快速開發(fā) 目前 s d r 論壇已經(jīng)把s c a 作為開發(fā)商 用s d r 產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn) 截止到2 0 0 4 年 s c a 已經(jīng)推出了3 0 版本 從內(nèi)容上劃分 s c a 規(guī)范包括闡述軟件通信體系結(jié)構(gòu)的主要文檔和相關(guān)附錄 文檔 附錄文檔有j t r s 定義的應(yīng)用環(huán)境描述體 a e p 以及域描述體 d p d o m a i n p r o f i l e 描述體包含協(xié)議信息 s c a 規(guī)范的附錄文檔還包括波形配置的應(yīng)用程序 接口 服務(wù)定義a p i 安全性說明 r a t i o n a lu m l u m l u n i f i e dm o d e l i n g l a n g u a g e 文檔 以及配置管理文檔 從邏輯上劃分 s c a 由硬件結(jié)構(gòu) 軟件結(jié)構(gòu)和規(guī)則集三個基本部件組成 s c a 使用面向?qū)ο蟮拈_發(fā)方法 定義了一個標(biāo)準(zhǔn)的 開放的 可互操作的軟件平臺 實現(xiàn)了底層硬件與上層應(yīng)用軟件的相互隔離 s c a 使用聯(lián)合建模語言u m l 對接 口進(jìn)行描述 使用接口定義語言 i d l i n t e r f a c ed e f i n i t i o nl a n g u a g e 對接口進(jìn) 行定義 這兩種語言都使用標(biāo)準(zhǔn)的軟件開發(fā)工具 使得在結(jié)構(gòu)定義完成后可以直 接進(jìn)行產(chǎn)品開發(fā) 從層次上劃分 s c a 體系結(jié)構(gòu)包含 系統(tǒng)硬件平臺 資源管理層 操作系統(tǒng) 核心框架 c o r b a c o m m o no b j e c tr e q u e s tb r o k e ra r c h i t e c t u r e 中間件以及應(yīng) 用層波形組件 基于s c a 的軟件開發(fā) 要受到c o r b a 的接口標(biāo)準(zhǔn)和軟件框架結(jié) 構(gòu)的限制 采用該軟件體系結(jié)構(gòu)主要有三個優(yōu)點 1 開放式的體系結(jié)構(gòu) 可以最 大化利用現(xiàn)成的商業(yè)產(chǎn)品并易于新技術(shù)的注入 極大地提高了系統(tǒng)的擴展性能 2 通過開放式的分層結(jié)構(gòu)將上層應(yīng)用與底層硬件分開 保證了應(yīng)用軟件與設(shè)備無 關(guān)性 3 通過中間件技術(shù)提供分布式的處理環(huán)境 增強了軟件的可移植性 重用 性和擴展性 l 4 1 需要注意的是s c a 并不是 個 完整 的系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范 它只是為實現(xiàn)軟件通 7 重慶人學(xué)碩七學(xué)位論文2 軟件通信體系結(jié)構(gòu) 信結(jié)構(gòu)的總體目標(biāo)而制定的一系列約束系統(tǒng)設(shè)計的規(guī)則 因此也可以說s c a 不是 一個關(guān)于實現(xiàn)的設(shè)計規(guī)范 它并沒有告訴軟硬件設(shè)計者如何去設(shè)計硬件設(shè)備和軟 件程序 它僅僅是通過標(biāo)準(zhǔn)化的定義來確?？傮w目標(biāo)的實現(xiàn) 系統(tǒng)設(shè)計者們必須 按照s c a 中的定義來研發(fā)系統(tǒng) 以確保與基類共用結(jié)構(gòu)的統(tǒng)一 滿足各領(lǐng)域系統(tǒng) 標(biāo)準(zhǔn)化要求 s c a 規(guī)定了必要的約束條件 但是并沒有限制結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新或在專用 領(lǐng)域的要求 專用軟件通信結(jié)構(gòu)的實現(xiàn)框架是由專用域的技術(shù)規(guī)范方案以及其他 相關(guān)的技術(shù)組合而成的 l0 1 基于s c a 的無線通信系統(tǒng)的軟硬件體系結(jié)構(gòu)設(shè)計是以s c a 規(guī)范為基礎(chǔ) 采 用面向?qū)ο蟮脑O(shè)計思想 按照具有統(tǒng)一接口的 類 的模式來組織 整個系統(tǒng)的邏 輯結(jié)構(gòu)如圖2 1 所示 4 2 1 一一 一 信源編碼卜 一 龜 鬣 模式識別一0 u 帳 尹囝 網(wǎng)口數(shù)據(jù) 一 通信 核心框架c f g 擴 一 7 7 7 綴 操作系統(tǒng) l 圖2 1s c a 邏輯結(jié)構(gòu)簡圖 f i g 2 1l o g i c a lo r g a n i z a t i o nd i a g r a mo fs c a 在該體系結(jié)構(gòu)中 系統(tǒng)的配置與管理以及各功能組件間的交互是通過已定義 的標(biāo)準(zhǔn)a p i 接口實現(xiàn)的 其通信的軟總線為c o r b a 從而使得 類 的內(nèi)部實現(xiàn) 方式變化 即硬件或軟件的升級換代 不會影響系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)及其它模塊的設(shè) 計 在具體實現(xiàn)時 該體系結(jié)構(gòu)允許通過加載不同的編碼對象 交織對象 調(diào)制 對象 上下變頻對象來實現(xiàn)在不同通信模式 不同通信頻段問的靈活切換 支持 軟件的下載和安裝 以及各種設(shè)備或組件的動態(tài)配置 并通過基于c p c i 的總線 控制技術(shù)實現(xiàn)信道處理模塊 基帶處理模塊 中頻處理模塊的互連 使得系統(tǒng)硬 件平臺具有開放性和易伸縮性 為硬件模塊數(shù)目的擴展和新的通信模塊的研制提 供支持 可見 該體系結(jié)構(gòu)是一種基于計算機技術(shù) 總線控制技術(shù) 高速 c p u d s p f p g a 等可編程芯片技術(shù) 以軟件為核心的嶄新的無線通信系統(tǒng)體系結(jié) 8 重慶人學(xué)碩七學(xué)位論文2 軟件通信體系結(jié)構(gòu) 構(gòu) 軟件通信體系結(jié)構(gòu)需要實現(xiàn)八個目標(biāo) 4 i 通用的和開放的結(jié)構(gòu) 使用開放的標(biāo)準(zhǔn)化結(jié)構(gòu)有利于提高競爭性 互通性 可擴展性和可升級性 便于新技術(shù)的引入 快速升級和軟件的重用 支持多種環(huán)境 根據(jù)s c a 生產(chǎn)的通信系統(tǒng)必須支持多種運行環(huán)境 多種 使用域 包括空中飛行器 固定平臺 艦船 陸地車輛 既要能堆疊使用 也 可以手持使用 多波段多模式 根據(jù)s c a 生產(chǎn)的通信系統(tǒng)要能取代目前使用的各種頻帶 的無線電 從2 m h z 到2 g h z 在某個具體的頻段要與目前使用的設(shè)備兼容 在 模式和波形上有交叉的 要確保能互通 與現(xiàn)有系統(tǒng)兼容 新系統(tǒng)要與現(xiàn)有系統(tǒng)兼容 并要減少與現(xiàn)有系統(tǒng)集成過 程中的相互影響 新技術(shù)的引入 新技術(shù)可以隨時隨地引進(jìn)到系統(tǒng)中 提高系統(tǒng)性能 降低 費用和縮短部署時間 避免故障 保持與商用技術(shù)的同步 保密性 s c a 結(jié)構(gòu)必須解決戰(zhàn)術(shù)通信系統(tǒng)中長期存在的一系列的安全問 題 包括可編程的加密能力 多個獨立的密級 流水線式的安全認(rèn)證和結(jié)構(gòu)化的 部件 即密鑰管理 軟件管理 認(rèn)證管理 用戶識別和授權(quán) 網(wǎng)絡(luò)化 除了支持傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議 s c a 必須支持新出現(xiàn)的寬帶組網(wǎng)能 力 包括語音 數(shù)據(jù)和圖像 軟件重用 通用的波形軟件 s c a 應(yīng)該最大限度地實現(xiàn)軟件重用 在各種 不同的實現(xiàn)方案中 允許使用通用的波形軟件 2 2s c a 硬件體系結(jié)構(gòu) 由于按照軟件通信結(jié)構(gòu)設(shè)計的無線電系統(tǒng)是一個以軟件為核心的無線電處理 平臺 這就意味著該平臺必須反映出軟件無線電可重構(gòu)和一可擴展等一系列重要 的特征 這就使得采用的系統(tǒng)硬件必須具備通用性以滿足新技術(shù)及其軟組件的加 載 更新或整體結(jié)構(gòu)的擴展 而不能只是針對某種特定功能來設(shè)計 因此 軟件 通信結(jié)構(gòu)的硬件構(gòu)架并沒有規(guī)定專門的硬件結(jié)構(gòu) 而是采用了面向?qū)ο蟮姆椒▌?分各個功能組件的類模塊 并規(guī)定與硬件設(shè)備相關(guān)聯(lián)的各種屬性 這些應(yīng)用功能 可以由硬件也可以軟件來實現(xiàn) 在運行時 依據(jù)這些屬性把軟件資源分配給相應(yīng) 的硬件設(shè)備 從而使軟件通信結(jié)構(gòu)能支持軟件通信結(jié)構(gòu)兼容系統(tǒng)的重構(gòu)要求 能 進(jìn)行動態(tài)的軟件波形加載或者空中加載 軟件通信結(jié)構(gòu)的硬件分成機箱和模塊兩大類 機箱類包含的屬性都是關(guān)于與 軟件通信結(jié)構(gòu)相兼容的硬件所具有的物理硬件屬性 例如設(shè)備名稱和序列號等硬 9 重慶人學(xué)碩士學(xué)位論文 2 軟件通信體系結(jié)構(gòu) 件模塊類的子類包含更多特定的功能屬性 而每 個子類都有特定的類型對象 其中包括射頻類 調(diào)制解調(diào)類 處理器類 信息保密類 輸入輸出類 電源類 類 頻率標(biāo)準(zhǔn)類 公共系統(tǒng)連接類以及天線類和同機部件類等子類 1 0 l 圖2 2 硬件模塊類結(jié)構(gòu)圖 f i g 2 2s t r u c t u r ed i a g r a mo f h a r d w a r em o d u l ec l a s s 父類 硬件模塊 類的子類 射頻類 的子類 軟件通信結(jié)構(gòu)硬件框架定義了與硬件設(shè)備有關(guān)的屬性以及在為硬件資源分配 合適的軟件資源的方法 屬性是一些能反應(yīng)不同的使用域的硬件對象的參數(shù) 通 過屬性的注冊實現(xiàn)對系統(tǒng)的重載 之所以采用這種方式來定義硬件是由于不同的 場合對硬件的要求差異非常大 因此很難用一個統(tǒng)一的硬件來實現(xiàn)所有的功能 如果采用面向?qū)ο蟮姆椒▽τ布M(jìn)行描述 即硬件類 c l a s s 那么所有不同域 的硬件就可以比較容易地包含在一個框架中 該框架也可以使用不同的屬性行為 和接口來表示不同硬件之間的實現(xiàn)差別 劃分類的重點在于把系統(tǒng)分成不同的物 理單元以及把這些單元組成一個功能單元 硬件模型類從與以相兼容的硬件那里繼承系統(tǒng)級屬性 硬件模型以下的類從 硬件模型中繼承類屬性 不同的屬性值滿足不同的要求 可以在實現(xiàn)過程中進(jìn)行 選擇 硬件設(shè)備 即類的物理實現(xiàn) 具有相應(yīng)的一物理平臺環(huán)境和設(shè)備性能要求 的屬性值 一些屬性由設(shè)備配置文件給出 用于產(chǎn)生波形應(yīng)用程序 核心框架 c f 可以解讀設(shè)備的配置文件 插槽類具有獨立的物理結(jié)構(gòu) 接口 供電和擴展環(huán)境 屬性 因為這些屬性是最低層的 不同模塊的插槽類屬性不能共享 硬件模塊類 的繼承關(guān)系如圖2 2 所示 基于s c a 的無線通信系統(tǒng)是一個以軟件為核心的無線信號處理平臺 硬件結(jié) 構(gòu)必須通用化 即硬件設(shè)備不能針對某個特定的功能而設(shè)計 而是設(shè)計成可擴展 的通用平臺 通過加載不同的功能軟件實現(xiàn)特定的功能 基于s c a 的無線通信系 統(tǒng)的硬件體系結(jié)構(gòu)如圖2 3 所示 l o 重慶人學(xué)碩士學(xué)位論文2 軟件通信體系結(jié)構(gòu) 硬件模塊主要包括 天線 射頻前端 中頻處理 基帶處理 信道處理 信 息安全 數(shù)據(jù)處理 輸入輸出 紅邊電源和黑邊電源 出于電磁泄漏和信息安全 的考慮 這些模塊被分布在紅邊和黑邊兩個區(qū)域 并通過對不同設(shè)備采取不一樣 的處理措施 以有效地抑制設(shè)備的信息泄漏 紅邊和黑邊內(nèi)部模塊間可以通過標(biāo) 準(zhǔn)總線 c p c i 等 進(jìn)行連接 構(gòu)成類似于計算機的通用硬件體系結(jié)構(gòu) 1 4 1 圖2 3s c a 硬件體系結(jié)構(gòu)圖 f i g 2 3s c a h a r d w a r es y s t e ms t r u c t u r ed r a w i n g 2 3s c a 軟件體系結(jié)構(gòu) 2 3 1 軟件體系結(jié)構(gòu)簡介 為了保證硬件的通用性和整個系統(tǒng)的開放性及可擴充性 軟件體系結(jié)構(gòu)非常 重要 在i s o o s i 七層模型的基礎(chǔ)上 參照s c a 規(guī)范 建立了無線通信系統(tǒng)的軟 件體系結(jié)構(gòu) 如圖2 4 所示 基于s c a 的無線通信技術(shù)研究 旨在擺脫傳統(tǒng)的面向用途的設(shè)計思想 通 過一種高度模塊化的通用信號處理平臺把各種通信裝備提供的業(yè)務(wù)從基于硬件特 性 頻段 信道帶寬 信道編碼等 的方式中解放出來 通過裝載不同的軟件來 動態(tài)配置系統(tǒng)的功能 實現(xiàn)系統(tǒng)硬件平臺的通用化 模塊化和軟件的可移植性 從而適應(yīng)新一代無線通信系統(tǒng)的需要 推動軟件無線通信技術(shù)的發(fā)展 軟件體系結(jié)構(gòu)定義了一個操作環(huán)境 0 e 該操作環(huán)境包括了集成在一個s c a 實現(xiàn)中的一組核心框架服務(wù)和基礎(chǔ)軟件 包含板級支持包 操作系統(tǒng)和服務(wù) c o r b a 中間件服務(wù)等 總線層 板級支持包b s p 軟件結(jié)構(gòu)要求能在商業(yè)總線上操作 同時o e 需要可靠的傳輸機制支持 這 重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文2 軟件通信體系結(jié)構(gòu) 就意味著需要在總線層次上支持錯誤的檢測和糾正 目前 可能的總線包括v m e p c i c o m p a c t p c i f i r e wi r e i e e e 2 1 3 9 4 和e t h e m e t 另外 o e 不排除在紅 黑子系統(tǒng)中使用不同的總線體系 這就使諸如紅區(qū)采用v m e 總線而黑區(qū)采用 c p c i 總線的情況成為可能 增強了系統(tǒng)的通用性 j e c o r b a 一m o d e m 組件 j l 礪薊f r f a p q e c o r b a 安全組件 霉磐盧 一些竺絲堡p 讎l 徽 鏈 羔 安全組件0 篡組件i l 適配器 層組件 u 適配器i l1 8 1 適配器 c o 貼a o r b lc f 服務(wù) e 塑鹽 l 應(yīng)用程序 i 中聞件 l 二 4 操作系統(tǒng) 孵漿羧翔褳臻接口疆努 褫綴受