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軟件無(wú)線(xiàn)電的開(kāi)放式軟件通信體系結構
摘要：介紹了軟件無(wú)線(xiàn)電系統的開(kāi)放式軟件通信體系結構，提出在可重新配置的硬件平臺上建主一種分布式處理環(huán)境，運行不同供應商提供的軟件組件以支持各種服務(wù)，從而達到系統軟件的可移植性、重用性和伸縮性。關(guān)鍵詞：軟件無(wú)線(xiàn)電 軟件通信結構 CORBA IDL 域描述體
伴隨蜂窩無(wú)線(xiàn)個(gè)人通信系統服務(wù)的快速發(fā)展，產(chǎn)生了很多無(wú)線(xiàn)通信標準，如GSM、IS95、IS54/136、PDC等。這些空中接口對不同的應用和服務(wù)都有各自約定的波段、調制解調機制、編解碼方式、復合接人技術(shù)和協(xié)議�？梢灶A見(jiàn)，在不久的將來(lái)，無(wú)線(xiàn)電通信系統必將把各種無(wú)線(xiàn)接入網(wǎng)集成到一個(gè)通用系統結構中，通過(guò)一個(gè)硬件平臺實(shí)現多種標準和服務(wù)。二十世紀90年代初開(kāi)始，無(wú)線(xiàn)電的服務(wù)正從長(cháng)期依賴(lài)的硬導線(xiàn)連接向軟件無(wú)線(xiàn)電演進(jìn)。
1 基本思想
軟件無(wú)線(xiàn)電SDR(Software Defined Radio)為以軟件方式實(shí)現各種空中接口，提供靈活的無(wú)線(xiàn)通信方式以便于實(shí)現靈活的傳輸機制、協(xié)議和應用。圖1所示為多模式(多個(gè)性)的SDR系統的功能模塊及標準接口點(diǎn)約定，其中無(wú)線(xiàn)電節點(diǎn)指基站或移動(dòng)終端。多模式技術(shù)要求可在一個(gè)以上的信道RF頻帶上接人，在圖1中為信道集。
圖1
一個(gè)軟件定義的個(gè)性包括RF頻帶、信道集、空中接口波形及相關(guān)功能。RF／信道接人模塊提供多個(gè)信號通道及跨越多個(gè)RF頻段的RF頻率變換。IF處理模塊包括濾波、進(jìn)一步頻率變換、空／時(shí)分集處理、波束成形及相關(guān)功能。多模式無(wú)線(xiàn)電產(chǎn)生多個(gè)空中接口波形，波形在調制解調器模塊確定。信息安全(INFOSEC)功能在無(wú)線(xiàn)應用中越來(lái)越重要，該模塊主要實(shí)現傳輸安全、身份認證及保護隱私等功能。調制解調器輸出的編碼信道比特流在INFOSEC被稱(chēng)為黑色(密文)比特流，經(jīng)由INFOSEC變換為紅色(明文)比特流。然后通過(guò)協(xié)議棧加以處理，產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò )比特或源比特。網(wǎng)絡(luò )比特依從網(wǎng)絡(luò )協(xié)議通過(guò)網(wǎng)絡(luò )接口接人到遠程源；源比特則通過(guò)源解碼器接到本地源。圖1中發(fā)展支持部分的功能是支持軟件目標的下載及新技術(shù)插入[1]。
SDR的基本宗旨是利用數字信號處理技術(shù)代替現在主要的模擬信號處理。通過(guò)智能天線(xiàn)、寬帶RF器件、寬帶模數轉換器(ADC)及數模轉換器(DAC)，利用通用可編程處理器實(shí)現IF、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(guò)動(dòng)態(tài)分配射頻、中頻、ADC、DPS硬件和算法，并將軟件對象分配到硬件組件中，使得軟件無(wú)線(xiàn)電可以在線(xiàn)改變自己的特性。支持軟件無(wú)線(xiàn)電可重新配置的技術(shù)有：
(1)可通過(guò)重載微程序進(jìn)行重新配置的可編程門(mén)陣列(FPGA)；
(2)可通過(guò)重載代碼在指令存儲區進(jìn)行重新配置的通用處理器。
圖2
這些軟硬相關(guān)的微程序和代碼的倉庫運行在系統某處的通用處理器，它包含帶有文件系統訪(fǎng)問(wèn)FPGA和處理器的操作系統。這個(gè)通用處理器通常也包含與外部信號處理子系統進(jìn)行通信的接口，例如用戶(hù)接口或者臨近的監控站。
2 SDR的軟件通信體系結構
軍用聯(lián)合策略無(wú)線(xiàn)電系統(JTRS)定義的軟件通信體系結構SCA (Software Communication Architecture)規范經(jīng)歷了Steps 2A和Steps2B兩期的修正改進(jìn)。當前版本Version 2．2是2001年11月30日在JTRS網(wǎng)站上發(fā)布的，被軟件無(wú)線(xiàn)電論壇(SDR Forum)作為SDR的標準。
SCA不是一個(gè)實(shí)現方面的結構，而是要建立一種為JTPS軟件無(wú)線(xiàn)電開(kāi)發(fā)而與實(shí)現無(wú)關(guān)的框架。SCA規范包括一篇闡述軟件通信體系結構的主要文檔和相關(guān)附錄文檔。附錄文檔有JTRS定義的應用環(huán)境描述體(AEP)以及域描述體(Domain Profile)，描述體包含協(xié)議信息。SCA規范的附錄文檔還包括波形配置的應用程序接口(API)、服務(wù)定義API、安全性說(shuō)明、Rational UML文檔，以及配置管理文檔。
2．1 系統結構
圖2為SDR系統軟件結構和模塊接口示意圖，其中CORBA ORB
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