基于軟件無(wú)線電的GPP通信波形軟件設(shè)計(jì)方法

張全君　吳阿沛

【摘 要】提出一種軟件無(wú)線電架構(gòu)的GPP軟件設(shè)計(jì)方法，以組件化的設(shè)計(jì)思想進(jìn)行GPP波形組件設(shè)計(jì)，達(dá)到波形組件獨(dú)立于硬件平臺(tái)之外的目的，使其能夠運(yùn)行于通用的硬件平臺(tái)上，實(shí)現(xiàn)GPP通信波形組件可移植性和可重用性。

【關(guān)鍵詞】軟件無(wú)線電；GPP；波形；組件

0 引言

軟件無(wú)線電（Software Radio），是一種既能夠兼容多種制式的無(wú)線通信設(shè)備，也能夠滿足未來(lái)個(gè)性化通信需求的無(wú)線通信體系架構(gòu)[1]。

軟件無(wú)線電提出一種嶄新的設(shè)計(jì)和使用無(wú)線通信系統(tǒng)與設(shè)備的思想[2]，擺脫了依賴硬件的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)思路，通過(guò)模塊化的通用硬件平臺(tái)，利用軟件可編程和低成本的優(yōu)勢(shì)，提升無(wú)線通信技術(shù)水平。

1 軟件無(wú)線電軟件體系架構(gòu)

體系結(jié)構(gòu)如圖1所示，從下自上包括通用硬件平臺(tái)、通用軟件平臺(tái)、通信波形三個(gè)部分。通用硬件平臺(tái)包括由信道模塊和FPGA、DSP、GPP（General Propose Processor）組成的基于統(tǒng)一的硬件結(jié)構(gòu)的綜合處理模塊，提供無(wú)線信號(hào)處理能力。通用軟件平臺(tái)包括操作系統(tǒng)、中間件、硬件抽象層、核心框架，對(duì)硬件平臺(tái)進(jìn)行統(tǒng)一管理，為波形應(yīng)用提供一致的運(yùn)行環(huán)境支持。

軟件無(wú)線電的軟件技術(shù)基于CORBA軟件總線的結(jié)構(gòu)，而通信波形基于軟件組件技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)。軟件組件技術(shù)[3]采用面向?qū)ο蟮慕Y(jié)構(gòu)，但系統(tǒng)中的對(duì)象是按照特定規(guī)范設(shè)計(jì)的模塊，且模塊互相依存、互相作用。軟件組件是結(jié)構(gòu)化的單元，協(xié)同定位函數(shù)與數(shù)據(jù)間的相關(guān)性。

2 軟件無(wú)線電的GPP波形組件設(shè)計(jì)

2.1 GPP波形組件劃分

組件化的波形開(kāi)發(fā)是軟件無(wú)線電的一個(gè)重要技術(shù)優(yōu)勢(shì)[4]，是提高波形可移植性，提升硬件資源使用效率的技術(shù)基礎(chǔ)，對(duì)于提高波形開(kāi)發(fā)的模塊化程度，加速新波形的開(kāi)發(fā)進(jìn)度都具有十分重要的作用。一般來(lái)說(shuō)，GPP上的組件包括但不限于邏輯鏈路層組件和無(wú)線網(wǎng)絡(luò)層組件。

2.2 GPP硬件抽象層的設(shè)計(jì)

硬件抽象層為各異構(gòu)處理器上的通信波形組件屏蔽與硬件相關(guān)的接口，做到通信波形與硬件平臺(tái)的分離[5]，實(shí)現(xiàn)通信波形的跨平臺(tái)快速移植。在GPP上，硬件抽象層與波形組件之間通過(guò)CORBA進(jìn)行交互。

GPP硬件抽象層也實(shí)現(xiàn)了核心框架的邏輯設(shè)備（CF：：Device）接口[6]，還封裝了接口、控制、路由表維護(hù)、中斷管理及標(biāo)志位管理等功能模塊。

2.3 GPP通信波形組件的設(shè)計(jì)

這里以無(wú)線網(wǎng)絡(luò)層組件為例進(jìn)行介紹。如圖2所示的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)層組件端口示意圖，User即無(wú)線網(wǎng)絡(luò)層組件的使用者，可以為邏輯鏈路層組件或使用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)層組件的其他組件。

WirelessNetDataConsumer繼承自O(shè)ctetStream接口[7]，通過(guò)該接口獲得上行和下行數(shù)據(jù)。WirelessNetControl繼承自Resource接口，實(shí)現(xiàn)通信波形的參數(shù)控制和狀態(tài)監(jiān)控。WirelessNetCtlConsumer接口為無(wú)線網(wǎng)絡(luò)層組件控制接口，實(shí)現(xiàn)一系列的參數(shù)配置工作。

3 結(jié)束語(yǔ)

優(yōu)質(zhì)的軟件設(shè)計(jì)是軟件無(wú)線電脫穎而出的途徑和標(biāo)志。對(duì)于軟件無(wú)線電系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，軟件結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)應(yīng)滿足系統(tǒng)靈活性、易升級(jí)、高可移植性等要求。國(guó)內(nèi)軟件無(wú)線電仍處于起步階段，應(yīng)結(jié)合國(guó)內(nèi)通信波形的需求及應(yīng)用特點(diǎn)，借鑒SCA規(guī)范，探索適用于國(guó)內(nèi)實(shí)際情況的基于軟件無(wú)線電的通信波形軟件設(shè)計(jì)方法。

【參考文獻(xiàn)】

[1]John Bard，Vincent J Kovarik Jr. Software Defined Radio-The Software Communications Architecture[M]. England： John Wiley & Sons Ltd， 2007.

[2]粟欣，許希斌.軟件無(wú)線電原理與技術(shù)[M].北京：人民郵電出版社，2010：1-2.

[3]吳國(guó)偉.基于組件技術(shù)的小靈通定位系統(tǒng)設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)[D].大連理工大學(xué)，2005：2-3.

[4]王玨.組件技術(shù)在軟件開(kāi)發(fā)中的應(yīng)用研究[D].哈爾濱工程大學(xué)，2005：4-5.

[5]閻瑾.美軍戰(zhàn)術(shù)互聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)研究[J].通信技術(shù)，2011，44（9）：105-107.

[6]邱永紅.無(wú)線通信波形描述方法研究[J].電訊技術(shù)，2007，47（5）：19-23.

[7]劉伯紅.基于CORBA技術(shù)的智能應(yīng)用平臺(tái)[J].微計(jì)算機(jī)信息，2007，23（24）：24-26.

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