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軟件無線電的開放式軟件通信體系結構
摘要：介紹了軟件無線電系統的開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境，運行不同供應商提供的軟件組件以支持各種服務，從而達到系統軟件的可移植性、重用性和伸縮性。關鍵詞：軟件無線電 軟件通信結構 CORBA IDL 域描述體
伴隨蜂窩無線個人通信系統服務的快速發展，產生了很多無線通信標準，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、復合接人技術和協議。可以預見，在不久的將來，無線電通信系統必將把各種無線接入網集成到一個通用系統結構中，通過一個硬件平臺實現多種標準和服務。二十世紀90年代初開始，無線電的服務正從長期依賴的硬導線連接向軟件無線電演進。
1 基本思想
軟件無線電SDR(Software Defined Radio)為以軟件方式實現各種空中接口，提供靈活的無線通信方式以便于實現靈活的傳輸機制、協議和應用。圖1所示為多模式(多個性)的SDR系統的功能模塊及標準接口點約定，其中無線電節點指基站或移動終端。多模式技術要求可在一個以上的信道RF頻帶上接人，在圖1中為信道集。
圖1
一個軟件定義的個性包括RF頻帶、信道集、空中接口波形及相關功能。RF／信道接人模塊提供多個信號通道及跨越多個RF頻段的RF頻率變換。IF處理模塊包括濾波、進一步頻率變換、空／時分集處理、波束成形及相關功能。多模式無線電產生多個空中接口波形，波形在調制解調器模塊確定。信息安全(INFOSEC)功能在無線應用中越來越重要，該模塊主要實現傳輸安全、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被稱為黑色(密文)比特流，經由INFOSEC變換為紅色(明文)比特流。然后通過協議棧加以處理，產生網絡比特或源比特。網絡比特依從網絡協議通過網絡接口接人到遠程源；源比特則通過源解碼器接到本地源。圖1中發展支持部分的功能是支持軟件目標的下載及新技術插入[1]。
SDR的基本宗旨是利用數字信號處理技術代替現在主要的模擬信號處理。通過智能天線、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，通過動態分配射頻、中頻、ADC、DPS硬件和算法，并將軟件對象分配到硬件組件中，使得軟件無線電可以在線改變自己的特性。支持軟件無線電可重新配置的技術有：
(1)可通過重載微程序進行重新配置的可編程門陣列(FPGA)；
(2)可通過重載代碼在指令存儲區進行重新配置的通用處理器。
圖2
這些軟硬相關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問FPGA和處理器的操作系統。這個通用處理器通常也包含與外部信號處理子系統進行通信的接口，例如用戶接口或者臨近的監控站。
2 SDR的軟件通信體系結構
軍用聯合策略無線電系統(JTRS)定義的軟件通信體系結構SCA (Software Communication Architecture)規范經歷了Steps 2A和Steps2B兩期的修正改進。當前版本Version 2．2是2001年11月30日在JTRS網站上發布的，被軟件無線電論壇(SDR Forum)作為SDR的標準。
SCA不是一個實現方面的結構，而是要建立一種為JTPS軟件無線電開發而與實現無關的框架。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附錄文檔。附錄文檔有JTRS定義的應用環境描述體(AEP)以及域描述體(Domain Profile)，描述體包含協議信息。SCA規范的附錄文檔還包括波形配置的應用程序接口(API)、服務定義API、安全性說明、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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