软件无线电的硬件和软件的结构模型

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1、软件无线电的硬件和软件的结构模型

2、第1　　由图1可以看出这种总线式结构继承了传统无线电通信体系对接收信号的流水线操作，分成了4个功能模块，分别是射频前端模块、A／D（D／A）转换模块、DSP／可编程逻辑模块和应用处理模块。在各个模块之间传递的信号（模拟或是数字的），无论是信号的带宽、速率，还是信号类型及电平等都要求有一定的匹配。各个模块之间都有一定的“联系”，其中任何一个模块的更新都会对其他模块的正常功能实现产生影响。如：射频前端的接收信号带宽范围由于电调滤波器组的工艺提高而变宽，则相应射频前端的低噪放大器（LNA）必须改进以保持带宽内一定的线性放大度，随后的中

3、频滤波也要增加一定数量的盲区采样滤波器，宽带A／D器件的输入信号带宽参数也必须随之改变，后续的DSP的处理软件也要做一定的修改。可以看出这种硬件结构的开放性较差，不利于硬件平台的换代升级，但总线式结构的信号流程简单易懂，且不需要遵循协议、规范之类的东西。可以作为实际的实验平台，用以检验理论的可实现性及整个系统的技术指标。2．2　改进的总线结构　　改进的总线结构式的各个模块之间是基于标准接口连接的，其结构如图2所示。500)this.style.ouseg(this)">　　可以看出这种结构根据处理频段的不同进行分割，构成板卡式结构。这种改进带来了很多好处，首先以

4、现有的器件发展水平，还不能完全实现射频直接带通采样的软件无线电结构，所以要将信号下变频到中频，在中频进行信号的数字化处理，这样射频部分主要处理模拟信号，而中频部分和零中频部分处理数字信号，将数字信号和模拟信号的处理分割开来，中间以标准接口连接，有效的避免了数模之间干扰；其次各个功能模块独立设计，其输入输出信号满足一定的接口标准，以“插拔”的形式与底板连接，同样底板之间的数据（信号）传输也要符合一定的规范，各个模块之间的耦合度得到了有效的降低。在进行接口设计时，各项设计指标留出一定的冗余，这样某个硬件模块的升级换代只需要满足相应的接口标准即可，不需要其他模块的变动

5、。这种改进的总线式结构的硬件平台的可扩展性和开放性得到了很大的提高。　　但无论是总线结构还是改进的总线结构，从本质上讲对信号的处理是一种时分机制，各个模块对信号的处理是分时间先后顺序的，整个系统的处理能力是所有模块处理能力的总和，若其中一个模块的处理能力有限，则其他模块的优异性能就得不到体现，这种基于时分机制的结构模型对于高速的实时处理是不利的。2．3　基于交换的环行结构　　清华大学的研究人员借鉴了异步传输模式（ATM）思想，提出了一种给予交换的环行结构，其结构如图3所示。500)this.style.ouseg(this)">　　该平台通过Adapter和交换

6、网络为各个功能模块提供统一的数据通信服务，各个模块之间通过数据包来传送数据，同时增加了监控和控制模块，减少了模块间标准接口设计的复杂程度，各个模块是并行工作，提高了操作的实时性，交换网络可以分析当前的状态参量来动态的分配可用资源，新增业务种类或将某些软件功能硬件化时，只需要将新增模块（满足ATM的通信协议）通过Adapter连接到交换网络上就可以了。根据实验结果表明，这种基于交换网络的硬件平台结构是可行的，并且取得了良好的效果。　　究竟什么样的硬件平台结构是最好的呢？目前还没有统一的标准，但总的来讲，软件无线电的硬件平台应满足可扩展性和开放性的标准。但涉及到具体

7、的应用领域，对硬件的结构功能又有不同的要求，如军事通信应用要求硬件结构的可靠性和保密性高一些，移动通信应用要求硬件结构具有体积小、功耗低的特点。总的来讲，硬件结构模型在满足共性发展的基础上，应突出其应用领域的特点。3　CORBA协议标准　　在计算机互联网时代，TCP／IP的出现屏蔽了异构网络（上百种不同物理层结构的网络）的差异，而向上层提供统一的服务，真正的实现了网络的互联，从而使Inter的发展有了质的飞跃。同样在无线通信领域，需要软件无线电的软件部分“屏蔽”无线信号的差异（不同的硬件平台结构，不同的信号特征）而向上层提供统一的服务（数据、语音、图像等）。在软

8、件开发的过程中，要求软件无线电的软件部分具有以下一些特点：　　（1）采用模块化结构　　这样一来高级的通信应用可以利用已有的低层的程序模块，软件工程师不必将大量工作集中在系统设计的底层环节上，一些常用的程序模块都是现成的，避免了低水平的技术重复，降低了开发中无谓的浪费。　　（2）软件的可重用性　　即在不同开发环境下开发的软件程序可以应用于不同的硬件平台上。对硬件平台要屏蔽软件程序的开发环境，所有的软件程序有统一的源代码；对加载软件也要屏蔽由不同厂商开发硬件平台所带来的差异。　　目前，国外研究人员研究软件功能模块的“即插即用”（plug＆play）。本质上就是软件模

9、块的可重用问题，现在更倾