基于软件无线电的移动通信技术实时测试平台①

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1、第38卷第7期西南大学学报(自然科学版)2016年7月Vol.38No.7JournalofSouthwestUniversity(NaturalScienceEdition)Jul.2016DOI:10.13718/j.cnki.xdzk.2016.07.031基于软件无线电的移动通信技术实时测试平台①李鹏1,2,曾令刚1,杨保亮1,杨守良1,干红平11.重庆文理学院电子电气工程学院,重庆永川402160;2.重庆大学通信工程学院,重庆400044摘要:采用新型移动通信网络架构及先进无线传输技术是满足未来移动通信需求的重要途径.基于GNURadio和USRP以软件无线

2、电方式构建了一个移动通信技术实时测试平台.在此平台上,以LTE-Advanced异构网为对象,实现了符合LTE-Advanced物理层规范的宏小区/微小区两层结构的异构网实时通信.该测试平台为真实物理环境下移动通信技术的设计、测试及验证提供了技术手段.关键词:软件无线电;测试平台;异构网中图分类号:TN929.53文献标志码:A文章编号:16739868(2016)07019910随着移动通信终端数量的快速增长,移动通信数据流量也呈现出急剧增长的趋势.思科公司预测:至2018年,全球移动终端的数量将为全球人口数量的1.4倍;全球移动通信数据流量将是2013年的11倍,[

3、1]年复合增长率达61%.除终端数量和数据流量迅猛增长以外,移动通信的使用场景、应用领域及业务类[2-3]型也将发生极大的扩展.移动通信技术需要在现有4G的基础上持续演进,以满足5G乃至更长远未来的需求.理论建模分析、计算机软件仿真和软硬结合的平台测试是设计、测试及验证先进移动通信技术的主要[4-5]方式.在计算机软件仿真方面,北京邮电大学、清华大学及东南大学利用MATLAB和C++分别建立[6-7]了国内领先的LTE(longtermevolution)系统级软件仿真平台;维也纳技术大学基于MATLAB建立[8]了符合LTE-Advanced标准的链路级和系统级软件仿

4、真平台.软件仿真平台的搭建,为LTE及LTE-Advanced技术研究提供了仿真测试手段.然而,仅靠软件仿真已不能满足未来移动通信技术的设计和测试需要.软硬结合的测试平台与计算机软件仿真相比,具有信道环境和干扰环境真实、算法和技术方案时间维度特征得以体现、执行速度快、实时性强等优势(表1).因此,有必要开发符合未来移动通信技术测试需求的软硬结合的实时测试平台.表1测试方式比较测试方式信道环境干扰环境实时性计算机软件仿真模拟的模拟的较弱软硬结合的平台测试真实的真实的强软硬结合的测试平台根据使用的硬件处理器性质可分为3类,分别是基于可控硬件的测试平台、基于可编程硬件的测试平

5、台和基于通用处理器的测试平台.基于可控硬件的测试平台是将多种不同制式的①收稿日期:20150317基金项目:国家自然科学基金资助项目(61302054);重庆市教委科学技术研究项目(KJ1501107,KJ1501105).作者简介:李鹏(1981),男,湖南长沙人,讲师,博士研究生,主要从事新一代宽带无线通信理论与技术研究.通信作者:曾令刚,讲师.2西南大学学报(自然科学版)http://xbbjb.swu.edu.cn第38卷硬件设备集成在一起,利用驱动程序管理、控制硬件设备的工作模式.此种测试平台功能固化,无法根据用户需求进行功能修改.基于可编程硬件的测试平台,具

6、有可编程、可重配置功能.如华为技术有限公司搭建的基于可编程硬件的4G技术测试平台.华为利用该平台实现了协作多点传输(CoMP)技术的测[9]试.印度CEWiT研究院基于可编程硬件搭建了用于LTE及LTE-Advanced通信技术测试的实时测试[10]平台.美国莱斯大学基于FPGA搭建了测试平台WARP,用于无线局域网、全双工通信、协作通信、[11]干扰协调等技术的研究.然而,基于可编程硬件的测试平台均使用专用硬件,编程不灵活,功能拓展受限.与前两类测试平台相比,以软件无线电方式搭建的基于通用处理器的测试平台具有实现方式灵活、结构通用、模块化、扩展性和可移植性强、开发周期

7、短、便于改进及扩展等优点,适用于测试和验证不断发展演进的移动通信技术.在众多以软件无线电方式搭建的基于通用处理器的测试平台中,GNURadio和USRP(universalsoft-[12]wareradioperipheral)的组合是当前的主流.GNURadio是一种开源的软件定义无线电软件,程序代码[13]及技术资料完全开源,有许多组件和模块可供调用,用户还可根据研究需要编制自定义模块.USRP是一种通用软件无线电外设,针对GNURadio配套设计,两者兼容性好.基于此,本研究选用GNURadio和USRP以软件无线电的方式搭建了一