软件无线电体系结构.ppt

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1、软件无线电基础任课老师：杜青松信息科学与工程学院第四章软件无线电体系结构本章学习的主要内容体系结构综述1软件无线电的系统模型2软件无线电的基本结构3软件无线电的软件体系结构5软件无线电的硬件体系结构43什么是体系结构？4.1体系结构综述所谓体系结构，是指一个全面、一致的功能、组件、设计原则的集合，依靠它可以组织、设计、构建一个系统。一个特定系统的体系结构对系统功能和组成进行了区分，并将这些系统功能分配给相应的组件和接口。随着系统复杂性增加，系统体系结构的作用越来越重要。4软件无线电体系结构软件无线电体系结构是实现软件无线电概念的具体设计结构，包括硬件体系结构

2、、软件体系结构和接口协议等部分。软件无线电体系结构是软件无线电技术的核心，其设计必须综合考虑无线通信的技术现状和长远发展，具有融合各个通信标准的能力。4.1体系结构综述5软件无线电体系结构广义上讲，软件无线电的专门技术和相关技术都属于软件无线电体系结构的研究范围：如：宽带天线和多频段射频模块技术、电磁兼容技术、材料技术、高速宽带模/数和数/模变换技术、抗干扰和保密技术、软件设计方法和设计技术、软硬件之间的接口通信协议等4.1体系结构综述6通信系统模型4.2SDR的系统模型传统无线通信模型软件无线电的多频带、多模式、多线程、多个性化的特点需要从这个简单的通信模型

3、上进行扩展。7通信系统模型4.2SDR的系统模型RF信道扩展为信道集信源扩展为信源集基本函数模型8通信系统模型4.2SDR的系统模型可编程的射频及信道接入：对多个射频段和其他可能的信道接入方式进行自动接入中频处理：进行滤波、频率变换、波束形成等处理调制解调：包含多种调制技术，实现多模式无线电所要求的多种调制方式9通信系统模型4.2SDR的系统模型信源阶段：信源编码算法、远程信息输入软件无线电节点对计算的需求：信道阶段：波束形成算法、频段选择、调制方式选择数据格式选择联合控制：管理和协调整个系统的正常工作用户选择不同的配置，系统对运算的需求有很大不同。10通信系

4、统模型4.2SDR的系统模型一个软件无线电节点个性化配置服务供应商软件无线电基站上传个性化配置下载其它软件无线电节点不能超过系统本身允许的最大限量软件无线电节点个性化配置11SDR系统等效软件模型4.2SDR的系统模型软件无线电系统硬件的等效软件模型12SDR系统等效软件模型4.2SDR的系统模型优点明确系统顶层的即插即用接口；可以预测和控制系统的性能；为建立标准定义一个参考模型；为产品演化提供体系结构；特点拓扑结构中的节点和有向线段可带有有关的任何重要特性。这些重要特性构成拓扑空间的维数。13软件无线电系统的基本结构4.3SDR系统的基本结构一个实际的软件无

5、线电系统基本结构如下图14软件无线电系统的基本结构软件无线电系统基本结构主要包括：宽带天线、射频前端、变频、高速ADC和DAC、数字信号处理，另外还有系统的控制部分。软件无线电系统的工作是通过软件硬件的协调共同完成的。软件无线电系统体系结构包括硬件体系结构和软件体系结构。4.3SDR系统的基本结构15无线电体系结构的演变4.4SDR系统硬件体系结构16无线电体系结构的演变4.4SDR系统硬件体系结构17硬件体系结构的划分方法一是按照构成硬件平台的物理介质划分；二是按照系统中各功能模块的连接方式划分，即各功能模块如何互联，从而组成一个开放的、可扩展的、标准的，同

6、时具有较高数据吞吐率的硬件平台。4.4SDR系统硬件体系结构18按物理介质区分的硬件体系结构按照物理介质划分的SDR硬件体系结构主要分三种：是以通用处理器GPP为基础的体系结构，该结构直接采用PC机和工作站进行数字信号处理；是以DSP为基础进行数字信号处理的体系结构；是以FPGA为基础进行数字信号处理的体系结构；4.4SDR系统硬件体系结构19按物理介质区分的硬件体系结构GPP：即通用处理器(GeneralPerposeProcessor)，一般指的是服务器和桌面计算机用的CPU芯片，如Intel系列CPU；DSP：是指专门为快速实现各种数字信号处理算法而设计

7、的具有特殊结构的微处理器；FPGA：即现场可编程门阵列(FieldProgrammableGateArray)。它是作为专用集成电路(ASIC)的一种半定制电路出现的。4.4SDR系统硬件体系结构20按物理介质区分的硬件体系结构基于GPP的体系结构完全采用PC机和工作站完成所有的信号处理工作，这样的软件无线电系统也称为虚拟无线电。优点：计算机体系结构的开放性、灵活性、可编程性和人机界面等方面的能力非常强，开发调试容易，最接近理想的软件无线电缺点：通用计算机技术水平还达不到理想处理能力，性能比较差，成本相当高，实用性不强。4.4SDR系统硬件体系结构21按物理介

8、质区分的硬件体系结构基于DSP的体系结