| 3．SDR-3000軟件無線電數(shù)字收發(fā)機(jī)子系統(tǒng)
概述
flexComm SDR-3000是純軟件無線電子系統(tǒng),可支持幾百個(gè)同時(shí)收發(fā)的信道,每個(gè)信道都包含一個(gè)獨(dú)立的天線接口協(xié)議。Flex Comm SDR-3000平臺(tái)幾乎支持所有的天線接口標(biāo)準(zhǔn),包括聯(lián)合戰(zhàn)術(shù)無線業(yè)務(wù)（JTRS）、機(jī)載通信結(jié)點(diǎn) (CAN）,以及各種2G和3G蜂窩標(biāo)準(zhǔn)如WCDMA等所需的全部波形。
在SDR-3000系統(tǒng)中采用軟件無線電技術(shù)是其優(yōu)越性的關(guān)鍵所在,允許方便地通過無線或者網(wǎng)絡(luò)安裝新的升級(jí)版本、新的應(yīng)用以及新波形,而無須安裝新的硬件。這樣就增加了設(shè)備的使用壽命,縮短了升級(jí)所需的時(shí)間,而且支持進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)的更換。包含了SDR-3000的已配置系統(tǒng)由于不需要進(jìn)行額外的硬件投資就能提供新的業(yè)務(wù)和能力,可以節(jié)省很大的投資成本。 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
flexComm SDR-3000是一種模塊化的軟件無線電收發(fā)器結(jié)構(gòu),由三塊板組成：flexComm TMI-3300轉(zhuǎn)換模塊,flexComm PRO-3100軟件I/O處理模塊,以及flexComm PRO-3500基帶處理引擎。TMI-3100直接與射頻子系統(tǒng)接口,它的作用是成為系統(tǒng)的模/數(shù)接口。這個(gè)模塊支持同PRO-3100進(jìn)行最高速度達(dá)800 MS/s的通信。PRO-3100包括5個(gè)Xilinx VirtexⅡ處理單元,可以進(jìn)行多種可擴(kuò)充的配置。此模塊提供數(shù)字收發(fā)機(jī)系統(tǒng)的通道化功能和預(yù)處理功能。PRO-3100的典型配置包括支持最多280個(gè)2MHz或以下帶寬的窄帶通道,支持40個(gè)40MHz或以下帶寬的寬帶通道,或者支持它們之間的各種組合。PRO-3100可以用超過320MB/s的持續(xù)速率同時(shí)與最多4塊PRO-3500板進(jìn)行通信。這種數(shù)據(jù)速率將支持CDMA和波束成形應(yīng)用中的廣播通道和統(tǒng)調(diào)通道。在本系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中支持的PRO-3500加進(jìn)了2至4個(gè)Motorola Altivec MPC7410 PowerPC處理器,提供調(diào)制解調(diào)處理。
將PowerPC和FPGA結(jié)合在一起使用可以提供負(fù)載數(shù)據(jù)的調(diào)制解調(diào)處理和位流處理,以及執(zhí)行諸如解擴(kuò)頻和“釘耙式”接收機(jī)之類的寬帶預(yù)處理計(jì)算任務(wù)。除此之外,這種可以熱插拔的、充分冗余的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)可以保證不出現(xiàn)單點(diǎn)的系統(tǒng)錯(cuò)誤,因?yàn)橹笓]和控制都不會(huì)只依賴一臺(tái)單板計(jì)算機(jī)。
高速無源背板結(jié)構(gòu)
軟件無線電數(shù)字收發(fā)機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵是無源背板通信結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)根據(jù)收發(fā)機(jī)分系統(tǒng)各部分的數(shù)據(jù)流需求,采用3條獨(dú)立的總線。I/O總線采用一種高速串行協(xié)議,例如串行RapidIO,把數(shù)據(jù)以2.8GB/s的最大速率從轉(zhuǎn)換模塊傳輸至軟件I/O模塊。高速總線利用無源背板結(jié)構(gòu)在軟件I/O模塊和基帶處理引擎之間傳送數(shù)據(jù)。這條總線也使用一種串行協(xié)議,具有超過400MB/s的最大持續(xù)速率。最后,負(fù)載數(shù)據(jù)總線采用嵌入CompactPCI分組交換背板中的100Mb/s以太網(wǎng)進(jìn)行數(shù)字收發(fā)機(jī)與測(cè)試、測(cè)量系統(tǒng)其余部分之間的通信,其協(xié)議在PICMG2.16標(biāo)準(zhǔn)草案中制訂。 高可用性
SDR-3000系統(tǒng)的設(shè)計(jì)足以支持有高可用性要求的軟件無線電應(yīng)用。在SDR-3000系統(tǒng)中的全部3個(gè)模塊都符合PICMG2.1 R2.0熱插拔標(biāo)準(zhǔn)。此外,PRO-軟件I/O處理模塊已經(jīng)被設(shè)計(jì)為冗余運(yùn)行,它在鄰近的插槽中有一塊完全相同的模塊,遵從針對(duì)嵌入結(jié)構(gòu)的PICMG2.16標(biāo)準(zhǔn)。這些特點(diǎn)使得加入了SDR-3000平臺(tái)的系統(tǒng)保持99.999%的運(yùn)行時(shí)間,而且不影響系統(tǒng)的性能。 軟件
Spectrum Signal Processing公司提供全套軟件工具和相關(guān)庫(kù),可以大大縮短產(chǎn)品上市所需的時(shí)間。此外,還支持轉(zhuǎn)移到其他平臺(tái)而不需要修改波形應(yīng)用程序,從而保護(hù)了你在軟件開發(fā)上進(jìn)行的投資。 波形開發(fā)庫(kù)
設(shè)計(jì)這些庫(kù)的目的是為了幫助你進(jìn)行軟件無線電的開發(fā)。這些庫(kù)按3個(gè)層次提供：向量信號(hào)處理庫(kù),通信系統(tǒng)元件庫(kù),以及樣本波形庫(kù)。通過把以這種方式提供的波形開發(fā)庫(kù)進(jìn)行分層,你可以進(jìn)行管理,以及調(diào)整你的軟件,達(dá)到加速產(chǎn)品上市的目標(biāo)。 向量DSP庫(kù)
此庫(kù)基于VSIPL（向量信號(hào)和圖象處理庫(kù)-www.vsipl.org）,實(shí)現(xiàn)了127Function Core Lite,包括復(fù)雜的矩陣求逆、FFT、FIR濾波器等。此庫(kù)專門為MPC7410進(jìn)行了優(yōu)化。 通信系統(tǒng)元件庫(kù)（CSCL）
包含支持調(diào)制/解調(diào)、前向誤差校正、解擴(kuò)頻、均衡、載波同步、釘耙式接收機(jī)等的元件,它們可以組合在一起構(gòu)成一個(gè)物理層波形應(yīng)用。結(jié)合了ANXI-C函數(shù)調(diào)用和VHDL核。包含利用VSIPL建立的C函數(shù)調(diào)用。提供元件支架。 樣本波形庫(kù)
提供樣本波形以說明CSCL在實(shí)際波形中的使用�？梢源蟠罂s短開發(fā)軟件無線電進(jìn)入市場(chǎng)的時(shí)間。符合SCA-SRA規(guī)范。提供基于FPGA的元件的邏輯器件適配器的例子,提供ANSI-C CSCL元件的基于CORBA的軟件器件例子。 中間件
CORBA
在系統(tǒng)中每個(gè)結(jié)點(diǎn)上的CORBA支持由TAO ORB提供。希望獲得其他ORB的客戶,在SDR-3000上可以得到任何ORB的支持。CORBA是SRA-SCA兼容的軟件無線電中的標(biāo)準(zhǔn)通信機(jī)制。
POSIX兼容的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)
SDR-3000在系統(tǒng)中每一臺(tái)處理器上都支持VxWorks和Linux,提供完全的開發(fā)工具套件和操作系統(tǒng)服務(wù),例如多任務(wù)和TCP/IP Internet協(xié)議堆棧。這些堆棧支持在DSP至DSP和DSP至主機(jī)結(jié)點(diǎn)之間利用優(yōu)化的BSD插座型應(yīng)用接口進(jìn)行高性能的開放標(biāo)準(zhǔn)通信。 驅(qū)動(dòng)程序
quiComm庫(kù)
quiComm庫(kù)提供通常情況下TCP/IP不支持的高性能進(jìn)程間通信,以及板級(jí)功能（數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的中斷支持、LED等） ,極大地簡(jiǎn)化了早期的開發(fā)工作。
FlexComm I/O庫(kù)
為了在I/O處理器板上轉(zhuǎn)換模塊和預(yù)配置功能方便地工作,提供了完整的庫(kù)。它們包括CodeWizards,可以自動(dòng)設(shè)置硬件,從而大大簡(jiǎn)化了早期的開發(fā)工作。 應(yīng)用例子：12根天線的波束成型收發(fā)器系統(tǒng)
SDR-3000平臺(tái)可以方便地容納一個(gè)12天線波束成型收發(fā)器系統(tǒng)。在這類系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中,12根天線連接至12個(gè)射頻收發(fā)器。這些收發(fā)器從一個(gè)公共的基準(zhǔn)信號(hào)和公共的本地振湯器進(jìn)行相參操作,使信號(hào)之間的相位關(guān)系可以保持。進(jìn)出這些射頻收發(fā)器的相參中頻信號(hào)被分配至3個(gè)TMI-3100轉(zhuǎn)換模塊,進(jìn)入每個(gè)轉(zhuǎn)換模塊有4個(gè)上行和4個(gè)下行。還有一個(gè)10MHz的基準(zhǔn)信號(hào)和IRIG-B時(shí)間戳被輸入至少至3個(gè)TMI-3100轉(zhuǎn)換模塊之一,而且這些信號(hào)連同一個(gè)同步信號(hào)被分配至其他轉(zhuǎn)換模塊,以保證在模/數(shù)和數(shù)/模轉(zhuǎn)換器中進(jìn)行相參的操作。從這些轉(zhuǎn)換器中出入的數(shù)據(jù)在進(jìn)入或離開PRO-3100軟件I/O處理模塊時(shí),都加上時(shí)間戳標(biāo)記,以便在進(jìn)行通道化和波束成型操作時(shí)可繼續(xù)進(jìn)行相參的操作。 |
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