基于软件通信体系结构的波形应用研究与实现

论文摘要

软件定义无线电台(SDR)已成为当今及未来无线电系统研究及发展的方向,其核心思想是在通用的硬件平台上,提供一种具有组件可重用、可重编程等功能的软件系统,解决传统通信系统体制不统一,协同通信能力差的问题。由于SDR主要是针对软件组件开发,这将极大的降低系统的研发成本和周期。软件通信结构体系(SCA)就是在满足SDR要求的基础上形成的一个开放的体系结构,它规定了SDR的硬件体系结构、软件体系结构、安全体系结构以及应用程序接口(API),采用了可裁剪、可扩充的设计思想,提高了SDR的互操作性以及SDR间组件的可移植性和可重用性,同时满足了商用和军用需求。基于SCA的SDR开发的一个重要部分是开发SDR波形应用。波形应用开发主要是针对现有的各种波形,进行独立的模块化的开发,实现波形应用在各种SDR上的加载,从而实现波形应用的可移植性。文章首先阐述了软件无线电的基本思想、功能结构、主要应用和发展历程,从而引出了SCA;然后详细介绍了SCA的硬件体系结构、软件体系结构和与SCA相关的关键技术;接下来探讨了SCA软件波形应用的建模思想,并介绍了仿真系统的开发过程;最后,本文以超短波通信为例,讨论了应用的组装、部署和参数配置等过程,并就仿真用例的一些特性,如可伸缩性、可重构性作了测试,验证了SCA体系结构为应用开发带来的灵活性、可配置性及可伸缩性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 前言
• 1.1 课题的背景
• 1.2 软件通信体系结构SCA 及其发展状况
• 1.3 论文的主要工作
• 第二章 软件通信体系结构
• 2.1 硬件体系结构
• 2.2 软件体系结构
• 2.2.1 总线层
• 2.2.2 网络和串行接口服务层
• 2.2.3 POSIX 操作系统接口层
• 2.2.4 CORBA 中间件层
• 2.2.5 核心框架层
• 2.2.6 应用层
• 2.3 核心框架
• 2.3.1 核心框架的结构关系
• 2.3.2 核心框架接口
• 2.3.3 域描述文件
• 2.4 CORBA 技术在SCA 中的应用
• 2.4.1 CORBA 体系结构概述
• 2.4.2 CORBA 技术在SCA 中的应用
• 2.5 SCA 软件波形
• 2.5.1 波形的组成
• 2.5.2 软件波形的构建
• 2.6 本章小结
• 第三章 基于软件通信体系结构的波形应用的设计与研究
• 3.1 系统仿真用例
• 3.1.1 系统逻辑框图
• 3.1.2 系统仿真用例模块的构成
• 3.1.3 系统节点的划分
• 3.2 组件及其端口的接口的定义
• 3.2.1 UV 天线组件
• 3.2.2 UV 射频预处理组件
• 3.2.3 UV 功放模块
• 3.2.4 UV 射频开关网络组件
• 3.2.5 UV 接收模块
• 3.2.6 UV 激励模块
• 3.2.7 预处理模块
• 3.2.8 信号处理模块
• 3.2.9 L 天线组件
• 3.2.10 L 射频预处理组件
• 3.2.11 L 功放模块
• 3.2.12 L 射频开关网络组件
• 3.2.13 L 接收模块
• 3.2.14 L 激励模块
• 3.3 本章小结
• 第四章 组件的开发
• 4.1 组件的开发过程
• 4.2 开发环境
• 4.3 系统分析建模
• 4.3.1 UV 天线组件
• 4.3.2 UV 射频预处理组件
• 4.3.3 UV 功放模块
• 4.3.4 UV 射频开关网络组件
• 4.3.5 UV 接收模块
• 4.3.6 UV 激励模块
• 4.3.7 预处理代理
• 4.3.8 信号处理模块
• 4.3.9 其他组件
• 4.4 本章小结
• 第五章 波形应用的实现
• 5.1 构建超短波通信仿真应用
• 5.2 实现应用
• 5.2.1 应用的实现过程
• 5.2.2 装配控制器的开发
• 5.3 加载应用
• 5.4 超短波应用的配置
• 5.5 功能测试及分析
• 5.5.1 运行示例
• 5.5.2 应用重构的测试
• 5.5.3 系统可伸缩性的测试
• 5.6 本章小结
• 结束语
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间的研究成果