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本节目录
一、软件无线电硬件系统结构的特点
1、支持多处理器系统
2、具有宽带高速数据传输网络
3、系统架构
4、系统功能可重构
5、良好的机械和电磁兼容特性
二、数字传输网络
1、数字全交换网络
2、数字传输网络拓扑结构
3、数字交换网络传输协议
三、数字信号处理架构
本节内容
一、软件无线电硬件系统结构的特点
软件无线电硬件系统具有功能可重构、较高的实时处理能力,要求实现适应性光、升级换代简便的标准化结构。
1、支持多处理器系统
软件无线电系统在射频或中频上对宽度通道进行连续不断采样,需要对高速数据流进行实时处理,运算量非常大,要求极高的处理速度,需要多片处理芯片同时并行处理,因此要求硬件系统必须能保证多处理器的并行处理,共享系统资源。
2、具有宽带高速数据传输网络
为保证大量数据的传输,软件无线电系统必须具有极高的数据交互和I/O吞吐能力,传输网络的链路传输速率要求很高,至少到达10Gbps以上。
3、系统架构
系统规模可伸缩,按照模块化、规范化、标准化设计和集成。大致有三级机构要求:一是单板级,射频模拟前端、AD板、DA板、信号处理板、数据处理板等;二是通道级,多个从天线到处理到天线的完整通道合成与分离;三是单机级,多个单机伸缩性要求。
4、系统功能可重构
系统可以通过加载不同的软件进行功能重构。
5、良好的机械和电磁兼容特性
能够在恶劣的环境中正常工作,包括温度、冲激、振动、气压、湿度等极端情况。
二、数字传输网络
1、数字全交换网络
数字全交换网络实现所有数字信号处理功能,运算资源集中控制、统一调度、并行/串联同步工作,系统资源按需分配、有效共享,满足原始数据、中间数据、结果数据,从源地址无障碍实时传输至目的地址,支持数据的高速输入输出。
2、数字传输网络拓扑结构
数字传输网络拓扑结构主要有三种:星型拓扑结构Star、双星型拓扑结构Dual Star、网状型拓扑结构Mesh,具体如下:
3、数字交换网络传输协议
主流的高速传输协议有PCIe、RapidIO、InfiniBand、Fibre Channal和Ethernet等。
PCIe应用于计算机中芯片间、板块间的数据传输;Infiniband和Fibre Channal针对于长距离传输数据的广域存储和系统区域网络连接;以太网主要用于局域网;RapidIO主要用于嵌入式系统内芯片间、板间数据传输。
PCIe的树状网络拓扑图:
RapidIO的网络拓扑图:
三、数字信号处理架构
软件无线电硬件系统的数字信号处理架构,主要涉及FPGA、DSP和GPP等器件,从并行性、浮点、定点、可编程性、编程语言、可重构能力和配置方式、使用场景、性能、功耗及价格进行比较,具体如下:
算法可以划分为底层部分和高层部分。底层部分用于数据处理量大,速度要求高,运算结构相对简单的算法,适用于FPGA硬件的高度并行实现,同时兼顾速度和灵活性。高层部分的处理特点是所处理的数据量少,但算法的控制结构负责,适用于运算速度高、寻址方式灵活、通信机制强大的DSP或GPP来实现。