基于軟件通信結構的基帶波形設計與實現

中國電信股份有限公司貴州分公司 李 琦

基于軟件通信結構的基帶波形設計與實現

中國電信股份有限公司貴州分公司 李 琦

基于軟件通信結構，對SCA波形的開發進行分析和探討，實現基帶波形的設計和實現。其SCA波形實現的工作流程主要包括波形的裝配、資源組件代碼的實現、資源組件的建模以及資源組件的粒度劃分。本文就SCA的對象研究對波形的設計和實現進行分析，促使波形的開發和實現。

軟件通信結構；波形設計；波形實現

一、軟件通信結構

依據SCA體系層級關系可以對SCA體系結構進行定義，其SCA體系層級關系圖如下，自上而下共有七層。無線電系統硬件與下面三層的關聯非常的密切。無線電系統硬件平臺由硬件層代表，并被分為輸出輸入硬件（LED顯示屏、話筒、揚聲器）、射頻硬件、數字計算硬件（FPGA、DSP、GPP）等。板級支持包層(BSP、Board Support Packet)處于第六層?？煽繑祿鬏敺赵诓煌布K之間得以完成，其是這一層在硬件層的基礎上進行實現的。以太網接口、PCI總線接口等為硬件之間的接口。為了得到數據傳輸在硬件模塊之間的可靠，這一層要能夠提供總線級別的糾錯處理和數據校驗。串行接口與網絡服務由第五層進行提供，并采用商業現貨對這一層進行功能的實現，且這層提供的網絡被限制在如802．X、RS232、以太網的低層網絡協議中。這一層可不用進行高層網絡協議（Ad Hoe、IPv4/v6）的實現，其實現體系為應用層或操作系統層。

SCA體系結構的核心由網絡與串行接口服務層、實時操作系統層、CORBA中間件層組成，在SCA規范中，核心框架層、CORBA中間件層、操作系統層被合成為SCA的操作環境。其應用層的開發以及互操作性、可移植性、動態部署性的具備都由操作環境來決定。在應用層中，低層硬件細節被操作環境屏蔽，促成了平臺與上層開發的無關聯性。

二、基帶波形的設計與實現

（一）基帶波形原理

對于基帶數字信號在無線電臺中的處理而言，其主要進行組幀、基帶調制、交織、編碼糾錯以及數據的加擾等。在接收基帶信號進行處理的過程中能夠實現信號的解擾、解碼糾錯、解交織、解幀、基帶解調、同步跟蹤、同步捕獲等處理。在進行通信系統的擴頻時，可在基帶調制前對偽隨機序列進行使用，以此實現數據的擴頻。當進行基帶的解調之后，可以繼續對同種的偽隨機序列進行使用，實現數據的有效解擴。為了提高信號抗突發差錯和隨機差錯的能力，可對信號進行編碼糾錯、交織、加擾的處理。為促使信號抗干擾能力(多徑傳播和其他用戶引起的干擾)的增強和信息加密和隱藏的實現，可對信號進行擴頻的處理。在發送信號的過程中，信號的交織、糾錯編碼、加擾一般由通用處理器GPP來實現，并在FPGA上進行組幀的完成，使信號得到有效的擴頻調制。在接收信號的過程中，同步跟蹤、捕獲、擴頻解調、解幀、一般由FPGA來完成，并在GPP上進行信號的解交織的完成，再進行糾錯解碼、解擾。電臺系統由GPP負責進行整體的控制，如切換工作模式和電臺初始化等。在SCA中，本文對基帶信號的處理所采用的波形設計如圖1。

表1

表2

由圖1可知，一般在SCA資源組件上進行數據在通用處理器上的處理。在波形運行時，資源組件將會被部署到可執行設備組件上。設備組件的映射為FPGA，FPGA硬件被設備組件進行抽象處理，數據以硬件方式在FPGA上完成處理。裝配控制器資源對波形控制(參數配置、停止、啟動)進行負責。

（二）波形設計

設備和資源共同組成波形。其波形的接收和發送的設備為Ptk7140Device。值得注意的是，Generic Executable Device并不是發送和接收的波形，其用于部署資源組件。Generic Executable Device本身也不具備一定的端口，無法實現與其他資源組件的連接。在波形的發送中，軟件對RS編碼進行處理，因此必須進行資源組件的應用來實現RS編碼的操作。對于實現獨立通信功能的RS編碼而言，其與其他組件的耦合性并不大。依據粒度劃分原則，RS編碼組件滿足一個資源組件的劃分條件。而RS編碼資源組件的名稱被設計為RS Encode Resource，信源資源組件名稱則被設計為Source Resource。對于任何波形來說，進行控制器組件的裝配實現控制是非常必要的，其發送波形裝配控制器資源組件被稱為Data Send FPGA Assembly Controller。其中RS Encode Resource的屬性如表1所示。

對于Source Resource組件而言，其需要一個數據端口來進行信息的輸出，分別為輸出端口和輸入端口，Assembly Controller Data Send FPGA則需要一個控制Ptk7140Device組件、兩個控制資源組件、三個控制端口，每個組件還要有日志端口的加設。在波形設計中，要對組件之間連接拓撲進行確定，其數據的發出由Source Resource來完成，將其送入RS Encode Resource的端口，再由輸出端口輸入DAC端口，見圖2。

（三）波形實現

有兩種資源組件可進行波形的實現，一種完成組件控制，另一種用于完成數據處理。此外，后者的代碼添加方式的原則與Ptk7140Device添加代碼的原則相一致。對于資源組件而言，其對硬件驅動不進行操縱，因此，資源組件的實現只是為obtain Data函數或process Data函數的實現，見表2。

在波形裝配包中，所有資源組件的描述波形裝配的域描、二進制文件、描述單個組件的域描述文件和述文件都包含在其中。通過對域描述文件的解析，核心框架的完成將使資源組件的部署實現在目標設備組件中，并對資源組件的屬性進行初始化，從而實現組件之間的連接。其中，目標程序的形式可以對對象開發的面向和組件開發的面向進行一定的區別；相互獨立的描述組件關系的文件和二進制文件可以共同構成波形的裝配和節點的裝配。每個組件的開發，都是相對于其他組件的開發而言的。如果要改變某一個組件，如對Sourcc Rcsource產生數據方式進行修改，就只需對其源碼進行修改并進行編譯的完成工作。對其他組件來說，如RS Encode Resouco，就不需要進行與波形裝配關系的修改。如果要進行程序功能的升級，只需利用新組件進行舊組件的替換，其也是組件開發的功能擴展。

基于軟件通訊結構，本文對應用嵌入式系統進行波形的開發進行了分析，依據波形的設計和實現完成波形在目標平臺上的部署，并完成波形的既定功能。

[1]何東海,宋瑩,周小林.基于嵌入式系統的minimumCORBA機制及分析[J].計算機工程與應用,2002,38(18):92-95.

[2]張昭理,胡金柱,CORBA構件模型在分布式體系結構中的應用[J].計算機工程,2004,30(12):81-83.

李琦（1973—），男，貴州貴陽人，中級工程師，現供職于中國電信股份有限公司貴州分公司，長期從事軟件通信結構規劃和管理。