基于SCA和USRP的通信系统设计与实现

摘要

近年来软件无线电技术得到了长足的发展，软件无线电已成为无线通信领域未来发展的方向，不论是军事还是商业领域都将引起一场变革。软件通信体系结构(SCA)规范被广泛用于实现电台软件的智能化、标准化及平台化，因此获得了各标准组织的广泛认可。本文设计的通信系统的架构就是基于SCA规范来搭建的。论文阐述了SCA规范的实现方法，并探究了近期推出的SCA4.0规范中所作的改进及其增加的新功能特性。
　　通用软件无线电外设(USRP)包括母板和子板两部分，母板完成信号在基带和中频之间的转换，而子板完成信号在中频和射频之间的转换。本文在搭建通信系统的软件平台时设计了用于配置和驱动USRP硬件平台的USRP逻辑设备组件，从而使相对低廉的USRP设备能够用于搭建满足SCA规范的软件无线电系统。
　　本文针对SCA规范和USRP设备所具备的优点设计并实现了基于SCA+USRP的通信系统。本文完成工作如下:
　　1.探究软件无线电(SDR)中关键性的技术规范及其实现方法。首先介绍了SDR中对于系统的移植性和重用性至关重要的JTRSAPIs规范的构成及各接口功能。接着，阐述了SCA规范的实现方法，并探究了近期推出的SCA4.0规范所具有的新功能特性，这对于未来搭建基于SCA规范的通信系统具有重要的指导意义。
　　2.设计基于SCA+USRP的通信系统的软硬件平台。硬件平台包括PC终端和USRP，其中，USRP由USRP N210母板和SBX射频子板构成。软件平台则遵循SCA规范和JTRS APIs规范进行搭建，主要涉及CORBA中间件的优化、核心框架功能模块、设备服务组件设计和波形应用组件设计。
　　3.完成基于SCA+USRP的通信系统中设备组件的设计。论文首先提出了SCA规范中逻辑设备组件的设计方法，然后阐述了基于SCA+USRP的通信系统中以太网设备、USRP设备和CPU设备的具体实现。
　　4.对基于SCA+USRP的通信系统进行正确性验证。论文搭建了基于SCA+USRP的通信系统的实验平台，在通信系统中基带信号采用QPSK调制方式，最后利用该通信系统的实验平台进行数据和语音传输证明了系统设计的正确性。

目录

摘要

第一章 绪论

1．1 课题研究背景

1．2 国内外研究现状

1．3 论文的主要工作与章节安排

第二章 软件无线电中关键性的技术规范

2．1 JTRS应用程序接口规范

2．1．1 JTRS APIs简介

2．1．2 原始APIs

2．1．3 JTRS设备

2．1．4 JTRS服务

2．2 SCA架构的实现方法

2．2．1 硬件体系结构的定义

2．2．2 软件架构的实现

2．3 SCA4．0规范的新功能特性

2．3．1 推模式

2．3．2 轻量级组件

2．3．3 功能单元

2．4 本章小结

第三章 基于SCA+USRP的通信系统的软硬件平台设计

3．1 SCA+USRP通信系统的硬件平台的搭建

3．1．1 USRP硬件结构

3．1．2 硬件平台数据处理流程

3．2 SCA+USRP通信系统的软件平台的设计

3．2．1 CORBA中间件的优化

3．2．2 核心框架的功能模块

3．2．3 设备服务组件设计

3．2．4 波形应用组件设计

3．3 本章小结

第四章 基于SCA+USRP的通信系统中设备组件的设计

4．1 SCA规范中逻辑设备组件的设计方法

4．1．1 逻辑设备组件的接口设计

4．1．2 逻辑设备组件端口设计

4．2 SCA+USRP通信系统中设备组件的具体实现

4．2．1 以太网设备

4．2．2 USRP设备

4．2．3 CPU设备

4．3 本章小结

第五章 基于SCA+USRP的通信系统的验证

5．1 实验平台的总体架构

5．2 QPSK示例波形仿真

5．3 系统测试

5．4 测试结果

5．4．1 数据传输测试结果

5．4．2 语音传输测试结果

5．5 本章小结

第六章 总结与展望

参考文献

作者在学期间取得的学术成果

致谢

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