李維+賀月月

[摘 要]針對(duì)短波通信系統(tǒng)設(shè)各種類(lèi)多、數(shù)量多、操作復(fù)雜、升級(jí)成本高、兼容性差的問(wèn)題及現(xiàn)代信息戰(zhàn)的發(fā)展需求，論文提出了一種基于軟件無(wú)線電的短波通信系統(tǒng)軟硬件平臺(tái)設(shè)計(jì)力案，硬件平臺(tái)采用總線式組織結(jié)構(gòu)和分頻段、二次變頻的射頻收發(fā)模塊，實(shí)現(xiàn)了模塊級(jí)的可擴(kuò)展化和中頻與基帶處理模塊的通用化。軟件平臺(tái)則使用與SC A規(guī)范（Software Communication Architecture）完全兼容的OE波形實(shí)時(shí)運(yùn)行環(huán)境和波形開(kāi)發(fā)部署管理上具。該系統(tǒng)支持新業(yè)務(wù)功能的軟件注入和硬件資源的無(wú)縫擴(kuò)展，較好地解決了短波通信系統(tǒng)中所而臨的相同設(shè)各功能擴(kuò)展升級(jí)和小同設(shè)各互連互通的問(wèn)題。

[關(guān)鍵詞]軟件無(wú)線電；軟件通信體系架構(gòu)（SCA）；公共對(duì)象請(qǐng)求代理架構(gòu)（（CORBA）：硬件抽象層（MHAOL）

中圖分類(lèi)號(hào)：TU617 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2017）45-0299-01

1 引言

由于體制結(jié)構(gòu)的限制，我三軍裝備了大量不同類(lèi)型的短波電臺(tái)，而為了克服短波通信容量有限、傳輸穩(wěn)定性差和抗干擾性能差等缺點(diǎn)，又相繼出現(xiàn)了頻率自適應(yīng)、寬帶抗干擾等多種新技術(shù)，每實(shí)現(xiàn)一種新的業(yè)務(wù)功能，都需研制一款新的短波設(shè)備或模塊板卡，不僅給短波通信系統(tǒng)總體的電磁兼容性和可靠性設(shè)計(jì)帶來(lái)了不小的難度，還會(huì)大幅增加系統(tǒng)成木和調(diào)試周期。同時(shí)，也造成了短波電臺(tái)類(lèi)型眾多且不能互聯(lián)互通的局面，嚴(yán)重制約著三軍的協(xié)同作戰(zhàn)能力。木文將軟件無(wú)線電的思想引入短波通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，通過(guò)對(duì)現(xiàn)有業(yè)務(wù)波形的模塊化封裝，新波形組件的復(fù)用、重構(gòu)和動(dòng)態(tài)加載，通用硬件模塊的無(wú)縫升級(jí)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能的平滑升級(jí)，新技術(shù)、新體制波形的低成本注入，以及多通信頻段的業(yè)務(wù)融合，如25kHz寬帶波形、超短波近距離通信等體制或功能，較好地解決了現(xiàn)今以硬件為主導(dǎo)的技術(shù)體制帶來(lái)的功能擴(kuò)展復(fù)雜和難以互連互通的問(wèn)題。

2 基于軟件無(wú)線電的短波通信系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)思路

軟件無(wú)線電的核心思想是構(gòu)造一個(gè)具有開(kāi)放性、標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的通用硬件平臺(tái)，將各種功能如工作頻段、調(diào)制解調(diào)類(lèi)型、加密模式等用軟件來(lái)完成，通過(guò)加載不同的通信軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)不同的通信模式和功能萬(wàn)。軟件通信體提出的一種軟件無(wú)線電系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范川，它規(guī)定了通信設(shè)備的軟件體系結(jié)構(gòu)、硬件體系結(jié)構(gòu)和安全體系結(jié)構(gòu)，以及API接II規(guī)范，其目的是實(shí)現(xiàn)無(wú)線通信設(shè)備硬件模塊化、通用性，軟件的可移植性、可重用性，以保證整個(gè)系統(tǒng)的開(kāi)放型及可擴(kuò)展性，使系統(tǒng)升級(jí)簡(jiǎn)單，減少系統(tǒng)開(kāi)發(fā)費(fèi)用、縮短開(kāi)發(fā)時(shí)間州。

SCA規(guī)范將是未來(lái)美國(guó)各軍兵種無(wú)線通信系統(tǒng)都將遵循的一體化體系結(jié)構(gòu)。因此，基于軟件無(wú)線電的短波通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)也必須遵循SCA的設(shè)計(jì)規(guī)范，它將是一個(gè)以軟件為核心的信號(hào)處理平臺(tái)，由波形開(kāi)發(fā)和管理環(huán)境、硬件平臺(tái)及軟件平臺(tái)等部分組成。在該系統(tǒng)中要求硬件結(jié)構(gòu)必須通用化、模塊化，即硬件體系結(jié)構(gòu)不能針對(duì)某個(gè)特定的功能設(shè)計(jì)，而是設(shè)計(jì)成可擴(kuò)展、可升級(jí)的通用設(shè)備，這些設(shè)備通過(guò)邏輯軟件包進(jìn)行封裝和描述，并可通過(guò)在軟件平臺(tái)上加載不同的功能軟件模塊實(shí)現(xiàn)特定的波形應(yīng)用。以下將分為硬件平臺(tái)和軟件平臺(tái)架構(gòu)兩部分進(jìn)行設(shè)計(jì)方案描述。

3 硬件平臺(tái)架構(gòu)設(shè)計(jì)

模塊化是軟件無(wú)線電系統(tǒng)的一個(gè)重要特征，無(wú)論硬件、軟件都是由多種功能模塊按照一定的體系架構(gòu)組織起來(lái)的。硬件平臺(tái)架構(gòu)的設(shè)計(jì)原則是保證模塊化硬件的可擴(kuò)展性和可升級(jí)性，能夠支持未來(lái)短波通信系統(tǒng)覆蓋更廣的頻率范圍和實(shí)現(xiàn)更大的工作帶寬的潛在需求，延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命。

常見(jiàn)的三種硬件平臺(tái)架構(gòu)包括流水式架構(gòu)、總線式架構(gòu)和交換式架構(gòu)。木文采用標(biāo)準(zhǔn)CPC總線架構(gòu)，它的功能模塊之間的禍合性比流水式架構(gòu)更低，可擴(kuò)展性更強(qiáng)；具體實(shí)現(xiàn)時(shí)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜度和難度比交換式架構(gòu)要低。

按照總線架構(gòu)、標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化、開(kāi)放性的系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則訓(xùn)，基于軟件無(wú)線電的短波通信系統(tǒng)中的硬件平臺(tái)由射頻接收模塊、射頻發(fā)射模塊、波形處理模塊、主控制模塊等幾部分組成。所有模塊都采用CPCI總線方式，以提高系統(tǒng)硬件的兼容性和可擴(kuò)展性。硬件平臺(tái)的各主要功能模塊與運(yùn)行波形開(kāi)發(fā)、部署和管理軟件的上位機(jī)模塊通過(guò)網(wǎng)II互聯(lián)。波形處理模塊和RF接收模塊、RF發(fā)射模塊也可根據(jù)需要配置多塊，以構(gòu)成多頻段、多通道分布式的復(fù)雜信n5處理平臺(tái)。

4 軟件平臺(tái)架構(gòu)設(shè)計(jì)

基于軟件無(wú)線電的短波通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心就是“重配置性”，主要體現(xiàn)在軟件在異構(gòu)平臺(tái)之間的可重用性。SC A規(guī)范將操作系統(tǒng)、中間件等計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的技術(shù)引入軟件無(wú)線電，定義了層次化的軟件體系結(jié)構(gòu)州，共分為六層：板級(jí)支持包（總線層）、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧和接口服務(wù)層、操作系統(tǒng)層、CORBA中間件層、核心框架層和應(yīng)用層。通過(guò)CUR-YA軟總線屏蔽底層具體的硬件實(shí)現(xiàn)川，最上層的應(yīng)用波形組件通過(guò)核心框架提供的標(biāo)準(zhǔn)API互連，實(shí)現(xiàn)分布式計(jì)算。波形成為無(wú)線通信系統(tǒng)中的應(yīng)用軟件，波形開(kāi)發(fā)者像Win-down程序員一樣主要關(guān)注組件的劃分和設(shè)計(jì)，不用了解底層數(shù)據(jù)的交互過(guò)程，就可以直接利用現(xiàn)有的組件進(jìn)行波形重構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)代碼的可移植、可復(fù)用和可重構(gòu)。

5 結(jié)語(yǔ)

本文提出了一種可實(shí)現(xiàn)的基于軟件無(wú)線電的短波通信系統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì)方案，實(shí)現(xiàn)了中頻和基帶處理模塊的通用化，完成了短波QPSK波形的組件化封裝和動(dòng)態(tài)加載，并支持窄、寬帶業(yè)務(wù)波形的可移植性、可配置性。該設(shè)計(jì)方案與傳統(tǒng)的基于硬件的通信裝備相比，具有寬頻段、多功能、易兼容、便于升級(jí)等優(yōu)勢(shì)?；谲浖o(wú)線電的短波通信系統(tǒng)是滿(mǎn)足未來(lái)戰(zhàn)爭(zhēng)通信要求、打贏信息化戰(zhàn)爭(zhēng)的重要技術(shù)保障，代表了戰(zhàn)術(shù)通信裝備的重要發(fā)展方向，對(duì)推動(dòng)我國(guó)軍用軟件無(wú)線電技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用具有一定的意義。

參考文獻(xiàn)

[1] Joint Program Executive Office （JPEO） Joint Tactical RadioSystem（JTRS）Software Communications Architecture Speci- fication，Version 2. 2. 2[S].2006.

[2] 范建華，王曉波，李云洲，等.基于軟件通信體系義無(wú)線電系統(tǒng)[J].清華大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），結(jié)構(gòu)的軟件定，2011.08.endprint