检索结果-内蒙古大学图书馆

作者：常济菘国防科学技术大学

学位级别：硕士

软件通信体系架构(SCA)可以实现一个具有开放性、标准化、模块化的通用软件无线电平台,从而使软件无线电平台的成本得到显著降低,应用灵活性得到极大增强。虽然SCA通过CORBA机制很好地解决了通用处理器设备波形组件的互连互通和可移植问... 详细信息

软件通信体系架构(SCA)可以实现一个具有开放性、标准化、模块化的通用软件无线电平台,从而使软件无线电平台的成本得到显著降低,应用灵活性得到极大增强。虽然SCA通过CORBA机制很好地解决了通用处理器设备波形组件的互连互通和可移植问题,但是这种机制不能很好地适用于FPGA这种专用处理器。随着FPGA处理性能的不断提升,它在SCA系统中的作用越来越突出。因此,如何在SCA系统中很好地集成FPGA波形,如何提高FPGA波形的可移植性就成为当前软件无线电研究领域中一个非常重要的研究课题。论文首先通过对现有的旨在解决FPGA波形可移植性的协议和规范进行了研究,深入分析了它们的优缺点。接下来对MHAL规范、CP289协议、OCP接口规范中的方法加以融合和优化,提出了新的FPGA可移植波形结构。这个结构既为FPGA波形设计了标准的通信接口,又实现了波形应用的分离,同时还通过OCP接口实现了波形组件运行环境的标准化,真正实现了波形的可移植。其次,论文根据提出的波形结构,结合CP289协议中的操作要求,在原本过于简单的MHAL消息格式的基础上进行了细化,同时具体给出了MHAL消息封装结构和MHAL消息解析结构的处理流程,实现了FPGA波形在SCA系统中的标准通信。论文通过对CP289协议的深入研究,结合实际工程应用,提出了具体化的容器结构,并进一步进行了容器中组件控制模块、互连模块和本地服务模块的设计,实现了波形应用的分离。论文以OCP规范为基础,依据CP289协议中对组件接口的约束,设计了几种典型的组件OCP接口,使得波形组件设计与系统实现相分离,并真正实现了波形运行环境的标准化。最后,论文根据所设计的波形结构和组件接口设计了一个FPGA验证波形,通过波形的实现,证明FPGA波形组件可以像GPP波形组件一样可加载、可装配、可部署、可装配,验证了论文所设计的FPGA波形是与SCA兼容的。另外,通过对波形组件移植试验,验证了所设计的波形结构和组件接口能够为波形组件提供很好的可移植性。

关键词：软件通信体系架构 FPGA 可移植波形结构组件接口

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面向可重构SoC的软件无线电架构与调度算法设计

面向可重构SoC的软件无线电架构与调度算法设计

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作者：郭彪湖南大学

学位级别：硕士

软件无线电(Software Defined Radio,SDR)系统的集成度高,模块化程度好,其发展目标是在统一的硬件平台上,通过加载不同的通信波形而适应多频率的无线通信场景。在SDR系统中,统一的标准和架构是屏蔽底层硬件设备异构性,实现通信功能顺利... 详细信息

软件无线电(Software Defined Radio,SDR)系统的集成度高,模块化程度好,其发展目标是在统一的硬件平台上,通过加载不同的通信波形而适应多频率的无线通信场景。在SDR系统中,统一的标准和架构是屏蔽底层硬件设备异构性,实现通信功能顺利切换的关键。目前,在军用软件无线电通信装备中,以美军发布的4.1版本的软件通信体系架构(Software Communication Architecture,SCA)应用最为广泛。该架构下的CPU、DSP、FPGA等传统的硬件计算设备被虚拟化为逻辑设备组件,通过标准的接口和封装实现组件化的硬件资源管理。与此同时,随着5G、云计算、边缘计算等新型计算场景的出现,半导体工艺制程也逐渐逼近物理极限,传统的硬件计算设备已渐渐不能满足大规模的计算需求。Xilinx研发出重构粒度更小,且具备动态部分可重构(Dynamic Partial Reconfiguration,DPR)能力的新型计算架构的FPGA。该芯片不仅集成了DPR FPGA,而且还包含ARM架构的CPU核,是一个具备动态部分可重构特性的异构多处理器片上系统(Heterogeneous Multiprocessor System-on-Chip,HMPSoC),我们称为DPR HMPSoC。新型FPGA提供了丰富的并行异构计算资源,然而现有的SCA架构仅支持FPGA粗粒度资源虚拟化,降低了波形组件部署的灵活性和FPGA的硬件资源利用率。为了提高SDR系统对FPGA资源细粒度的资源虚拟化和并行计算能力。本文基于现有的SCA标准,设计支持DPR HMPSoC计算设备的软件架构;同时针对DPR HMPSoC计算设备进行波形组件的软硬件划分与调度技术研究,以进一步提高组件的执行效率和硬件的资源利用率。具体的工作如下:1.利用XML(e Xtensible Markup Language,XML)设计SCA标准下的域描述文件软件架构,使得SCA具备对动态部分可重构FPGA的细粒度资源虚拟化的架构支撑。提出波形组件的DPR部署机制,建立了波形组件到DPR FPGA重构子区域的映射关系。2.针对DPR HMPSoC计算平台的软硬件划分与调度问题,采用有向无环图(Directed Acyclic Graph,DAG)完成应用建模,并提出基于贪心策略的列表启发式软硬件划分与调度算法——e HEFT(expanded Heterogeneous Earliest Finish Time,e HEFT)。3.基于随机生成DAG和实际应用DAG两组测试基准数据集进行了算法仿真对比实验和数据分析。实验结果表明相较于对比算法在应用的调度长度和算法的求解时间两个性能指标上,e HEFT算法表现更优。约束条件下,求解性能平均提升20%以上,求解时间大幅缩短。

关键词：软件通信体系架构软硬件划分任务调度算法有向无环图动态部分可重构

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SCA在通信系统中的应用研究

SCA在通信系统中的应用研究

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作者：周新电子科技大学

学位级别：硕士

近年来,信息系统向小型化、多任务、网络化发展。在未来的各种平台中,多波形、多链路综合应用成为显著特征,要求通信系统具备多频段、多信道能力,以实现各种平台与不同平台的互联互,对通信设备提出更高的要求。为应对此问题,美国提出了... 详细信息

近年来,信息系统向小型化、多任务、网络化发展。在未来的各种平台中,多波形、多链路综合应用成为显著特征,要求通信系统具备多频段、多信道能力,以实现各种平台与不同平台的互联互,对通信设备提出更高的要求。为应对此问题,美国提出了联合战术无线电系统(JTRS)计划,它通过软件通信体系架构(SCA)架构能兼容多种通信体制、多种波形,具备开放式架构,可实现波形动态加载。本论文针对上述发展方向,以SCA为主要研究对象,研究基于SCA的波形设计与核心框架开发技术,初步形成核心框架软件,可实现软件的动态加载、卸载和部署功能。SCA关键技术包括域描述文件和核心框架的研究。其中,域描述文件是整个SCA系统的支柱和基础,域描述文件的数据项决定了整个SCA系统的行为,是整个SCA核心框架的基础和支柱。核心框架是控制整个系统软件行为的核心,它规定了波形加载、卸载、重构、故障管理的流程。在本课题的研究中,重点关注了在系统中应用SCA设计的方法,通过在系统架构、资源管理、软件部署、接口和波形加载配置等方面进行符合和裁剪性设计,摸索SCA架构与现有系统设计的结合方式,形成可应用的小型化核心框架。并在此基础上,通过演示系统验证了其可行性和效能以及需优化的环节。在研究中,对在小型系统应用SCA进行了适应性的裁剪,并为适应系统接口和应用,使用了可扩展标记语言(XML)和SCA相结合的设计方法。结果表明,采用这些方法能够很好的提高系统的可移植性和可重构性,开发的基于SCA核心框架架构的资源管理软件,在中国电科十所的通信仿真样机中已得到成功的应用。本人在本课题中,完成的主要工作包括:a)SCA域描述文件规范研究;b)SCA核心框架规范研究;c)基于SCA的波形加载、卸载流程研究;d)基于SCA的资源管理软件设计与实现;e)适合短波、超短波、L波段等多种波形软件的硬件平台的设计与实现;f)结合可扩展标记语言(XML),设计波形软件之间的通用化接口。

关键词：软件通信体系架构核心框架域描述文件裁剪及应用设计

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基于SCA规范的PCI设备驱动设计与实现

基于SCA规范的PCI设备驱动设计与实现

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作者：雍婷国防科学技术大学

学位级别：硕士

为了克服传统通信系统成本高昂、功能单一、维护升级困难等缺点,软件通信体系结构(SCA)采用标准化的软件构件思想,有效提高了无线通信系统的软件复用程度,节省了设计开发成本,缩短了新技术验证和实现周期。另一方面PCI总线由于其标准化... 详细信息

为了克服传统通信系统成本高昂、功能单一、维护升级困难等缺点,软件通信体系结构(SCA)采用标准化的软件构件思想,有效提高了无线通信系统的软件复用程度,节省了设计开发成本,缩短了新技术验证和实现周期。另一方面PCI总线由于其标准化、模块化、即插即用等特点,目前被诸多SCA设备厂商广泛使用。根据项目总体设计需求,本文对SCA规范下的PCI设备驱动进行了深入分析与研究,为应用层的波形开发提供了统一的、开放的底层支撑和服务。首先,论文对SCA规范从软硬件两方面进行了研究,阐述了其硬件管理特点以及软件结构层次,针对项目组开发的基于SCA规范的嵌入式平台,分析了在该平台上的SCA体系接口实现方法,重点解决了该平台中的非CORBA组件在SCA中的设备接口,明确了PCI设备驱动在SCA嵌入式平台中的功能。其次,通过对PCI总线结构和通信方法的深入研究,并根据系统需求,设计实现了基于PCI的FPGA从板的算法程序的动态加载以及主控板波形应用组件与FPGA板非CORBA组件的通信。该设计方案为各模块间通信提供底层功能函数接口服务,并将接口封装于SCA核心框架的非CORBA组件设备接口中,完成了上层波形组件对下层硬件设备的屏蔽。最后论文设计并实现了一个在SCA规范下完成PCI设备驱动动态加载的演示系统,并介绍了在实际的项目调试中所遇到的问题和解决办法。

关键词：软件通信体系架构 PCI设备设备驱动

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基于频谱感知的波形可重构软件无线电平台技术

基于频谱感知的波形可重构软件无线电平台技术

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作者：张靖雯中国电子科技集团公司电子科学研究院

学位级别：硕士

软件定义无线电是软件通信体系架构中的一个重要分支,通过可重用软件,在通用硬件平台的支持下,协调各类不同体制的通信设备相互通信。软件定义无线电通信装备以其高灵活度、低开发成本等优势,成为当今无线电领域研究的热点,也是未来无... 详细信息

软件定义无线电是软件通信体系架构中的一个重要分支,通过可重用软件,在通用硬件平台的支持下,协调各类不同体制的通信设备相互通信。软件定义无线电通信装备以其高灵活度、低开发成本等优势,成为当今无线电领域研究的热点,也是未来无线通信发展的重要基础设施。但是现役装备支持的网络协议单一,不具备通信波形动态重构和灵活配置的能力。因此,本文利用认知无线电中的频谱感知技术,设计并实现能够自适应进行波形动态重构的软件无线电平台,具体工作内容如下:首先,本文研究了基于信号高阶累积量和随机森林的频谱感知算法。随机森林模型是由数个弱分类器(决策树)共同构成。决策树算法依据信息熵或Gini指数对训练样本数据进行节点分裂,重复该操作直至节点无法分裂形成叶子节点,则决策树构建完毕。考虑决策树的学习结果存在过拟合问题,随机森林模型融合多个决策树输出结果,提高模型学习准确率。通过对信号特征提取分析,采用能够减少噪声干扰和多径干扰影响的信号高阶累积量作为训练模型的输入参数,构建能够在低信噪比情况下识别接收信号调制类型的频谱感知模型。其次,本文设计了可重构的软件无线电架构,以重构配置软件为架构基础,主控软件框架实现对各接口模块的管理与资源调配,波形组件提供各种与信号相关的函数接口以供调用。接着研究了动态波形重构原理,明确实现动态波形重构的两个基本要求。对可重构波形组件进行设计,主要包括对波形通信接口和波形算法逻辑的设计。波形算法逻辑根据波形调制类型进行设计,波形通信接口需要向外部提供一个统一的标准通信接口,需要向内部为波形算法逻辑提供接口。分析了FPGA的波形重构管理模块,配置波形时钟频率和ICAP端口,并对波形动态部署提出几点优化措施。最后,本文根据所设计的频谱感知算法和FPGA的局部动态可重构技术,搭建了一个基于频谱感知的波形可重构软件无线电平台。验证了所提出的频谱感知算法的正确性和有效性,实现对接收信号调制类型的识别。同时,通过自适应波形重构实验,验证了所设计的软件无线电平台能够根据空间电磁环境,自适应地装配、卸载波形,实现软件无线电平台的波形智能化重构。

关键词：软件通信体系架构认知无线电局部动态可重构 FPGA 波形重构

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基于SCA的软件无线电在FPGA上设计与实现

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现代电子技术 2011年第19期34卷 103-107,110页

作者：高宏伟吴宇施峻武邹黎华国防科学技术大学电子科学与工程学院 91604部队

在分析现有基于SCA的软件无线电在FPGA上实现方案优缺点的基础上,提出了一种基于FPGA的CORBA通信系统设计方案,有效克服了原有实现方案的缺点,不但为FPGA上的波形组件提供了良好的可重用性、可移植性和动态部分重配置的支持,而且还有效... 详细信息

在分析现有基于SCA的软件无线电在FPGA上实现方案优缺点的基础上,提出了一种基于FPGA的CORBA通信系统设计方案,有效克服了原有实现方案的缺点,不但为FPGA上的波形组件提供了良好的可重用性、可移植性和动态部分重配置的支持,而且还有效提高了FPGA硬件资源的使用效率,降低了通用处理器的工作负担。最后,针对该设计方案搭建了硬件平台,并给出了系统的性能测试结果,测试结果表明此设计方案是行之有效的。

关键词：软件通信体系架构软件无线电对象请求代理 GIOP FPGA

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基于SCA的软件无线电台配置管理设计

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通信技术 2016年第6期49卷 794-798页

作者：吴非廖文瑜牛吉凌中国电子科技网络信息安全有限公司第三十研究所四川成都610041

SCA软件通信体系架构为软件无线电系统实现提供了有效途径,能够促进软件无线电系统快速发展,更好地适应通用性、开放性和移植性需求,其中SCA4.0架构更是提供了灵活实现软件无线电系统的方案。本文在现有研究基础上,结合SCA4.0架构软件平... 详细信息

SCA软件通信体系架构为软件无线电系统实现提供了有效途径,能够促进软件无线电系统快速发展,更好地适应通用性、开放性和移植性需求,其中SCA4.0架构更是提供了灵活实现软件无线电系统的方案。本文在现有研究基础上,结合SCA4.0架构软件平台,设计了一种能有效管理SCA软件无线电台的软件框架,可支持使用人机和网管接口对多型电台设备实现配置管理。软件框架基于低耦合度和模块化设计,便于部署和移植,能为软件无线电台产品设计和开发提供支撑。

关键词：软件通信体系架构软件定义无线电核心框架配置管理

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基于SCA的软件无线电SoPC设计

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现代电子技术 2011年第22期34卷 112-115页

作者：谭翔吴宇施峻武国防科技大学电子科学与工程学院湖南长沙410073

软件通信体系架构为实现具有开放性、标准化、模块化的通用软件无线电平台提供了规范。为了实现无线通信系统的小型化,采用软硬件协同设计的方法构建了基于SCA的软件无线电SoPC系统,该系统实现了波形组件的动态配置和部署,以及硬件组件... 详细信息

软件通信体系架构为实现具有开放性、标准化、模块化的通用软件无线电平台提供了规范。为了实现无线通信系统的小型化,采用软硬件协同设计的方法构建了基于SCA的软件无线电SoPC系统,该系统实现了波形组件的动态配置和部署,以及硬件组件的部分重构。同时它具有效率高,体积小,功耗低,功能强的优点,具有很好的应用前景。

关键词：软件通信体系架构软件无线电可编程片上系统 FPGA

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一种基于SDR可重构多通道雷达发射机

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应用科技 2018年第3期45卷 23-27页

作者：袁兵华张文旭钟晓康窦峥哈尔滨工程大学信息与通信工程学院黑龙江哈尔滨150001

雷达侦察系统对于配套实验用雷达信号发射机往往需要可以同时发射多种参数、软件可配置的雷达信号。针对实际需求,提出了一种基于软件无线电(software defined radio,SDR)可重构多通道雷达发射机系统,该系统以SDR平台为构架,通过现场可... 详细信息

雷达侦察系统对于配套实验用雷达信号发射机往往需要可以同时发射多种参数、软件可配置的雷达信号。针对实际需求,提出了一种基于软件无线电(software defined radio,SDR)可重构多通道雷达发射机系统,该系统以SDR平台为构架,通过现场可编程门阵列(field-programmable gate array,FPGA)实现多通道数字信道化发射机结构模型。在建立实信号信道化发射机基本数学模型的基础上,推导并得到了一种具有计算高效、结构简单的多通道雷达发射机模型。在基于SCA软件协议规范下,构建了SDR可重构多通道的雷达发射机模型,给出了硬件软件实现的基本框架和步骤。对提出的多通道雷达发射机高效结构模型进行了MATLAB仿真,验证了多通道雷达发射机高效结构模型的正确性。该结构模型已经在实际系统中得以应用,在工程应用方面具有一定的实用价值。

关键词：软件无线电信道化雷达发射机软件通信体系架构可重构多通道 FPGA 多相滤波

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基于SCA的可移植FPGA波形组件接口设计

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现代电子技术 2010年第4期33卷 79-82,88页

作者：常济崧吴宇施峻武国防科技大学电子科学与工程学院湖南长沙410073

软件通信体系架构(SCA)可以实现一个具有开放性、标准化、模块化的通用软件无线电平台,从而使软件无线电平台的成本得到显著降低,应用灵活性得到极大增强。但是目前在SCA体系中,还没有一种有效提高FPGA波形可移植能力的方法。在此提出... 详细信息

软件通信体系架构(SCA)可以实现一个具有开放性、标准化、模块化的通用软件无线电平台,从而使软件无线电平台的成本得到显著降低,应用灵活性得到极大增强。但是目前在SCA体系中,还没有一种有效提高FPGA波形可移植能力的方法。在此提出一种基于SCA的可移植FPGA波形组件接口设计技术,该技术根据SCA的要求,基于容器和组件模型设计高性能、规范化的FPGA波形组件接口,从而在很大程度上提高了FPGA波形的模块化程度,在不同平台上提高了可移植性和可复用性,使SCA体系架构的性能优势得以显著提升。

关键词：软件通信体系架构波形组件接口 FPGA 软件无线电平台

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