SCA作為一種先進(jìn)的通用通信平臺體系架構(gòu),已成為業(yè)界實(shí)現(xiàn)軟件無線電平臺可重構(gòu)、可移植的重要突破點(diǎn)。本文主要研究無線通信波形的軟件設(shè)計(jì)方法。

　　《中國通信》創(chuàng)刊于2004年，期刊總編輯為兩院院士、北京郵電大學(xué)教授陳俊亮。2008年起，應(yīng)廣大讀者需求期刊由純英文版變更為中英文雙語版。中英文刊的出版目標(biāo)是成為我國通信行業(yè)最具影響力的，有學(xué)術(shù)特色的綜合性期刊。中英文刊立足于我國信息通信業(yè)發(fā)展大局，積極開展海內(nèi)外學(xué)術(shù)交流，及時反映海內(nèi)外最新研究成果。

　　1DSP硬件抽象層的設(shè)計(jì)方法

　　硬件抽象層采用分層架構(gòu)模式,共分為接口交互層、邏輯層和驅(qū)動層。其中接口交互層提供了與上層組件(如波形組件,波形管理組件等)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互的接口和協(xié)議,如MOCB接口等[9]。邏輯層負(fù)責(zé)使用驅(qū)動層提供的操作,從而實(shí)現(xiàn)硬件抽象層對上層組件提供的服務(wù)。

　　驅(qū)動層負(fù)責(zé)提供對實(shí)體(共享內(nèi)存等)的獨(dú)立的單一功能的操作。根據(jù)功能將DSP的硬件抽象層劃分為若干模塊,其中外部接口模塊統(tǒng)一提供對上層的服務(wù)接口,如讀數(shù)據(jù)接口、寫數(shù)據(jù)接口。控制管理模塊提供對硬件抽象層的相關(guān)控制服務(wù)。

　　路由表維護(hù)模塊提供了表輸入和表查詢等對注冊有系統(tǒng)和波形相關(guān)參數(shù)的表的操作接口。數(shù)據(jù)傳輸管理模塊提供了數(shù)據(jù)接收和數(shù)據(jù)發(fā)送的接口,該模塊是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)的關(guān)鍵模塊。事件模塊提供了一個中斷設(shè)置的內(nèi)部接口和一個中斷響應(yīng)函數(shù)的外部接口。通過事件驅(qū)動可以輔助完成數(shù)據(jù)的傳輸,通過設(shè)置不同的事件可以實(shí)現(xiàn)多種類型的數(shù)據(jù)傳輸。存儲區(qū)管理模塊提供了寫數(shù)據(jù)和讀數(shù)據(jù)接口,主要功能在于調(diào)用底層的驅(qū)動進(jìn)行數(shù)據(jù)交互操作。各個模塊之間的功能以及調(diào)用關(guān)系如圖3所示。

　　通常硬件抽象層會要求波形組件將LD號與某個信號量綁定,運(yùn)行過程中硬件抽象層通過該信號量來通知波形組件一個讀或者寫操作的完成。對于波形組件來說,則需要使用操作系統(tǒng)API建立一個進(jìn)程來等待讀或者寫操作的通知。在某些特殊條件下,為了提高波形組件的反應(yīng)速度,則需要硬件抽象層通過硬中斷或軟中斷來通知波形組件。

　　在另一種極端情況下,波形組件則可以在后臺線程中去輪詢來自于硬件抽象層的通知。硬件抽象層最重要的就是實(shí)現(xiàn)DSP內(nèi)部的組件對其它芯片上的組件的讀寫操作,為了對組件屏蔽硬件信息,硬件抽象層以LD號來映射實(shí)際物理地址并提供給波形使用。根據(jù)組件能夠感知的性能將讀寫分別劃分為阻塞式和非阻塞式兩種類型,以讀操作為例,可分為ReadWait和ReadNoWait兩個函數(shù),這兩種操作流程如圖4所示。

　　可以看出,非阻塞式的操作可以實(shí)現(xiàn)DMA和CPU的并行工作,能夠提高軟件的運(yùn)行效率,這在嵌入式實(shí)時處理軟件中是非常有意義的。但是非阻塞的操作要求操作系統(tǒng)提供信號量或中斷等異步機(jī)制,會增加系統(tǒng)設(shè)計(jì)的復(fù)雜度,實(shí)際設(shè)計(jì)的時候需要綜合考慮。

　　2DSP波形組件的實(shí)現(xiàn)方法

　　實(shí)現(xiàn)波形的組件化的首要工作是對波形進(jìn)行組件劃分,一般來說按照分層結(jié)構(gòu)可以將組件劃分為基帶協(xié)處理組件、基帶處理組件、媒體接入組件、邏輯鏈路組件以及無線網(wǎng)絡(luò)組件,如圖5所示,其中射頻中頻設(shè)備和安全密碼設(shè)備一般作為硬件平臺的一部分,不屬于波形的范疇。

　　假設(shè)某無線通信系統(tǒng)中,基帶處理組件實(shí)現(xiàn)的功能包括信道編碼、調(diào)制解調(diào)、信道交織和解交織、信號同步、信道估計(jì)、均衡等,則基帶處理組件的端口示意如圖6所示,這里的User一般為相鄰的媒體接入組件和基帶協(xié)處理組件。

　　其中,BBProcDataConsumer接口繼承自Packet:PayloadStatus接口,同時自定義了一個pushPacket函數(shù),該接口被鏈路控制組件調(diào)用,使基帶處理組件獲得下行數(shù)據(jù)。同時,在媒體接入組件上也應(yīng)實(shí)現(xiàn)一個BBProcDataConsumer接口,用于接收基帶處理組件發(fā)送過來的上行數(shù)據(jù)。

　　pushPacket函數(shù)的原型為pushPacket(inCF::OctetSequencepayload)。BBProcDataProducer接口繼承自Packet::PayloadControl接口,與BBProcDataConsumer接口配合使用,為用戶提供設(shè)置傳輸分組長度的功能。圖7列出了基帶處理組件實(shí)現(xiàn)的主要API。

　　3結(jié)語

　　SCA作為一種先進(jìn)的通用通信平臺體系架構(gòu),已成為業(yè)界實(shí)現(xiàn)軟件無線電平臺可重構(gòu)、可移植的重要突破點(diǎn)。其中硬件抽象層則是最核心也最復(fù)雜的一部分,雖然在美軍標(biāo)中對于硬件抽象層有詳細(xì)的定義和說明,但是由于差異性,不可能照搬美軍標(biāo)中的相關(guān)內(nèi)容,根據(jù)我軍通信需求和現(xiàn)有通信體制,制定適應(yīng)實(shí)際情況的SCA標(biāo)準(zhǔn)對其實(shí)際應(yīng)用有至關(guān)重要的意義,并最終影響裝備的設(shè)計(jì)和使用模式。目前,這方面的工作仍有待進(jìn)一步探索。