论文部分内容阅读
VirtualRadio是基于通用CPU的软件无线电系统的代表。然而其实时处理能力有限，不能满足B3G技术的发展需要。本文为解决这一问题做了相应的研究。提出了采用机群系统的软件无线电体系结构的一般概念，将所完成的国家自然科学基金项目(NSFSDR)和所提出的基于高速交叉开关网络的机群软件无线电系统(CSNSDR)归为它的特例。阐明了它是软件无线电平台和并行计算机体系结构的共同发展趋势。
提出了将各种复杂通信信号处理算法并行化分解的数据分割法和功能分割法两种一般方法，并结合通信技术中数据结构的特点提出了时间解耦、空间解耦和变换域解耦三种方法。对所能获得的并行加速比和实时性性能进行了分析。应用这些方法，提出了一种指导原则可使在一定的工作站数目、一定的计算任务量下得到最佳的并行化运算方式。通过两个具体的OFDM载波同步算法并行实现的设计和仿真验证了这些方法的正确性，说明它们适用于Feedforward和Feedback型算法。以含有OFDM技术的典型通信算法为例，分析了CSNSDR系统的实时处理能力的上限，说明其有能力用于B3G的系统实现。同时也表明，所提出的并行化方法在应用于复杂的通信信号处理算法时能够获得很高的并行加速比和实时性。
作为在该系统上具体实现并行化算法的重要手段，文中设计了软件无线电并行编程环境。它包括各种消息传递模式，基于描述的功能调用机制和RTCPP协议，它比标准的并行编程环境(MPI或PVM)更加实用高效。
提出了一种改进的直接波形合成算法。它通过查表运算来实现各种制式的基带或中频调制信号，比传统方法大大地降低了运算量；它比普通的单个查找表的方法大大节省了存储空间，特别适合于用软件实现。
深入研究了机群软件无线电系统接收机的数字前端设计技术，给出了其高效实现形式。提出了解决数字化瓶颈的并联ADC方案。在此基础上得到了机群软件无线电系统上数据流由硬件层到软件层的接口的并行处理设计方案。