CN105007327A - 一种基于sdr的新型云计算网络系统及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于SDR的新型云计算网络系统及其方法，该系统包括：可编程软基站，其由USRP和PC构成，其中USRP连接到PC，USRP用于完成信号收发、变频及模数转换，PC用于对从USRP接收的信号进行信号处理，并将计算任务分配给分布式云计算平台，USRP由母板和子板构成，子板用于射频信号的接收/发送以及到中频的转换，母板用于中频采样以及中频信号到基带信号的互相转换；分布式云计算平台，由多个PC相互连接构成，共享计算资源，用于从可编程软基站中的PC接收计算任务，并将计算结果返回给PC；用户设备，其通过所述可编程软基站收发信号；核心网和互联网，其中可编程软基站通过核心网与互联网进行通信。

Description

一种基于SDR的新型云计算网络系统及其方法

技术领域

本发明专利涉及移动通信领域，尤其是涉及一种基于SDR的新型云计算网络系统及其方法。

背景技术

随着无线通信的不断发展，出现了越来越多的无线接入方式，包括femtocell、3G、LTE、WIFI、WiMAX等等，而且无线协议仍在不断发展演进，由于协议的定义是和具体化的ASIC硬件紧密结合的，不同协议的信号差异很大，例如工作频段、调制方式、波形结构、编码方式或加密方式等不同，所以协议的变化通常需要更换基站。在目前的网络中，协议和网络密度的变化是连续的(每隔数月)(例如城市的一个地区的基站数目)以提供高容量和均匀覆盖。而为这样密集的网络在物理上和频率上升级基站或部署新基站是昂贵的，需要耗费巨大的人力物力成本，而且现在已经存在了之前所布局的基站设备，如果再增加数量布置更多的无线基站设备，不能保证部署方式会完全合理，无论布局费用还是效果都有很大的问题。为了解决多种无线接入方式的共通性问题，软件无线电(SDR，SoftwareDefined Radio)技术应运而生。

所谓软件无线电，就是说其通路的调制波形是由软件确定的，即软件无线电是一种用软件实现物理层连接的无线通信设计。软件无线电的核心是将宽带A/D、D/A尽可能靠近天线，用软件实现尽可能多的无线电功能；其中心思想是在一个标准化、模块化的通用硬件平台上，通过软件编程，实现一种具有多通路、多层次和多模式无线通信功能的开放式体系结构。应用软件无线电技术，一个移动终端可以在不同系统和平台间畅通无阻地使用，为多种无线接入方式共存下终端的接入及基站升级提供了良好的解决方案。

随着软件无线电技术的发展和人们的广泛关注，为了使研究人员更加便捷地利用软件无线电技术开展研究，GNU开源组织构建和部署了开源软件无线电开发平台，也即GNU Radio，旨在使学术机构或商业机构更加简单地构建与研究自己的无线通信系统。同时，GNU Radio项目还开发了通用软件无线电外设(USRP)。其中，USRP充当一个无线电通讯系统的数字基带和中频部分，通过其上的天线完成信号最基本的发送和接收，所有诸如数字上下变频、抽样和内插等高速通用操作在USRP的FPGA芯片上完成；而GNU Radio软件平台提供信号运行和处理模块，通过在易制作的低成本的射频(RF)硬件和通用微处理器上部署GNU Radio就可以实现软件定义无线电，完成所有波形相关方面的处理，如调制与解调、编码等。因为通用的硬件平台(即USRP)只负责信号收发与变频等与具体的网络协议无关的通用操作，因此只需要在GNU Radio的信号处理软件编写层面，根据不同网络协议中所规定的对数据的处理方法，编写相应的信号处理程序，就能完成对使用不同网络协议的支持，而无需在硬件层面做任何变更。

通过这种软件无线电技术，就可以构建可编程的软基站，传统基站中的信号收发工作可由USRP完成，传统基站中的信号处理工作由部署了GNU Radio软件平台的PC或者其他有处理能力的硬件完成，通过在GNURadio软件平台上编写相应的信号处理模块即可完成波形变换等的处理工作。当需要进行协议变迁或升级时，只需对软基站中GNU Radio平台上的软件模块进行修改或者变更即可，而无需再更换升级硬件(即USRP)。通过这种可编程的软基站就很好地解决了之前所提到的由于协议升级所带来的巨大人力物力成本，同时也大大降低了通信系统开发的复杂度，软件实现的方式也有效提升了通信系统的灵活性。

但是，由于现有基于软件无线电技术实现的可编程软基站大多由USRP与部署了GNU Radio的PC组成，复杂的软件信号处理工作均由PC上的处理器完成；但由于现有的PC处理能力有限，当协议比较复杂时，单个PC的处理能力就极大地限制了软基站的整体处理能力，在当前人们对数据处理速度与业务体验等的要求日益提高的背景下，这种限制是致命的，这也是目前软基站还难以应用在实际的商业场景中的原因。

因此针对现有软基站处理能力的瓶颈问题，本发明提出了一种基于SDR的云计算网络系统及其方法，采用多个PC搭建的分布式云计算平台，将传统的软基站中原本由单个PC承担的信号处理工作，分发到所提出的云计算平台上，通过分载计算量提高软基站信号处理的速度，使可编程软基站的性能得到本质的提升，从而使其具备实际应用的可能。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的目的在于提供一种基于软件无线电的网络系统及信号处理方法，该网络系统由基于软件无线电技术的可编程的软基站、分布式的云计算平台、核心网、IP互联网(Internet)组成。首先利用USRP硬件与通用微处理器(以下均以PC，即个人电脑为例进行说明)相连完成软基站的搭建，并将多个PC计算资源联合构成分布式的云计算平台，把原本在单台PC上的计算任务分配到云计算平台上完成，理论上克服单台PC上CPU处理性能的局限，大大节省信号的处理时间，从而解决软基站信号处理效率低下的问题，达到提升可编程软基站整体性能的目标。

(二)技术方案

根据本发明的一个方面，提出了一种基于SDR的新型云计算网络系统，该系统包括：可编程软基站，其由软件无线电外设USRP和PC构成，其中软件无线电外设USRP连接到PC，USRP用于完成信号收发、变频及模数转换，PC用于对从USRP接收的信号进行信号处理，并将信号处理所产生的计算任务分配给分布式云计算平台，USRP由母板和子板构成，子板用于射频信号的接收/发送以及到中频的转换，母板用于中频采样以及中频信号到基带信号之间的互相转换；分布式云计算平台，由多个电脑主机PC相互连接构成，共享计算资源，用于从可编程软基站中的PC接收计算任务，并将计算结果返回给可编程软基站中的PC；用户设备，其通过所述可编程软基站发送和接收信号；核心网和互联网，其中可编程软基站通过该核心网与互联网进行数据通信。

根据本发明的另一个方面，提出了一种基于SDR的信号处理方法，该方法包括：步骤1，UE向可编程软基站发送模拟高频信号，可编程软基站中USRP通过天线接收到该信号，该可编程软基站由USRP和PC构成，USRP连接到PC，USRP包括子板和母板；步骤2，USRP上的子板将接收到的模拟高频信号下变频至模拟中频；步骤3，USRP母板上的ADC芯片经过模数转换将模拟中频信号转换为数字中频信号；步骤4，USRP母板上的FPGA芯片将ADC芯片采集来的数字中频信号进行数字下变频至基带信号，并对样值进行可变速率的抽取以符合用户对信号带宽的要求；步骤5，USRP通过网线将数字基带信号传输至可编程软基站中的PC，PC根据接收到的数据包所属的协议进行相应的处理，并将处理任务分发给分布式的云计算平台，云计算平台将计算结果返回给该PC；步骤6，PC通过网线将处理好的数据包传送给USRP，通过数字上变频、数模转换、模拟上变频后经由USRP的子板完成信号发送，信号经过核心网到达互联网，完成从UE到互联网的数据请求。

根据本发明的再一方面，提出了一种基于SDR的信号处理方法，该方法包括：步骤1，来自互联网的数据经由核心网以模拟高频信号的形式发送给可编程软基站，可编程软基站中的USRP通过天线接收到该信号，该可编程软基站由USRP和PC构成，USRP连接到PC，USRP包括子板和母板；步骤2，USRP上的子板将接收到的模拟高频信号下变频至模拟中频；步骤3，USRP母板上的ADC芯片经过模数转换将模拟中频信号转换为数字中频信号；步骤4，USRP母板上的FPGA芯片将ADC芯片采集来的数字中频信号进行数字下变频至基带信号，并通过层叠梳状滤波器(CIC)对样值进行可变速率的抽取以符合用户对信号带宽的要求；步骤5，USRP通过网线将数字基带信号传输至PC，PC的基站信号处理单元对接收到的数字基带信号按照其所属的协议进行相应的信号处理，并将信号处理所产生的计算任务分发给分布式的云计算平台，由云计算平台的多台PC联合计算，并将最终的处理结果返回至软件可编程基站中的上述PC；步骤6，PC通过网线将处理好的数据包传送给USRP，通过USRP的子板发送给目标UE，完成从互联网到UE的下行数据通信过程。

(三)有益效果

利用本发明的方案，可编程的软基站由通用无线电外设(如USRP等)和部署了软件无线电平台(如GNU Radio)的微型处理器(如PC)连接组成，并与核心网连接，UE(用户设备)可直接使用与接入普通基站同样的方式接入可编程软基站。。其中USRP等通用外设完成信号的收发与变频等工作，开发人员可以在GNU Radio等软件平台上以编写程序的方式编写各信号处理模块，实现软基站中调整、解调等波形相关的处理工作。因此，网络维护人员只需对相应的软件模块修改或增删就可以方便地实现软基站上所运行的协议的升级，而无须对底层硬件设备做升级或变更，具体地，不必更改现有UE设备的结构，也无需变更现有核心网架构的基础上，大大降低了以往协议变迁所需的大量人力物力成本。

同时，根据本发明，采用多台PC连接所构成的分布式云计算平台，将传统软基站中由单个PC所进行的信号处理任务分发到该云计算平台上，从而可以突破由PC性能有限而造成的软基站性能瓶颈，理论上可以显著提高软基站的处理能力，为软基站在实际的商业场景中应用提供了可行的解决方案。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据本发明的基于软件无线电的网络系统结构图。

图2是根据本发明的基于软件无线电的信号处理方法中上行通信过程流程图。

图3是根据本发明的基于软件无线电的信号处理方法中下行通信过程流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

图1是本发明提出的基于软件无线电的网络系统结构图。根据本发明的系统，其基本原理是利用软件无线电(SDR)的技术，将传统的基站变为由USRP(通用软件无线电外设)和运行着GNURadio(开源软件无线电平台)的PC连接所构成的可编程软基站，并采用多台PC构建分布式的云计算平台，将原本由单台PC所负担的信号处理的计算量分发到该云计算平台上，提高可编程软基站的整体处理性能。在无需对现有用户接入设备及核心网进行更改的基础上，实现了一种基于SDR的网络系统。

在USRP上负责完成基本的信号收发、数字上下变频、抽样和内插等高速通用操作，PC上使用GNURadio针对不同的协议信号编写相应的基站信号处理单元，完成所有信号波形相关方面的处理过程及协议栈实现，比如信号发生、调制/解调、信道编译码等，实现基站的“可编程化”，提高灵活性和可扩展性，通过将信号处理模块中所需的计算任务分发到分布式的云计算平台上，大大提高了信号处理的效率，从而提升了可编程软基站的整体性能。

参照图1，本发明的基于软件无线电的网络系统包括：可编程软基站、分布式云计算平台、用户设备UE(User Equipment)、核心网和互联网。

本发明的系统可以包括一个或多个可编程软基站，可编程软基站由通用软件无线电外设USRP和与其连接的PC构成。可以一台USRP与一台PC通过网线相连构成一个可编程软基站，也可以多台USRP同时连接一台PC，从而构成多个可编程软基站，例如，当有两台USRP同时连接到一台PC时，第一USRP与该PC构成第一可编程软基站，第二USRP与该PC构成第二个可编程软基站。USRP由母板和子板构成，子板的功能在于射频信号的接收/发送以及到中频的转换，母板的主要功能为中频采样以及中频信号到基带信号之间的互相转换，子板与母板一起完成将信号波形传输至PC作进一步软件处理之前的所有工作。一套USRP由一块主板(Mother Board)和最多四块子板(Daughter Board)搭配构成。

可编程软基站中的PC进一步包括数据包协议判断单元和基站信号处理单元。在该PC上运行有GNURadio。USRP通过网线将基带信号传输至PC，该基带信号可以是针对不同协议的数据包，这些协议可以是GSM(全球移动通信系统，第二代移动通信即2G的主流标准)、WCDMA(宽带码分多址，第三代移动通信即3G的三大主流标准之一)、LTE(Long TermEvolution，长期演进，目前第四代移动通信即4G的主流标准)等。PC包括数据包协议判断单元和一个或多个基站信号处理单元，每一个基站信号处理单元与一种协议对应。基站信号处理单元对接收到的与其协议类型相同的基带信号进行调制、解调等信号处理。每个基站信号处理单元的功能通过GNURadio软件平台被编写设置。通过这种方式，只需通过编写对应某种协议的基站信号处理单元就可以使该软基站“变身”为该种类型的基站。比如：对应的调制、解码等功能按照LTE协议的要求编写，则该软基站即可充当一个eNodeB(Evolved Node B，即演进型Node B，指LTE中的基站)；若按照WCDMA的协议编写相应的基站信号处理单元，则该软基站又可变身为NodeB(指3G移动通信系统中的基站)。当软基站接收到某种协议的数据包时，USRP在完成基本的接收后把数字基带信号传送到PC，PC上的数据包协议判断单元可以首先通过每个数据包的包头来判别该数据流的协议类型，就像每辆汽车都有一个车牌来标识他是哪个地域的，每个传送到PC的数据包也在包头有特定的标识码来指示该数据包用了哪一种协议进行的封装。当数据包协议判断单元完成数据包所使用的协议类型的鉴别后，就把该数据包传送给与该协议类型相对应的基站信号处理单元进行协议栈处理。例如，当所接收到的数据是LTE数据(即上行通信时)，数据包协议判断单元首先通过解析包头判断该数据包使用LTE协议，接下来LTE基站信号处理单元经过速率匹配、加扰、调制、分层映射、空时预编码、资源映射、IFFT(快速傅里叶变换逆变换)变换、添加CP(循环前缀，Cyclic Prefix)、RRC(根升余弦滚降滤波器)滤波后，将处理好的信号传送回USRP，经由USRP完成发射；当所接收到的数据是WCDMA数据(即上行通信时)，数据包协议判断单元首先通过解析包头判断该数据包使用WCDMA协议，接下来WCDMA基站信号处理单元经过信源编码、信道编码交织、扩频、加扰、调制后，将处理好的信号传送回USRP，经由USRP完成信号发射；

基于这种思想，只要为该软基站编写对应多个协议的基站信号处理单元，则该软基站就可以成为支持多种协议的多协议基站。一台由部署了GNU Radio的PC和USRP构成的可编程软基站上应该具备多种协议的基站信号处理单元，基本上涵盖现有的主流商业通信协议。当有数据发送来时，只需要根据协议类型，选择对应的基站信号处理单元进行波形的处理即可。

当有数据从USRP发送到PC时，只需要根据数据的协议类型，选择对应的基站信号处理单元进行波形的处理即可。因为这个特点，软基站在协议升级与变迁时，也只需根据最新版的协议内容，更改或者重新编写PC上的基站信号处理单元，即可达到协议升级或变迁的目的，大大降低了升级基站的人力物力成本。

在可编程软基站中，USRP一方面与运行有GNU Radio的PC相连接，一方面与核心网直接相连，因此该可编程软基站就可以经过核心网与互联网进行数据通信。当在进行上行通信时，即UE向互联网上传数据时，USRP首先接收到UE发来的数据(模拟高频信号)，USRP通过其射频前端的模拟下变频操作转换为模拟中频信号，通过ADC芯片的模数转换操作转变为数字中频信号，再通过FPGA中的数字下变频(抽样、量化)操作转换为可供PC上的GNURadio处理的数字基带信号。之后USRP将处理得到的数字基带信号通过网线传送给PC，PC对这些数据按照报文所采用的协议做相应的处理，并将处理好的数字信号通过网线传送回USRP，由USRP上的FPGA芯片通过内插完成数字上变频，得到数字中频信号，再由USRP上的DAC芯片进行数模转换得到模拟中频信号，最后通过FPGA芯片的模拟上变频操作得到模拟高频信号，并通过USRP子板上的天线发送出去，经过核心网到达互联网；当在进行下行通信时，即互联网向UE发送数据时，USRP首先接收到互联网端传送来的数据(模拟高频信号)，再次经过同上所述的模拟下变频、模数转换、数字下变频操作转换为数字基带信号，将数字基带信号通过网线传送给PC，PC对这些数据按照所采用的协议做相应的处理，并将处理好的信号传回USRP，通过同上所述的数字上变频、数模转换、模拟上变频操作后，将最终的模拟高频信号通过USRP子板上的天线发送给接入到该基站的UE。

分布式云计算平台由多个未连接USRP的电脑主机PC相互连接构成，共享计算资源。这些主机单纯负责计算任务，而不需要考虑与USRP外设的交互，为“纯计算型”主机。同时，每个USRP所连接的PC也与云计算平台中的每台PC相连，接入云计算平台，从而可通过动态的资源“共享分配”机制将基站信号处理单元运行时原本需要在本机上进行的计算量分发给云计算平台中的PC进行联合计算。例如，当软基站业务较为繁忙，即信号处理的运算量比较大时，可以请求多台“纯计算型”主机参与运算，并动态地根据各台主机现有的空闲计算资源，按照空闲资源的比例来分配计算任务，比如，若当前任务请求了3台“纯计算型”主机：主机1、主机2和主机3，其中主机1的空闲计算资源为整机计算能力的80％，主机2为60％，主机3为40％，那么这三台主机的空闲资源比即为80％：60％：40％＝4：3：2，因此当给三台主机分配计算任务时，可以给主机1分配(4/(4+3+2)＝4/9)的计算量，给主机2分配3/9的计算量，给主机3分配2/9的计算量。而且分配的比例可以根据当前各台主机的实时空闲计算量大小来调整，从而更加高效合理地利用云计算平台的计算资源。

在云计算平台计算完成后，将计算结果联合返回到软件可编程基站中的PC上，完成对信号波形的处理工作，可以大大提升信号处理效率，从而提高了可编程软基站的整体性能。此外，云计算平台也可根据计算量需求的大小，实时地调整其中未接入USRP的纯计算型主机的数量。

用户设备UE(User Equipment)，即传统的用户接入设备，如手机、便携式电脑等，其通过软基站进行发送和接收数据。

核心网即传统的接入核心网，无需进行任何架构的修改。可编程软基站可经过核心网与互联网进行数据通信，如浏览网页、在线游戏等等。

图2是在基于SDR的云计算网络系统中在进行上行通信时进行基站信号处理过程的示意图，其中以基站接收到某个UE发来对Internet的数据访问请求为例进行说明。参照图2，该过程包括：

步骤201，UE向可编程软基站发送模拟高频信号，可编程软基站中的USRP通过天线接收到该信号。该步骤中的可编程软基站在上面结合图1已经进行了描述，其由USRP和PC构成，USRP包括子板和母板。

步骤202，USRP上的子板即RF(射频前端)，将接收到的模拟高频信号下变频至模拟中频。

步骤203，USRP母板上的ADC芯片经过模数转换(ADC)将模拟中频信号转换为数字中频信号。

步骤204，USRP母板上的FPGA芯片将ADC芯片采集来的数字中频信号进行数字下变频(DDC)至基带信号，并通过层叠梳状滤波器(CIC)对样值进行可变速率的抽取以符合用户对信号带宽的要求。

步骤205，USRP通过网线将数字基带信号传输至PC。该步骤进一步包括：

(a)根据该数据所采用的协议类型，如LTE、WCDMA、GSM(全球移动通信系统，第二代移动通信即2G的主流标准)等，在PC部署有数据包协议判断单元和不同的基站信号处理单元，每种基站信号处理单元对应一种协议。首先通过数据包协议判断单元判断所发送的数据采用的协议类型是什么，其次若发送的数据包采用LTE协议来封装，则利用与LTE协议对应的基站信号处理单元对该数据包进行编码及波形变换处理；若发送的数据包采用WCDMA的协议，则利用与WCDMA协议对应的基站信号处理单元对该数据包进行编码及波形变换处理。

(b)通过如前所述的“共享-分配”机制将该PC的基站信号处理单元运行时产生的具体计算任务分发给分布式的云计算平台，由云计算平台的多台PC联合计算，从而高效快速地完成信号处理，并将最终的处理结果返回至本主机PC。

步骤206，PC通过网线将处理好的数据包传送给USRP，通过USRP的子板完成信号发送，信号经过核心网到达互联网，完成从UE到互联网的数据请求。

图3是在基于SDR的云计算网络系统中在进行下行通信时进行基站信号处理过程的示意图，其中以基站接收到由Internet发回到UE的下行数据通信请求为例进行说明。参照图3，该过程包括：

步骤301，来自互联网的数据经由核心网以模拟高频信号的形式发送给可编程软基站，可编程软基站中的USRP通过天线接收到该信号。该步骤中的可编程软基站在上面结合图1已经进行了描述，其由USRP和PC构成，USRP包括子板和母板。步骤302，USRP上的子板即RF(射频前端)，将接收到的模拟高频信号下变频至模拟中频。

步骤303，USRP母板上的ADC芯片经过模数转换(ADC)将模拟中频信号转换为数字中频信号。

步骤304，USRP母板上的FPGA芯片将ADC芯片采集来的数字中频信号进行数字下变频(DDC)至基带信号，并通过层叠梳状滤波器(CIC)对样值进行可变速率的抽取以符合用户对信号带宽的要求。

步骤305，USRP通过网线将数字基带信号传输至PC。

在该步骤，根据该数据所采用的协议类型，如LTE、WCDMA、GSM(全球移动通信系统，第二代移动通信即2G的主流标准)等，在PC部署有不同的基站信号处理单元，每种基站信号处理单元对应一种协议。若发送的数据包采用LTE协议来封装，则利用与LTE协议对应的基站信号处理单元对该数据包进行编码及波形变换处理；若发送的数据包采用WCDMA的协议，则利用与WCDMA协议对应的基站信号处理单元对该数据包进行编码及波形变换处理。

通过如前所述的“共享-分配”机制将该PC的基站信号处理单元运行时产生的具体计算任务分发给分布式的云计算平台，由云计算平台的多台PC联合计算，从而高效快速地完成信号处理，并将最终的处理结果返回至本主机PC。

步骤306，PC通过网线将处理好的数据包传送给USRP，通过USRP的子板发送给目标UE，完成从互联网到UE的下行数据通信过程。由于本发明所提出的系统中，使用了软件无线电技术，硬件USRP只负责统一的信号收发及变频、模数转换等工作，而具体的信号处理过程则交由PC通过在GNURadio软件平台上编程实现，将硬件与协议解耦和，从而针对不同协议的信号只需编写相应的软件信号处理模块即可，而无需对硬件作任何更改，通过软件实现信号处理的方式实现了基站的“可编程化”和协议与硬件的解耦和，解决了以往协议升级就要变更基站设施的巨大缺陷，大大降低了由于协议变化而升级基站所需的人力物力成本。

基站信号处理单元的编写均使用了模块化的编程方式，增强了网络的灵活性和可扩展性。分布式云计算平台的引入，解决了由单台PC计算性能不足造成的信号处理效率底下的问题，有效提高了可编程软基站的性能，为其实际应用提供了可行的解决方案。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于SDR的新型云计算网络系统，该系统包括：

可编程软基站，其由软件无线电外设USRP和PC构成，其中软件无线电外设USRP连接到PC，USRP用于完成信号收发、变频及模数转换，PC用于对从USRP接收的信号进行信号处理，并将信号处理所产生的计算任务分配给分布式云计算平台，USRP由母板和子板构成，子板用于射频信号的接收/发送以及到中频的转换，母板用于中频采样以及中频信号到基带信号之间的互相转换；

分布式云计算平台，由多个电脑主机PC相互连接构成，共享计算资源，用于从可编程软基站中的PC接收计算任务，并将计算结果返回给可编程软基站中的PC；

用户设备，其通过所述可编程软基站发送和接收信号；

核心网和互联网，其中可编程软基站通过该核心网与互联网进行数据通信。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，可编程软基站中的PC进一步包括一个或多个基站信号处理单元，每一个基站信号处理单元与一种协议对应，基站信号处理单元对从USRP接收到的与其协议类型相同的基带信号进行信号处理。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，每个基站信号处理单元通过GNURadio被设置。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，当在进行上行通信时，即UE向互联网上传数据时，USRP首先接收到UE发来的数据，该数据是模拟高频信号，USRP通过其射频前端的模拟下变频操作转换为模拟中频信号，通过ADC芯片的模数转换操作转变为数字中频信号，再通过FPGA中的数字下变频操作转换为可供可编程软基站中PC上的基站信号处理单元处理的数字基带信号，之后USRP将处理得到的数字基带信号通过网线传送给可编程软基站中PC，PC对接收到的数据按照报文所采用的协议分配到对应的基站信号处理单元做相应的处理，并将处理好的数字信号通过网线传送回USRP，由USRP上的FPGA芯片通过内插完成数字上变频，得到数字中频信号，再由USRP上的DAC芯片进行数模转换得到模拟中频信号，最后通过FPGA芯片的模拟上变频操作得到模拟高频信号，并通过USRP子板上的天线发送出去，经过核心网到达互联网；当在进行下行通信时，即互联网向UE发送数据时，USRP首先接收到互联网端传送来的数据，是模拟高频信号，再次经过同上所述的模拟下变频、模数转换、数字下变频操作转换为数字基带信号，将数字基带信号通过网线传送给可编程软基站中的PC，PC对这些数据按照所采用的协议做相应的处理，并将处理好的信号传回USRP，通过同上所述的数字上变频、数模转换、模拟上变频操作后，将最终的模拟高频信号通过USRP子板上的天线发送给接入到该基站的UE。

5.一种基于SDR的信号处理方法，该方法包括：

步骤1，UE向可编程软基站发送模拟高频信号，可编程软基站中USRP通过天线接收到该信号，该可编程软基站由USRP和PC构成，USRP连接到PC，USRP包括子板和母板；

步骤2，USRP上的子板将接收到的模拟高频信号下变频至模拟中频；

步骤3，USRP母板上的ADC芯片经过模数转换将模拟中频信号转换为数字中频信号；

步骤4，USRP母板上的FPGA芯片将ADC芯片采集来的数字中频信号进行数字下变频至基带信号，并对样值进行可变速率的抽取以符合用户对信号带宽的要求；

步骤5，USRP通过网线将数字基带信号传输至可编程软基站中的PC，PC根据接收到的数据包所属的协议进行相应的处理，并将处理任务分发给分布式的云计算平台，云计算平台将计算结果返回给该PC；

步骤6，PC通过网线将处理好的数据包传送给USRP，通过数字上变频、数模转换、模拟上变频后经由USRP的子板完成信号发送，信号经过核心网到达互联网，完成从UE到互联网的数据请求。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，可编程软基站中的PC进一步包括一个或多个基站信号处理单元，每一个基站信号处理单元与一种协议对应，基站信号处理单元对接收到的与其协议类型相同的基带信号进行信号处理。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，每个基站信号处理单元通过GNURadio被设置。

8.一种基于SDR的信号处理方法，该方法包括：

步骤1，来自互联网的数据经由核心网以模拟高频信号的形式发送给可编程软基站，可编程软基站中的USRP通过天线接收到该信号，该可编程软基站由USRP和PC构成，USRP连接到PC，USRP包括子板和母板；

步骤2，USRP上的子板将接收到的模拟高频信号下变频至模拟中频；

步骤3，USRP母板上的ADC芯片经过模数转换将模拟中频信号转换为数字中频信号；

步骤4，USRP母板上的FPGA芯片将ADC芯片采集来的数字中频信号进行数字下变频至基带信号，并通过层叠梳状滤波器(CIC)对样值进行可变速率的抽取以符合用户对信号带宽的要求；

步骤5，USRP通过网线将数字基带信号传输至PC，PC的基站信号处理单元对接收到的数字基带信号按照其所属的协议进行相应的信号处理，并将信号处理所产生的计算任务分发给分布式的云计算平台，由云计算平台的多台PC联合计算，并将最终的处理结果返回至软件可编程基站中的上述PC；

步骤6，PC通过网线将处理好的数据包传送给USRP，通过USRP的子板发送给目标UE，完成从互联网到UE的下行数据通信过程。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，可编程软基站中的PC进一步包括一个或多个基站信号处理单元，每一个基站信号处理单元与一种协议对应，基站信号处理单元对接收到的与其协议类型相同的基带信号进行信号处理。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，每个基站信号处理单元通过GNURadio被设置。