CN116938279B - 一种多通道软件无线电通信控制系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及无线电通信技术领域，公开了一种多通道软件无线电通信控制系统。本系统包括：天线单元，用于收发目标数据；射频单元，用于对目标数据进行处理后发送到数字基带收发机或天线单元；通信控制器，用于确定目标数据的传输通道，并控制切换数据传输的物理端口，使得传输数据时射频单元与数字基带收发机一一对应；数字基带收发机，用于对目标数据进行处理并发送到本地接收端或对应的射频单元；以太网交换机，用于完成通信控制器与多个数字基带收发机之间的数据交换。本系统提供了可扩展的软件无线电通信平台，兼容多种无线电信号，实现统一收发和传输通道的自动切换，提高硬件平台的通用性、灵活性和开放性，满足多种应用场景的需求。

Description

一种多通道软件无线电通信控制系统

技术领域

本申请涉及无线电通信技术领域，特别是涉及一种多通道软件无线电通信控制系统。

背景技术

随着无线通信技术的发展，软件定义无线电（Software Defined Radio，SDR）采用可重构、易配置、可升级软件定义无线通信协议的方式实现多模式、多功能的无线通信功能，逐渐成为未来无线通信技术主流发展方向之一。软件定义无线电是一种实现无线通信的新概念和体制。与传统的模拟无线电系统相比，软件无线电系统的硬件结构与功能相对独立，因此可以基于相对通用的硬件平台，通过软件实现不同的通信功能，并对工作频率、系统带宽、调制方式、信源编码等进行编程控制，使系统灵活性大为增强。

软件无线电系统一般包括射频天线单元、射频发射机和数字基带收发机三部分，目前不同厂家生产的无线设备，其发射/收发机各部分工作单元之间存在耦合性强，独立性不高的问题，并且，接收/发送功能的切换，需要同时改动对应功能单元，造成用户使用难度的增加，无法提高产品利用效率，应用的局限性较强。因此，如何提高软件无线电硬件平台的通用性、灵活性和开放性，实现不同电台之间数据的互连互通，是需要解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本申请旨在提出一种多通道软件无线电通信控制系统，以提高软件无线电平台的通用性、灵活性和开放性，实现不同电台之间数据的互联互通。

为达到上述目的，本申请的技术方案如下：

本申请实施例第一方面提供一种多通道软件无线电通信控制系统，所述系统包括：

通信控制器、以太网交换机、多个数字基带收发机、多个射频单元及天线单元；所述通信控制器通过VPX高速连接器分别连接到所述以太网交换机及所述多个射频单元；所述以太网交换机还通过VPX高速连接器分别连接到所述多个数字基带收发机；所述射频单元与天线单元一对一连接；

所述天线单元，用于接收外部发送端发送的第一目标数据，或向外部接收端发送第二目标数据；

所述射频单元，用于将所述第一目标数据处理后发送到数字基带收发机，或接收数字基带收发机发送的所述第二目标数据并处理后发送到天线单元；

所述通信控制器，用于确定所述第一目标数据或所述第二目标数据的传输通道，并控制切换数据传输的物理端口，使得传输数据时射频单元与数字基带收发机一一对应；

所述数字基带收发机，用于对所述第一目标数据进行处理并发送到本地接收端，或对本地发送端发送的所述第二目标数据进行处理并发送到对应的射频单元；

所述以太网交换机，用于完成所述通信控制器与所述多个数字基带收发机之间的数据交换。

可选地，所述通信控制器，包括：

核心控制单元，用于生成波形切换指令，指定用于传输所述第一目标数据或所述第二目标数据的传输通路，使处理同一类型数据的射频单元与数字基带收发机一一对应；所述核心控制单元中配置有用于生成波形切换指令的波形控制软件；

通道切换电路，用于根据所述波形切换指令，切换数据传输的物理端口；

所述核心控制单元与所述通道切换电路之间连接有第一通信链路，所述第一通信链路为VPX高速连接器。

可选地，所述核心控制单元，用于根据所述第一目标数据生成第一波形切换指令，通过所述第一通信链路将所述第一波形切换指令分别发送到所述通道切换电路及对应的数字基带收发机进行相关设置；或，用于根据所述第二目标数据生成第二波形切换指令，通过所述第一通信链路将所述第二波形切换指令分别发送到所述通道切换电路及对应的数字基带收发机进行相关设置；

所述通道切换电路，用于根据所述第一波形切换指令，将所述射频单元发送的第一目标数据转发给对应的数字基带收发机；或，用于根据所述第二波形切换指令，将所述数字基带收发机发送的第二目标数据转发给对应的射频单元。

可选地，所述通道切换电路包括：

切换电路接收模块，用于根据所述第一波形切换指令将所述射频单元发送的所述第一目标数据转发到对应的数字基带收发机；所述切换电路接收模块与所述多个射频单元及所述多个数字基带收发机连接；

切换电路发送模块，用于根据所述第二波形切换指令，将所述数字基带收发机发送的所述第二目标数据转发到对应的射频单元；所述切换电路发送模块与所述多个射频单元及所述多个数字基带收发机连接；

所述切换电路接收模块及所述切换电路发送模块之间相互独立，分别进行数据接收与发送。

可选地，所述切换电路接收模块及所述切换电路发送模块分别包括光模块，所述光模块用于将光信号转换为电信号；

所述切换电路接收模块及所述切换电路发送模块，分别通过各自的光模块与所述多个射频单元连接，所述光模块与任一射频单元之间通过光纤连接。

可选地，所述核心控制单元，还用于当生成所述波形切换指令之前，通过所述以太网交换机向所述多个数字基带收发机发送握手信息，确定用于传输当前的数据的数字基带收发机；所述当前的数据为第一目标数据或第二目标数据。

可选地，所述核心控制单元与所述通道切换电路之间还连接有第二通信链路；

所述核心控制单元，还用于当所述通道切换电路的物理端口设置发生改变时，通过所述第二通信链路对所述设置进行更新。

可选地，所述数字基带收发机的数量大于所述射频单元的数量；

所述核心控制单元，还用于当运行中的任一数字基带收发机出现故障时，通过所述以太网交换机向剩余的可用数字基带收发机重新发送握手信息。

可选地，所述核心控制单元、所述通道切换电路及所述多个数字基带收发机分别通过VPX高速连接器插入机箱高速背板；

所述核心控制单元基于ARM+FPGA处理器架构，通过嵌入式Soc对应用层各项任务进行业务逻辑封装，实现网络配置、波形控制和状态监测等程序任务；所述核心控制单元使用FPGA完成对处理器的网络控制及外设接口扩展；所述核心控制单元通过I2C/SPI串行电气总线接口与所述通道切换电路进行通信，通信模式为一主多从，OD开漏输出；

所述通道切换电路包括矩阵电路及光电信号转换电路；

所述以太网交换机，通过高速电串行/反串行器接口与所述通信控制器及所述多个数字基带收发机分别通信。

可选地，所述射频单元包括光纤中频、信道处理、功放、合路、防护滤波及控制单元，用于实现射频、功放及合路功能；

所述数字基带收发机集成DSP、FPGA可编程逻辑单元和ARM嵌入式内核，支持基带、协议栈和管理功能；

所述通道切换电路通过公共通用无线接口实现所述多个射频单元及所述多个数字基带收发机之间的数据传输。

本申请提供的多通道软件无线电通信控制系统，基于VPX硬件架构，通过射频单元和天线单元进行不同目标数据的收发，通过数字基带收发机对目标时间进行处理，通过通信控制器控制目标数据的传输通道，使射频单元和数字基带收发机一一对应传输数据，通过以太网交换机实现通信控制器与数字基带接收机之间的通信。

本申请通过设计多个数字基带收发机与射频单元的统一化接口收、发互联定义，提供了一种通用、开放的软件无线电通信平台，能够满足不同应用场景下的扩展需求；通过通信控制器实现多通道的数字信号收发和控制，自动切换传输通道，减少人工干预，增加软件无线电平台的灵活性。

附图说明

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

图1是本申请一实施例提出的多通道软件无线电通信控制系统的结构示意图；

图2是本申请一实施例提出的多通道软件无线电通信控制系统的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

应理解，说明书通篇中提到的“一个实施例”或“一实施例”意味着与实施例有关的特定特征、结构或特性包括在本申请的至少一个实施例中。因此，在整个说明书各处出现的“在一个实施例中”或“在一实施例中”未必一定指相同的实施例。此外，这些特定的特征、结构或特性可以任意适合的方式结合在一个或多个实施例中。

在本申请的各种实施例中，应理解，下述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

本申请中，多通道软件无线电通信控制系统基于VPX（高速串行总线的新一代总线标准）架构，提供通用化的软件无线电数据处理控制平台。本申请采用标准化VPX接口及电气定义，通过机箱高速背板信号连接实现不同功能单元之间的互联互通，实现高带宽数据传输。其中，通信控制器具有自动切换数据通道的功能，根据目标数据确定对应的射频单元和数字基带收发机，并对应切换目标数据传输的物理端口。

本申请中，第一目标数据指代本地接收端接收的，由外部发送端发送的目标数据，第二目标数据指代由本地发送端发送给外部接收端的目标数据。目标数据可以是不同类型的无线电波，接收端与发送端可以是各种类型的无线电台，例如，车载电台、手持电台等。在实际应用中可根据应用场景进行对应设置，本申请中对此不做限制。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

图1是本申请一实施例提出的多通道软件无线电通信控制系统的架构图。如图1所示，本系统包括：

通信控制器、以太网交换机、多个数字基带收发机、多个射频单元及天线单元；所述通信控制器通过VPX高速连接器分别连接到所述以太网交换机及所述多个射频单元；所述以太网交换机还通过VPX高速连接器分别连接到所述多个数字基带收发机；所述射频单元与天线单元一对一连接；

所述天线单元，用于接收外部发送端发送的第一目标数据，或向外部接收端发送第二目标数据；

所述射频单元，用于将所述第一目标数据处理后发送到数字基带收发机，或接收数字基带收发机发送的所述第二目标数据并处理后发送到天线单元；

所述通信控制器，用于确定所述第一目标数据或所述第二目标数据的传输通道，并控制切换数据传输的物理端口，使得传输数据时射频单元与数字基带收发机一一对应；

所述数字基带收发机，用于对所述第一目标数据进行处理并发送到本地接收端，或对本地发送端发送的所述第二目标数据进行处理并发送到对应的射频单元；

所述以太网交换机，用于完成所述通信控制器与所述多个数字基带收发机之间的数据交换。

本申请中，多通道软件无线电通信控制系统包括一个通信控制器、一个以太网交换机、N个数字基带收发机、M个射频单元及M个与射频单元匹配的天线单元。天线单元与射频单元一对一连接，每个射频单元被预先设置为处理一种类型的无线电信号。本实施例中，通信控制器可同时满足M路射频单元发送、接收的数据处理的需求。

主要说明的是，本实施例中数字基带收发机和射频单元的数量可根据实际情况进行设置，在实际应用中，数字基带收发机和射频单元（及天线）的数量可以根据需要进行扩展或精简，从而适配不同应用场景的需求。例如，在普通场景下，可设置M为2，N为6，即系统中包括2个射频和天线单元，6个数字基带收发机。

当接收第一目标数据时，通过表现接收外部发送端发送的第一目标数据，将第一目标数据通传输到与天线单元连接的射频单元，射频单元对第一目标数据进行处理，通常包括：信号转换、功率放大及合路等。射频单元将处理完毕后的第一目标数据传输给对应的数字基带收发机。在传输给对应的数字基带收发机之前，通信控制器为第一目标数据确定对应的接收该第一目标数据的数字基带收发机。在通信控制器确定对应的数字基带收发机之前，通过以太网交换机与多个数字基带收发机进行通信，从中确定一个数字基带收发机用于处理第一目标数据。当确定对应的数字基带收发机后，该数字基带收发机接收射频单元发送的第一目标数据，并对该第一目标数据进行处理，包括信号编解码、调制、滤波、功率放大等。数字基带收发机将处理完毕的第一目标数据发送给本地的接收端，完成第一目标数据的接收。

当发送第二目标数据时，通过通信控制器确定用于发送第二目标数据的数字基带收发机。在通信控制器确定对应的数字基带收发机之前，通过以太网交换机与多个数字基带收发机进行通信，从中确定一个数字基带收发机用于处理第二目标数据。当确定对应的数字基带收发机后，该数字基带收发机接收本地发送端发送的第二目标数据，并对第二目标数据进行处理，包括信号转换、放大、调制等。数字基带收发机将处理后的第二目标数据发送到对应的射频单元。射频单元对第二目标数据进行处理，包括信号转换、功率放大及合路等。射频单元将处理完成的第二目标数据通过天线单元发送到外部接收端，完成第二目标数据的发送。

本实施例中，采用通信控制器实现目标数据的传输通道的自动切换控制，减少人工干预，提升系统的灵活性，通过可调整的数字基带收发机数量和射频单元数量，使系统集成和适配多种不同波形的无线电信号的传输和处理，提升系统的兼容性和扩展性。

可选地，所述通信控制器包括：

核心控制单元，用于生成波形切换指令，指定用于传输所述第一目标数据或所述第二目标数据的传输通路，使处理同一类型数据的射频单元与数字基带收发机一一对应；所述核心控制单元中配置有用于生成波形切换指令的波形控制软件；

通道切换电路，用于根据所述波形切换指令，切换数据传输的物理端口；

所述核心控制单元与所述通道切换电路之间连接有第一通信链路，所述第一通信链路为VPX高速连接器。

本实施例中，通信控制器包括核心控制单元和通道切换电路，核心控制单元和通道切换电路之间通过VPX高速连接器进行连接。核心控制单元中预先存储有波形控制软件，当接收或发送目标数据时，核心控制单元根据目标数据的波形确定对应的用于处理该目标数据的数字基带收发机，然后调用波形控制软件生成波形切换指令，控制通道切换电路将该射频单元发送的该目标数据传输给对应的数字基带收发机，完成切换数据传输通道的操作。

具体地，当核心控制单元生成波形切换指令后，通过第一通信链路将该通道切换指令发送到通道切换电路中，通道切换电路根据波形切换指令对应设置切换传输目标数据的物理端口，从而使目标数据在传输过程中经过设定的物理端口传送给对应的数字基带收发机。

可选地，所述核心控制单元，用于根据所述第一目标数据生成第一波形切换指令，通过所述第一通信链路将所述第一波形切换指令分别发送到所述通道切换电路及对应的数字基带收发机进行相关设置；或，用于根据所述第二目标数据生成第二波形切换指令，通过所述第一通信链路将所述第二波形切换指令分别发送到所述通道切换电路及对应的数字基带收发机进行相关设置；

所述通道切换电路，用于根据所述第一波形切换指令，将所述射频单元发送的第一目标数据转发给对应的数字基带收发机；或，用于根据所述第二波形切换指令，将所述数字基带收发机发送的第二目标数据转发给对应的射频单元。

本实施例中，波形切换指令除了设置通道切换电路的物理端口外，还要对选中用于处理目标数据的数字基带收发机进行对应配置，当通道切换电路和数字基带收发机都配置完成后，数字基带收发机才能用于处理目标数据。

需要说明的是，本实施例中每个数字基带收发机可被配置为处理若干类型的波形信号，数字基带收发机在运行之前需要根据目标数据的波形加、卸载预设的频段波形并配置参数，配置完成的数字基带收发机针对一种类型的目标数据进行处理，包括信号编解码、调制、滤波、功率放大等。

当接收第一目标数据时，核心控制单元生成第一波形切换指令，通过第一通信链路将该指令发送到通道切换电路，设置对应的物理端口，并通过以太网交换机将该指令发送到对应的数字基带收发机进行相应设置。当发送第二目标数据时，核心控制单元生成第二波形切换指令，通过第一通信链路将该指令发送到通道切换电路，设置对应的物理端口，同时将该指令通过以太网交换机发送给对应的数字基带收发机，进行相应设置。数字基带收发机接到第一波形切换指令或第二波形切换指令后，操作加、卸载预先定义的无线波形，并设置对应的波形配置参数。当通道切换电路和数字基带收发机都配置完毕后，通道切换电路将射频单元发送的第一目标数据通过设定的物理端口传送给对应的数字基带收发机进行相应处理，或将数字基带收发机处理后的第二目标数据通过设定的物理端口传送给对应的射频单元。

可选地，所述通道切换电路包括：

切换电路接收模块，用于根据所述第一波形切换指令将所述射频单元发送的所述第一目标数据转发到对应的数字基带收发机；所述切换电路接收模块与所述多个射频单元及所述多个数字基带收发机连接；

切换电路发送模块，用于根据所述第二波形切换指令，将所述数字基带收发机发送的所述第二目标数据转发到对应的射频单元；所述切换电路发送模块与所述多个射频单元及所述多个数字基带收发机连接；

所述切换电路接收模块及所述切换电路发送模块之间相互独立，分别进行数据接收与发送。

在一种实施例中，通道切换电路包括两部分相互独立的切换电路：切换电路接收模块及切换电路发送模块。图2是本申请一实施例提出的多通道软件无线电通信控制系统的结构示意图。如图2所示，通信控制器包括核心控制单元、切换电路接收模块及切换电路发送模块，两个模块分别与所有的射频单元及所有的数字基带收发机连接。本实施例中，切换电路接收模块及切换电路发送模块为相互独立的两部分电路，在通信控制器运行时，切换电路接收模块负责对外部发送端发送的第一目标数据的传输通道进行切换控制，切换电路发送模块对本地发送端发送的第二目标数据的传输通道进行切换控制，二者间数据接收、发送互不影响。由于通道切换电路中预设了不少于N×M条数据接收、发送电路，因此本系统中的通信控制器可同时进行目标数据的接收和发送，提高系统的通信效率。

可选地，所述切换电路接收模块及所述切换电路发送模块分别包括光模块，所述光模块用于将光信号转换为电信号；

所述切换电路接收模块及所述切换电路发送模块，分别通过各自的光模块与所述多个射频单元连接，所述光模块与任一射频单元之间通过光纤连接。

在一种实施例中，通道切换电路还包括光模块，用于将光信号转换为电信号。如图2所示，切换电路接收模块与切换电路发送模块都包含光模块，切换电路接收模块和切换电路发送模块通过光模块连接光纤，与所有射频单元通信。当接收外部发送端发送的第一目标数据时，射频单元将第一目标数据的光信号发送到切换电路接收模块，通过光模块将光信号转换为电信号，再经过切换电路接收模块指定的端口发送到对应的数字基带收发机中进行处理，最后发送到本地接收端。当本地发送端发送第二目标数据时，数字基带收发机将处理后的第二目标数据发送到切换电路发送模块的指定端口。再通过光模块将电信号转换为光信号，通过光纤传输给射频单元，最终通过天线发送给外部接收端。

本实施例中，通过在切换电路接收模块及切换电路发射模块中增加光模块，使系统具备远距离部署能力，射频单元可通过光纤拉远技术设置在远端天线处，利用光纤传输减少电缆传输数据过程中的损耗，从而降低对其他设备单元（例如，功率放大模块）的功率要求，节省设备成本。同时，可将基带设备（例如，数字基带收发机）集中放置方便进行管理和维护。

可选地，所述核心控制单元，还用于当生成所述波形切换指令之前，通过所述以太网交换机向所述多个数字基带收发机发送握手信息，确定用于传输当前的数据的数字基带收发机；所述当前的数据为第一目标数据或第二目标数据。

在上述实施例中，核心控制单元调用波形切换软件生成波形切换指令之前，需要先确定用于处理目标数据的数字基带收发机。如图2所示，核心控制单元先通过以太网交换机向所有数字基带收发机发出握手信息，确定当前可用的数字基带收发机。当前可用的数字基带收发机通过以太网交换机向核心控制单元返回握手信息，核心控制单元从可选地数字基带收发机中选择一个并与向其发送确认信息，将该数字基带收发机确定为处理该目标数据的对应的数字基带收发机。之后，核心控制单元调用波形控制软件生成波形切换指令，分别发送到通道切换电路和该数字基带收发机中。

可选地，所述核心控制单元与所述通道切换电路之间还连接有第二通信链路；

所述核心控制单元，还用于当所述通道切换电路的物理端口设置发生改变时，通过所述第二通信链路对所述设置进行更新。

在上述实施例中，核心控制单元和通道切换电路之间通过第二通信链路进行数据更新。如图2所示，核心控制单元按照预设的时间周期向运行中的数字基带收发机发送查询信息，确保数字基带收发机正常运行。

当某个数字基带收发机发生故障，例如，预设频段波形受到异常干扰或数据通道通信发生故障时，核心控制单元通过以太网交换机重新向所有数字基带收发机发送握手信息，重新确定用于处理目标数据的数字基带收发机。核心控制单元调用波形控制软件生成波形切换指令，并将该指令发送到通道切换电路和该数字基带收发机中进行相应设置。通道切换电路根据该指令将目标数据的传输通道从出现故障的端口自动切换到新设置的端口，核心控制单元通过第二通信链路对通道切换电路切换端口的设置进行更新并启用。在此之后，目标数据将通过新设置的端口传输到对应的数字基带收发机中。

本实施例中，通过以太网交换机实现核心控制单元及数字基带接收机的通信，采用发送握手信息的方式与可用的数字基带收发机建立联系，从而建立目标数据的传输通道。通过按照预设时间周期向数字基带收发机发送查询信息，能够即使发现故障问题并及时切换传输通道，以保证目标数据的正常通信。

可选地，所述数字基带收发机的数量大于所述射频单元的数量；

所述核心控制单元，还用于当运行中的任一数字基带收发机出现故障时，通过所述以太网交换机向剩余的可用数字基带收发机重新发送握手信息。

在一种实施例中，系统中的数字基带收发机采用冗余设计，设置多于射频单元数量的数字基带收发机，从而确保目标数据的通信发生故障时（例如，数字基带收发机故障，或当前数字基带收发机的预设波形频段受到干扰），系统能够快速切换到正常的数据传输通道，保证目标数据的正常传输，增强系统的可靠性。

可选地，所述核心控制单元、所述通道切换电路及所述多个数字基带收发机分别通过VPX高速连接器插入机箱高速背板；

所述核心控制单元基于ARM+FPGA处理器架构，通过嵌入式Soc对应用层各项任务进行业务逻辑封装，实现网络配置、波形控制和状态监测等程序任务；所述核心控制单元使用FPGA完成对处理器的网络控制及外设接口扩展；所述核心控制单元通过I2C/SPI串行电气总线接口与所述通道切换电路进行通信，通信模式为一主多从，OD开漏输出；

所述通道切换电路包括矩阵电路及光电信号转换电路；

所述以太网交换机，通过高速电串行/反串行器接口与所述通信控制器及所述多个数字基带收发机分别通信。

本实施例中，通信控制器采用标准VPX架构设计，接口电气互连均通过VPX高速连接器，符合3U模块的通信平台集成标准要求，通信控制器和数字基带收发机均通过高速电串行/反串行器（SerDes）接口连接至以太网交换机，接入交换管理网络。

其中，核心控制单元通过SPI/I2C电气总线接口管理通道切换电路，射频单元及数字基带收发机通过CPRI（Common Public Radio Interface，通用公共无线接口）与通道切换电路通信。核心控制单元包括波形控制、网络处理和外设接口功能模块，基于ARM+FPGA处理器架构，嵌入式Soc对应用层各项任务进行业务逻辑封装，实现网络配置、波形控制和状态监测等程序任务，FPGA完成对处理器的网络控制及外设接口扩展。接口通过VPX连接器插入机箱背板，网络接口为1000 Base-X，符合IEEE-802.3要求。

核心控制单元与通道切换电路之间的第一通信链路，采用I2C/SPI串行电气总线接口，通信模式为一主多从，OD开漏输出；第二通信链路用于数据通道更新，可采用Reg寄存器和Update IO硬件两种方式，LVTTL电平。

本实施例中，通道切换电路可预设N×M的收、发数据通信链路通道切换矩阵电路和光电信号转换电路。通道切换电路对外通过光接口连接M个射频发射机，单模光、波长1310nm，对内可自定义扩展N个数字基带，接口电平为差分CML输入和输出，AC耦合方式，信号速率支持不大于3.4Gbps，通信协议符合CPRI规范要求。

可选地，所述射频单元包括光纤中频、信道处理、功放、合路、防护滤波及控制单元，用于实现射频、功放及合路功能；

所述数字基带收发机集成DSP、FPGA可编程逻辑单元和ARM嵌入式内核，支持基带、协议栈和管理功能；

所述通道切换电路通过公共通用无线接口实现所述多个射频单元及所述多个数字基带收发机之间的数据传输。

本实施例中，数字基带收发机集成高性能DSP、FPGA可编程逻辑单元和ARM嵌入式内核，其特性是具有高性能的信号处理能力和大量外设资源，支持基带、协议栈和管理功能。射频单元包括：光纤中频、信道处理、功放、合路、防护滤波及控制单元，用于完成射频、功放及合路等功能。

值得注意的是，本系统具有通用性和开放性，本实施例中所提供的通信控制器能够兼容不同厂家的设备产品，其中数字基带收发机和射频单元能可替换为任何采用标准接口定义的数字基带、射频接收机产品，以满足不同应用环境下的灵活需求。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

对于方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本申请并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本申请，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和部件并不一定是本申请所必须的。

本领域内的技术人员应明白，本申请实施例可提供为方法、装置、或计算机程序产品。因此，本申请实施例可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请实施例可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请实施例是参照根据本申请实施例的方法、终端设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理终端设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理终端设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理终端设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理终端设备上，使得在计算机或其他可编程终端设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程终端设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管已描述了本申请实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请实施例范围的所有变更和修改。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。

以上对本申请所提供的多通道软件无线电通信控制系统进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (10)

1.一种多通道软件无线电通信控制系统，其特征在于，基于VPX硬件架构，包括：

通信控制器、以太网交换机、多个数字基带收发机、多个射频单元及天线单元；所述通信控制器通过VPX高速连接器分别连接到所述以太网交换机及所述多个射频单元；所述以太网交换机还通过VPX高速连接器分别连接到所述多个数字基带收发机；所述射频单元与天线单元一对一连接；

所述天线单元，用于接收外部发送端发送的第一目标数据，或向外部接收端发送第二目标数据；

所述射频单元，用于将所述第一目标数据处理后发送到数字基带收发机，或接收数字基带收发机发送的所述第二目标数据并处理后发送到天线单元；

所述通信控制器，用于确定所述第一目标数据或所述第二目标数据的传输通道，并控制切换数据传输的物理端口，使得传输数据时射频单元与数字基带收发机一一对应；

所述数字基带收发机，用于对所述第一目标数据进行处理并发送到本地接收端，或对本地发送端发送的所述第二目标数据进行处理并发送到对应的射频单元；

所述以太网交换机，用于完成所述通信控制器与所述多个数字基带收发机之间的数据交换。

2.根据权利要求1所述的多通道软件无线电通信控制系统，其特征在于，所述通信控制器包括：

核心控制单元，用于生成波形切换指令，指定用于传输所述第一目标数据或所述第二目标数据的传输通路，使处理同一类型数据的射频单元与数字基带收发机一一对应；所述核心控制单元中配置有用于生成波形切换指令的波形控制软件；

通道切换电路，用于根据所述波形切换指令，切换数据传输的物理端口；

所述核心控制单元与所述通道切换电路之间连接有第一通信链路，所述第一通信链路为VPX高速连接器。

3.根据权利要求2所述的多通道软件无线电通信控制系统，其特征在于，所述核心控制单元，用于根据所述第一目标数据生成第一波形切换指令，通过所述第一通信链路将所述第一波形切换指令分别发送到所述通道切换电路及对应的数字基带收发机进行相关设置；或，用于根据所述第二目标数据生成第二波形切换指令，通过所述第一通信链路将所述第二波形切换指令分别发送到所述通道切换电路及对应的数字基带收发机进行相关设置；

所述通道切换电路，用于根据所述第一波形切换指令，将所述射频单元发送的第一目标数据转发给对应的数字基带收发机；或，用于根据所述第二波形切换指令，将所述数字基带收发机发送的第二目标数据转发给对应的射频单元。

4.根据权利要求3所述的多通道软件无线电通信控制系统，其特征在于，所述通道切换电路包括：

切换电路接收模块，用于根据所述第一波形切换指令将所述射频单元发送的所述第一目标数据转发到对应的数字基带收发机；所述切换电路接收模块与所述多个射频单元及所述多个数字基带收发机连接；

切换电路发送模块，用于根据所述第二波形切换指令，将所述数字基带收发机发送的所述第二目标数据转发到对应的射频单元；所述切换电路发送模块与所述多个射频单元及所述多个数字基带收发机连接；

所述切换电路接收模块及所述切换电路发送模块之间相互独立，分别进行数据接收与发送。

5.根据权利要求4所述的多通道软件无线电通信控制系统，其特征在于，所述切换电路接收模块及所述切换电路发送模块分别包括光模块，所述光模块用于将光信号转换为电信号；

所述切换电路接收模块及所述切换电路发送模块，分别通过各自的光模块与所述多个射频单元连接，所述光模块与任一射频单元之间通过光纤连接。

6.根据权利要求2所述的多通道软件无线电通信控制系统，其特征在于，所述核心控制单元，还用于当生成所述波形切换指令之前，通过所述以太网交换机向所述多个数字基带收发机发送握手信息，确定用于传输当前的数据的数字基带收发机；所述当前的数据为第一目标数据或第二目标数据。

7.根据权利要求2所述的多通道软件无线电通信控制系统，其特征在于，所述核心控制单元与所述通道切换电路之间还连接有第二通信链路；

所述核心控制单元，还用于当所述通道切换电路的物理端口设置发生改变时，通过所述第二通信链路对所述设置进行更新。

8.根据权利要求2所述的多通道软件无线电通信控制系统，其特征在于，所述数字基带收发机的数量大于所述射频单元的数量；

所述核心控制单元，还用于当运行中的任一数字基带收发机出现故障时，通过所述以太网交换机向剩余的可用数字基带收发机重新发送握手信息。

9.根据权利要求5所述的多通道软件无线电通信控制系统，其特征在于，所述核心控制单元、所述通道切换电路及所述多个数字基带收发机分别通过VPX高速连接器插入机箱高速背板；

所述核心控制单元基于ARM+FPGA处理器架构，通过嵌入式Soc对应用层各项任务进行业务逻辑封装，实现网络配置、波形控制和状态监测的程序任务；所述核心控制单元使用FPGA完成对处理器的网络控制及外设接口扩展；所述核心控制单元通过I2C/SPI串行电气总线接口与所述通道切换电路进行通信，通信模式为一主多从，OD开漏输出；

所述通道切换电路包括矩阵电路及光电信号转换电路；

所述以太网交换机，通过高速电串行/反串行器接口与所述通信控制器及所述多个数字基带收发机分别通信。

10.根据权利要求9所述的多通道软件无线电通信控制系统，其特征在于，所述射频单元包括光纤中频、信道处理、功放、合路、防护滤波及控制单元，用于实现射频、功放及合路功能；

所述数字基带收发机集成DSP、FPGA可编程逻辑单元和ARM嵌入式内核，支持基带、协议栈和管理功能；

所述通道切换电路通过公共通用无线接口实现所述多个射频单元及所述多个数字基带收发机之间的数据传输。