CN202750076U - 一种软件无线电前端系统装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种软件无线电前端系统装置，本实用新型的实施例包括平台由射频板卡、采集板卡、传输板卡、时钟板卡、背板组成，所有功能板卡通过背板相连，该架构下，硬件升级方便，传输速率快，非常适合于教学、研发的应用，另外，本平台适应性强，既支持与PC相连也支持与其他专用信号处理平台相连。

Description

一种软件无线电前端系统装置
技术领域
本发明涉及通信和软件无线电领域，尤其涉及一种软件无线电前端系统装置。 
背景技术
目前的软件无线电有两大类，一类是基于传统的可编程器件的，如DSP(Digital Signal Processer)、FPGA(Field-Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)，另一类是基于PC(Personal Computer，个人计算机)架构的，目前最流行的处理方式是通过CPU(中央处理器，Central Processing Unit)进行信号处理。两者都需要一种通用的软件无线电外设，用于接收和发射信号，另外，由于无线通信未来的发展趋势是多天线、大带宽，要求处理的速率越来越高，因此，要求的对外接口的速率也有很强的需求，因此，通用外设面临着升级换代的问题，这点上，无论是目前的USRP(universal software radio peripheral软件无线电通用外设)还是微软的SORA(SOFTWIRE RADIO，软件无线电)平台，做的都不好。 
下表是USRP和SORA的比较： 
Figure DEST_PATH_GDA0000152634140000011
Figure DEST_PATH_GDA0000152634140000021
可以看出，USRP和SORA的射频可扩展性很差，另外，其应用领域单一，仅能应用于PC领域，因此，为了适应以后的处理信号的需求，一种开放性强的、升级能力灵活的、具有多平台适用性的通用外设平台具有存在的需求。 
发明内容
本发明实施例提供一种软件无线电前端系统装置，基于本发明专利的装置，可以应用在多种场景，如与PC系统相连，组成基于PC架构的软件无线电信号处理平台，如与FPGA/DSP平台相连，则形成基于传统IC(integrated circuit，集成电路)领域的软件无线电信号处理平台，该装置包括： 
射频板卡，用于发射和接收射频信号，通过接口与背板相连，传输模拟信号； 
采集板卡，用于数模变换和模数变换以及采样数字信号的传输，通过接口与背板相连，发往/接收自射频板卡的数据与背板连接传输模拟信号，发往/接收自传输板卡的信号与背板连接传输数字信号； 
传输板卡，用于组织成目标处理系统所需接口要求的数据格式，通过接口与背板相连，传输数字信号，所述传输板卡留有对外接口； 
时钟板卡，用于为各板卡提供稳定的时钟，该板卡内部保留自给时钟接口，外部保留外部时钟输入接口，其中，外部时钟接口可以为GPS输出时钟；时钟板卡还可以保留对外时钟输出接口，以支持多背板扩展和时钟同步； 
背板，其上分别为射频板卡、采集板卡、传输板卡、时钟板卡保留对应的 插槽；背板可以存在扩展插槽，用于扩充射频板卡和/或采集板卡和/或传输板卡的能力。 
较佳的，所述接口可以是PCI-E或PCI-E cable、和/或光纤接口、以太网口、USB接口、SAMTEC； 
较佳的，对外接口可以是Samtec或VPX或ASP或CPCI或CPCI-E或PCI或PCI-E接口； 
较佳的，背板、射频板卡、采集板卡、传输板卡均保留外部时钟接口，以支持多背板扩展； 
较佳的，时钟板卡均保留外部时钟输入接口和对外时钟输出接口，以支持多背板扩展和时钟同步。 
附图说明
图1为本发明实施例单背板软件无线电前端装置结构示意图； 
图2为本发明实施例双背板扩展软件无线电前端装置结构示意图； 
图3为本发明实施例双背板扩展软件无线电前端装置结构示意图； 
具体实施方式
本发明实施例装置通过背板与各板卡相连，背板上为各板卡可以保留扩展插槽，另外，可以通过更换板卡的方式升级一部分板卡的处理能力，此外，还可以通过各板卡上保留的外部时钟接口实现更多背板的能力扩展，也可以通过统一的通过时钟板卡的外部时钟接口实现多背板扩展，该种结构具有灵活、升级方便、支持多种应用场景的特点，从而提高了该平台的使用范围。 
需要说明的是，本发明实施例适用于基于PC的软件无线电、也适用于基于传统IC的软件无线电系统。 
下面结合说明书附图对本发明实施例作进一步详细描述。 
如图1所示，本发明实施例单背板软件无线电通用外设装置包括：射频板卡10和采集板卡20、传输板卡30、背板40、时钟板卡50。 
射频板卡10，用于发射和接收射频信号，通过接口与背板相连，传输模拟信号，另外该板卡可以保留外部时钟； 
采集板卡20，用于数模变换和模数变换以及采样数字信号的传输，通过接口与背板相连，发往/接收自射频板卡的数据与背板连接传输模拟信号，发往/接收自传输板卡的信号与背板连接传输数字信号，另外该板卡可以保留外部时钟； 
传输板卡30，用于组织成目标处理系统所需接口要求的数据格式，通过接口与背板相连，传输数字信号，所述传输板卡留有对外接口，另外该板卡可以保留外部时钟； 
背板40，其上分别为射频板卡、采集板卡、传输板卡、时钟板卡保留对应的插槽；背板可以存在扩展插槽，用于扩充射频板卡和/或采集板卡和/或传输板卡的能力，另外该板卡可以保留外部时钟。 
时钟板卡50，用于为各板卡提供稳定的时钟，该板卡内部保留自给时钟接口，外部保留外部时钟接口，其中，外部时钟接口可以为GPS输出时钟；时钟板卡也可以保留对外时钟输出接口，以支持多背板扩展和多前端系统的时钟同步； 
较佳的，所述接口可以是PCI-E或PCI-E cable、和/或光纤接口、以太网口、USB接口、SAMTEC； 
较佳的，对外接口可以是Samtec或VPX或ASP或CPCI或CPCI-E或PCI或PCI-E接口； 
较佳的，背板、射频板卡、采集板卡、传输板卡均保留外部时钟接口，以支持多背板扩展； 
较佳的，时钟板卡均保留外部时钟接口，以及对外时钟输出接口，以支持 多背板扩展和时钟同步。 
从上述描述可以看出，接收信号依次经过的板卡为：射频板卡→背板→采集板卡→背板→传输板卡→对外接口；时钟板卡为各板卡提供时钟，发射信号依次经过相反的信号流向； 
如图2所示，本发明实施例双背板扩展软件无线电通用外设装置包括：射频板卡10和采集板卡20、传输板卡30、背板40、时钟板卡50。 
射频板卡10，用于发射和接收射频信号，通过接口与背板相连，传输模拟信号，另外该板卡可以保留外部时钟； 
采集板卡20，用于数模变换和模数变换以及采样数字信号的传输，通过接口与背板相连，发往/接收自射频板卡的数据与背板连接传输模拟信号，发往/接收自传输板卡的信号与背板连接传输数字信号，另外该板卡可以保留外部时钟； 
传输板卡30，用于组织成目标处理系统所需接口要求的数据格式，通过接口与背板相连，传输数字信号，所述传输板卡留有对外接口，另外该板卡可以保留外部时钟； 
背板40，其上分别为射频板卡、采集板卡、传输板卡保留对应的插槽；背板可以存在扩展插槽，用于扩充射频板卡和/或采集板卡和/或传输板卡的能力，另外该板卡可以保留外部时钟。 
时钟板卡50，用于为各板卡提供稳定的时钟，该板卡内部保留自给时钟接口，外部保留外部时钟输入接口，其中，外部时钟接口可以为GPS输出时钟，同时保留对外时钟输出接口，用于多背板级联和多前端系统装置的时钟同步； 
较佳的，所述接口可以是PCI-E或PCI-E cable、和/或光纤接口、以太网口、USB接口、SAMTEC； 
较佳的，对外接口可以是Samtec或VPX或ASP或CPCI或CPCI-E或PCI或PCI-E接口； 
较佳的，背板、射频板卡、采集板卡、传输板卡均保留外部时钟接口，以支持多背板扩展； 
较佳的，时钟板卡均保留外部时钟输入接口和对外时钟输出接口，以支持多背板扩展和时钟同步。 
该实施例实际由两个单背板软件无线电前端系统装置组成，其中一个前端装置的时钟板卡自给内部时钟或通过GPS的方式得到授时，然后通过时钟板卡的对外输出接口送入另一个前端系统装置的时钟板卡的外部时钟输入接口，通过这种级联的方式实现多板卡的扩展和时钟同步，通过这样的操作，可以实现所有处理能力的翻倍，这种操作在多天线技术中极为有用，另外，这种时钟连接方式也可以用于多台前端设备的时钟同步。 
如图3所示，本发明实施例双背板扩展软件无线电前端系统装置包括：射频板卡10和采集板卡20、传输板卡30、背板40、时钟板卡50、授时模块60。 
射频板卡10，用于发射和接收射频信号，通过接口与背板相连，传输模拟信号，另外该板卡可以保留外部时钟； 
采集板卡20，用于数模变换和模数变换以及采样数字信号的传输，通过接口与背板相连，发往/接收自射频板卡的数据与背板连接传输模拟信号，发往/接收自传输板卡的信号与背板连接传输数字信号，另外该板卡可以保留外部时钟； 
传输板卡30，用于组织成目标处理系统所需接口要求的数据格式，通过接口与背板相连，传输数字信号，所述传输板卡留有对外接口，另外该板卡可以保留外部时钟； 
背板40，其上分别为射频板卡、采集板卡、传输板卡保留对应的插槽；背板可以存在扩展插槽，用于扩充射频板卡和/或采集板卡和/或传输板卡的能力，另外该板卡可以保留外部时钟。 
时钟板卡50，用于为各板卡提供稳定的时钟，该板卡内部保留自给时钟接口，外部保留外部时钟输入接口，其中，外部时钟接口可以为GPS输出时钟， 同时保留对外时钟输出接口，用于多背板级联和多前端系统装置的时钟同步； 
授时模块60，可以为GPS模块或北斗模块或其他统一时钟系统模块，GPS模块提供的授时时钟可以为10MHz或20MHz时钟以及1pps时钟。 
较佳的，所述接口可以是PCI-E或PCI-E cable、和/或光纤接口、以太网口、USB接口、SAMTEC； 
较佳的，对外接口可以是Samtec或VPX或ASP或CPCI或CPCI-E或PCI或PCI-E接口； 
较佳的，背板、射频板卡、采集板卡、传输板卡均保留外部时钟接口，以支持多背板扩展； 
较佳的，时钟板卡均保留外部时钟输入接口和对外时钟输出接口，以支持多背板扩展和时钟同步。 
该实施例实际由两个单背板软件无线电前端系统装置组成，授时模块为两个前端系统装置提供统一时钟，当然，也可以通过两个前端系统装置各自连接一个授时模块实现时钟的同步，通过这种连接方式可以实现多板卡的扩展和时钟同步，也可以通过这样的操作，实现所有处理能力的翻倍，这种操作在多天线技术中极为有用，另外，这种时钟连接方式也可以用于多台前端设备的时钟同步。 
从上述实施例中可以看出：本发明实施例装置通过背板与各板卡相连，背板上为各板卡可以保留扩展插槽，另外，可以通过更换板卡的方式升级一部分板卡的处理能力，此外，还可以通过各板卡上保留的外部时钟接口实现更多背板的能力扩展以及多前端系统的时钟同步，该种结构具有灵活、升级方便、支持多种应用场景的特点，从而提高了该平台的使用范围。 
显然，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。同样，本领域的 技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也同样意图包含这些改动和变型在内。 

Claims (5)

1.一种软件无线电前端系统装置，其特征在于，该装置包括：
射频板卡，用于发射和接收射频信号，通过接口与背板相连，传输模拟信号；
采集板卡，用于数模变换和模数变换以及采样数字信号的传输，通过接口与背板相连，发往/接收自射频板卡的数据与背板连接传输模拟信号，发往/接收自传输板卡的信号与背板连接传输数字信号；
传输板卡，用于组织成目标处理系统所需接口要求的数据格式，通过接口与背板相连，传输数字信号，所述传输板卡留有对外接口；
时钟板卡，用于为各板卡提供稳定的时钟，该板卡内部保留自给时钟接口，外部保留外部时钟接口，其中，外部时钟接口可以为GPS输出时钟；
背板，其上分别为射频板卡、采集板卡、传输板卡、时钟板卡保留对应的插槽；背板可以存在扩展插槽，用于扩充射频板卡和/或采集板卡和/或传输板卡的能力。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述接口可以是PCI-E或PCI-Ecable、和/或光纤接口、以太网口、USB接口、SAMTEC。
3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，对外接口可以是Samtec或VPX或ASP或CPCI或CPCI-E或PCI或PCI-E接口。
4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，背板、射频板卡、采集板卡、传输板卡均保留外部时钟接入接口以支持多背板扩展和时钟同步。
5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，时钟板卡均保留外部时钟输入接口，以及对外时钟输出接口，以支持多背板扩展和时钟同步。 
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CN106200768A (zh) * 2015-05-06 2016-12-07 上海航天科工电器研究院有限公司 一种基于vpx的导冷式集成互联系统架构

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