THIẾT KẾ TRẠM GỐC-NOD EB CHO 3G WCDMA UMTS 2.1 GIỚI THIỆU
2.3.4.2. Kiến trúc phần mềm hệ thống vô tuyến SDR
Kiến trúc phần mềm của một hệ thống SDR điển hình được mô tả trên hình 2.13. Các lớp tài nguyên phần cứng được xây dựng trên cơ sở nền tảng phần cứng sử dụng các module khả lập trình như DSP (Digital Signal Processor: bộ xử lý tín hiệu số), FPGA (Field Programable Gate Array: mảng cổng khả lập trình theo ứng dụng) và MC (Microcontroller: bộ vi xử lý) và các modul RF tương tự.
Lớp môi trường hoạt động thực hiện quản lý tài nguyên, quản lý bộ nhớ và ngắt dịch vụ. Nó cũng đảm bảo các giao diện ổn định với các môđule phần cứng đựơc sử dụng bởi các lớp ứng dụng trên nó.
Lớp các ứng dụng vô tuyến thực hiện các giao thức liên kết và các hoạt động điều chế/giải điều chế thông qua các module phần mềm. Các ứng dụng vô tuyến cung cấp dịch vụ cho các giao thức cao hơn như WAP và TCP/IP.
Hình 2. : Kiến trúc phần mềm của một hệ thống vô tuyến SDR 2.3.5. Kiến trúc nền tảng băng gốc đa chuẩn
Trạm gốc đa chuẩn bao gồm một nền tảng phần cứng vạn năng có thể được lập cấu hình cho một giao diện vô tuyến đặc thù bằng cách tải xuống phần mềm chức năng tương ứng. Có thể làm được điều này trong quá trình khai thác mà vẫn duy trì hoạt động của trạm gốc. Chức năng của các phần tử phần mềm được tải xuống bao gồm: từ các ngăn xếp giao thức đến các giải thuật xử lý lớp vật lý.
Một nền tảng băng gốc đa chuẩn phải phù hợp với các yêu cầu của các ứng dụng cần hỗ trợ (các tiêu chuẩn vô tuyến, các chế độ khai thác) và phải hỗ trợ năng động các hỗn hợp lưu lượng biến đổi. So với các giải pháp thông thường, nó có các ưu điểm rõ ràng như: sử dụng các tài nguyên phần cứng hiện có hiệu quả hơn và đảm bảo đựơc chất lượng dịch vụ (QoS).
Tính hạt cao cần thiết để ấn định tài nguyên cho việc xử lý đường xuống và đường lên. Điều này đòi hỏi nhiều tăng cường kiến trúc và quản lý tài nguyên phần cứng
động. Một số bộ xử lý tín hiệu số và các khối tăng tốc điều khiển bằng phần mềm được xử dụng để đạt được tốc độ bit cao và xử lý khối lượng số liệu cao theo yêu cầu đối với các chức năng định hướng theo luồng bít. Các phần tử này đựơc nối với nhau qua bus điều khiển và số liệu tốc độ cao. Và được giảm sát bởi hệ thống điều khiển (bộ xử lý đa mục đích) (hình 2.14).
Trước khi tải phần mềm đến các phần tử xử lý, phần mềm được đặt thông số và liên kết theo chức năng yêu cầu. Sau đó bộ lập biểu trong DSP sẽ gọi ra các khối xử lý theo một cách thức thích hợp.
Hình 2. : Kiến trúc phần cứng của băng gốc
Các chuỗi xử lý (thực thể UMTS hay WiMAX …) có thể được tổ hợp và được lập cấu hình từ bộ phận dành riêng, bộ phân chung và bộ phận giải thuật chung của thư viện hệ thống phụ thuộc vào giao thức yêu cầu của giao diện vô tuyến (hình 2.15).
Hình 2. : Khái niệm thư viện SDR phân cấp để xử lý tín hiệu băng gốc
Các thư viện bộ phận hệ thống dành riêng cung cấp các chức năng duy nhất cho môi trường giao diện vô tuyến được quy định cho một tiêu chuẩn cho trước (chẳng hạn móc nối các khối truyền tải, đan xen, phân đoạn khung vô tuyến).
Các thư viện bộ phận chung của hệ thống bao gồm các chức năng hệ thống chung cho các giao diện vô tuyến khác nhau, có thể lập cấu hình chung bằng cách thiết lập các thông số phủ hợp chức năng của từng chuẩn riêng. Các chức năng cần xem xét ở đây bao gồm kiểm tra vòng dư, trải phổ, điều chế và điều khiển công suất..
Các thư viện giải thuật chung bao gồm các chức năng cơ sở được sử dụng rông rãi trong các lĩnh vực viễn thông và khoa học như các chức năng lọc, biến đổi Fourier nhanh (FFT) và các chức năng toán vectơ.
Khái niệm thư viện SDR phân cấp cho phép đưa ra các giải pháp kinh tế không chỉ đối với phát triển phần mềm mà cả đối với bộ nhớ cần thiết để lưu giữ một khối lượng lớn chương trình phần mềm. Tuy nhiên, cần có các nghiên cứu và đánh giá sâu hơn để chứng minh tính thực tiễn của cách tiếp cận này.
Xử lý băng gốc trước hết được thực hiện bằng các thiết bị khả lập trình bằng phần mềm như DSP và các bộ tăng tốc phần cứng (FPGA chằng hạn). Đây là một khả năng để đưa ra các giải pháp đa chuẩn.
Chuyển dịch hầu hết các phần phức tạp của kiến trúc phát thu vào phần số sẽ cho phép hoạt động trong các băng tần khác nhau và trong các tiêu chuẩn khác nhau. Điều này cũng ảnh hưởng tích cực lên giá thành vì mỗi năm giá của các thành phần xử lý số giảm hai lần trong khi đó giá của các phần tử vô tuyến tương tự chỉ giảm không quá 10% mỗi năm.