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高性能软件无线电开发平台spectrum
概述
恒润科技为用户提供了多种不同类型的软件无线电开发平台，覆盖cpci、vpx、µtca总线，具有可重配置和可编程的特点，通过软件编程，开发平台满足各种不同通信系统要求，可以实现多频段、多模式、多信道、多速率、多协议等多功能通信。
spectrum signal processing (简称ssp)，是一家加拿大公司，总部位于本那比市(burnaby)，成立于1987年。spectrum的产品线由高性能板卡及综合凯发娱乐登录的解决方案两类组成，应用领域覆盖isr、卫星通信、军用通信、雷达、软件无线电、视频处理等。
1. sdr4000系列
sdr4000系列产品提供针对嵌入式应用的货架硬件、软件和服务。标准的sdr4000产品线采用3u尺寸，遵循compactpci规范。4000家族及其变种，能在20mhz(200mhz)到2.7ghz频段工作，保证单个系统支持多个波段。
sdr4000基于指定需求，可以针对尺寸、重量、功耗、成本和加固快速优化。对于严酷的环境，sdr4000的板卡设计支持导冷，拓宽了温宽，具备较强的抗震性和抗冲击性。
特点
• 3u cpci架构；
• 未加固，加固和导冷的版本可选；
• 支持单系统多波段；
• 定制射频可选；
• 外部射频滤波，可修改；
• 数字中频滤波；
• 中频带宽用户软件可选；
• 独立的模块化rf和模拟板卡；
• 支持快速跳频波形，每秒达3000跳，驻调时间比是10:1。
上图为sdr4902系统组成架构图示例，其中红色标示出的rf4902(200mhz~2.7ghz)可根据客户需求选配rf4102(20mhz~2.7ghz)。
2. sdr7000系列
sdr-7000产品家族针对嵌入式应用提供硬件，软件和服务。系统兼容openvpx(vita64)和vpx(vita46)标准。
标准系统在openvpx机箱内使用spectrum quiccomm开发包预配置和测试。开发包包含linux系统板级支持包和软件设计包、板级和系统级例程。
特点
• 3u vpx接口形式；
• 射频和数字信号处理链在两块板卡上；
• green hills的integrity或linux运行在7000系统上；
• 未加固，加固和导冷的版本可选；
• 支持单系统多波段；
• 定制射频可选；
• 外部射频滤波，可修改；
• 中频带宽用户软件可选；
• 独立的模块化rf和模拟板卡；
• 支持快速跳频波形，每秒达3000跳，驻调时间比是10:1；
• 容易集成和内联spectrum 3u openvpx产品到系统中：vpx-1151, vpx-8320, vpx-1131, vpx-2131。
上图为sdr7000系列不含射频系统组成，其中红色部分vpx-8320板块可根据客户需求选配。
上图展示了sdr7000系列含射频组成系统，射频模块为红色部分rf7902(200mhz~2.7ghz)，此模块也可选配rf7102(20mhz~2.7ghz)。
3. spectrum软件开发包
针对spectrum硬件平台，spectrum提供板级支持包(bsp)、sdk、quiccomm，使开发人员加快了应用开发。
quiccomm是高性能软件库，通过对底层细节抽象，帮助实现复杂信号处理和数据采集应用，允许编程人员专注于信号处理应用。
quiccomm库包含处理器间高性能通信的硬件支持和其它板级特性，如中断处理。这些api非常简单易于使用，使编程人员远离硬件复杂度。同时，获得接近硬件层的性能。
特点
• 支持处理器间高性能通信；
• 简化了板卡和系统启动的控制；
• 针对spectrum flexcomm产品家族，提供了标准的应用接口；
• 支持单个处理器或fpga动态重加载；
• 支持同步和异步通信；
• 支持处理器间通信的逻辑通道；
• 提供应用软件和fpga固件集成途径；
• 与ti的dsp/bios(c6x系统)，wind river vxworks(ppc系统)和green hills integrity os兼容。
4. 实例：spectrum sdr4902上干扰机的实现
通用干扰机系统的参考设计可用于检测、锁定和干扰能量辐射的威胁信号。干扰机系统通常与电子支援系统协同工作，实现宽带频谱分析和威胁信号定向。此外，干扰机也能面向单个频率波段，干扰在波段范围内的所有威胁信号。干扰机也可以让rf前端在预设的宽频带内，按照搜索算法步进。
sdr4902上的实现
sdr4902提供能实现rf变换、if 变换、频谱分析和通道处理功能的硬件平台。sdr4902是两块板卡、3u compactpci的子系统，工作波段从200mhz到2.7ghz。该子系统由rf-4902宽带收发器板卡和pro-4600基带处理板卡组成。
rf-4902包含1个adc，1个的dac和1片virtex-5的fpga。pro-4600配备了1个mpc8541e通用处理器，1个ti c6416t的dsp和1片用户可编程的virtex-4 fpga。这两块板卡通过spi控制接口、高速串行数据接口、gpio和中断实现紧耦合。该例中，rf变换和if变换是在rf-4902硬件上实现的。
通用干扰机在sdr4902上的实现
频谱分析和通道处理功能在rf-4902的fpga上实现，威胁和干扰信号参数存储在本地sdram上，与fpga处理器连接，大大降低每次查找数据的延迟。rf-4902的宽频段能用于干扰机系统的跳频跟踪。频谱分析部分监测波段范围内的rf信号，数字下变频和频谱分析功能可以使用快速开发工具实现，如matalb、simulink和xilinx system generator。sdr4902带有ddc、duc和频谱分析的例程实现。
上图是sdr4902上实现宽带ddc的框图，在simulink和xilinx system generator上实现。ddc被用于频谱分析和通道处理。
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