无线通信装备模块化设计研究..doc

无线通信装备模块化设计研究 文章类别：移动通信 | 发表日期：2005-2-14 邱永红，朱勤　总参第63研究所 　　摘 要：对无线通信装备工厂级、设备级、系统级模块化设计进行了分析，根据软件通信体系结构，提出了模块化通信装备的设计思想，对其相应的标准体系和验证模型进行了重点研究。 　　关键词：无线通信装备；模块化设计；软件通信体系结构  一、 引言 　　由于现代通信、数字信号处理、计算机和微电子等各种高新技术的迅猛发展，无线通信装备的技术越来越先进，也越来越复杂。采用通用模块的设计方法，可以最大限度地继承与利用已有的硬件和软件研究成果，从而降低研制风险，避免同一水平上的重复研制，缩短研制周期，节省研制费用，并且，采用开放性的模块结构，便于实现网络互连、信息互通和功能互操作。无线通信装备模块化设计的初衷是为了满足人们追求多品种小批量要求下实现最佳效益和质量的要求,它的第一受益方是研制厂商，第二受益方是军队。无线通信装备模块化设计最终将有利于博采各家所长，推进无线通信装备模块化设计研制，是无线通信发展的催化剂。 二、模块化设计分析 1工厂级模块化设计 　　工厂级的无线通信装备模块化设计指的是各无线通信装备厂拥有自己的模块化结构设计、模块划分原则和总线母板等。随着技术进步和为了便于组织生产，国内各无线通信装备厂已逐步将电路板的“大板”结构改成按功能划分的“小板”结构，并设计了本厂专有的“母板”。对于目前已有的通信装备而言，这些措施在一定程度上体现了模块化设计思想，并且是切实可行的。 　　通信装备模块的划分是工厂级模块化设计的关键。为使划分的模块合理，首先应对该类装备有充分了解，然后采取系统工程和功能分解的方法，对装备组成进行分析和功能分解，最后划分出各级模块。工厂级模块化设计是以现有技术体制和技术形式，在对一定范围内的采用传统方式生产的不同型号装备进行功能分析和分解的基础上,划分并设计、生产出一系列通用模块或标准模块，然后,从这些模块中选取相应的模块，并补充新设计的专用模块或零部件一起进行相应组合，以构成满足各种不同需要的装备。 　　工厂级模块化设计包括建立模块体系和组合形成新装备这两个基本步骤。建立模块体系正确合理地划分特定功能和接口的模块，既是建立通信装备模块体系和组合形成新装备的关键，也是今后拟制模块总体规划进行有效开发和应用的关键。因此，模块的划分、设计、研制、生产以及模块体系的建立，应是建立在对所有同类装备及组成部分充分了解的基础上，并对现役装备的改造和新装备的开发等进行综合分析和组合的基础上，采用系统工程和标准化的原理及方法去处理。根据使用需求，从顶层向下按功能分解的方法，将装备分解成不同等级的单元，同时从底层单元向上进行模块需求分析，按标准化原理对同类和相似装备进行对比、归类、简化、统一，合理划分模块，确定技术指标和质量要求,然后进行设计、研制和生产，从而建立起模块体系。 　　(2)组合形成新装备 　　工厂级模块化设计应采用组合化设计方法，充分利用各种通用模块、专用模块和零件进行组合或派生各种不同要求和用途的新装备。组合设计的关键在于总体方案设计，这是一个多因素综合权衡的过程。 2设备级模块化设计 　　设备级的无线通信装备模块化设计指的是，为了实现互通，将一些功能模块设计成为各个无线通信装备厂都能接受和采用的通用模块，同时对一些影响互通的部件模块强制实现体制和功能上统一的设计。设备级的无线通信装备模块化设计必须首先抓好顶层设计，在顶层设计的基础上，制定设备级的无线通信装备模块化设计的模块化标准，再以标准为指南，才有可能实现无线通信装备的互连互通和模块化。 　　设备级模块化设计包括硬件模块设计和软件模块设计这两方面基本内容。 　　(1)硬件模块设计 　　硬件模块设计有2种可能：一种是属于设备级模块化设计初级阶段的情况，即采用多板分散处理，各种数字处理硬件模块均有自已的数字信号处理器和可编程数字逻辑电路。这种技术设计要求相对较低，能故障检测到板，但接口较多，芯片规模小、品种多；另一种是属于预计将来可实现的情况，即使用高速处理器、超大规模可编程器件，数字处理部分由一块单板完成。这种方式硬件接口简单，一旦发生故障，更换单板即可。它类似于目前的微机，基本功能都在一块主板上。 　　硬件模块实现的关键是规划硬件模块的接口定义、信号流程的功能及技术指标或标准，并公开这些要求，以使不同的开发、生产单位均能提供该硬件模块，且能用不同单位提供的模块组装成整机。对于具体模块的电路实现，可采用信号处理器的类型和电路实现的方式。对于生产和维护方来讲，最好是采用广泛使用的器件，以利于降低开发、生产、维护的成本。 　　(2)软件模块设计 　　软件模块是在硬件模块支持下实现功能模块规定任务中至关重要的部分。它利用总线和操作系统，实施