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电信工程技术与标准化 开 发 与 研 究 2015 年 第 7 期 基于开源SDR实现LTE系统对比* 吴彤1, 张玉艳2, 赵慧1, 席雨1 (1 北京邮电大学泛网无线通信教育部重点实验室，北京 100876；2 北京邮电大学网络教育学 院，北京 100876) 摘 要 本文首先介绍现有的两套开源软件无线电系统，OAI和OpenLTE。经过调试将OAI和OpenLTE在通用软件无 线电硬件平台上成功运行，重点分析了现有两套系统实现方法的异同，对两套系统的实现功能完整性进行了 全面分析。本文结论将为研究LTE系统和下一代无线通信技术的科研人员提供新的理论研究参考。 关键词 LTE；软件无线电；OAI；OpenLTE；通用软件无线电硬件平台 中图分类号 TN929.53 文献标识码 文章编号 1008-5599（2015）07-0081-06 在移动互联网大规模发展的背景之下 , 智能手机的 普及和各种互联网 OTT (Over The Top) 应用的流行 , 对无线网络需求呈几何级增长 , 导致移动运营商之间激烈 的竞争愈演愈烈。但由于资费下调等各种因素影响 , 运 营商从每个用户获得的收益在慢慢减少，这大大的降低 了移动运营商的收入水平。同时由于移动互联网业务所 产生流量的迅速增长，用于建设、运维和无线网络升级 的投资不断增加，但收入却增长缓慢。为了保证长期盈 利增长，运营商必须节流，找到在保证提供优质无线接 入业务的同时并能有效降低成本的方法 [1]。SDR（Software Defined Radio，软件无线电）刚好可以提供一种低成本 解决方案，将基站信号处理功能尽量使用软件来实现，使 用通用硬件平台，可以快速地实现信号的调制解调，编 解码运算，实现不同的信号频带宽度，并快速切换不同 工作模式。在通用硬件平台上尽量使用软件技术实现新 的功能模块，同时通过软件来实现系统的升级 [2]，这给现 有通信系统建设提供了一种全新的思路，给技术研究开 发提供了更快的实现方式，降低了开发成本和周期，并 且还能保持目前这一代系统的后向兼容性。 但是目前还没有相关的文献进行对比介绍两种软 件，下面本文将详细的介绍 OAI (Open Air Interface) trunk_7165 版 本 和 openlte-00-v18-02 版 本。 主 要 从 软件实现整体架构，PHY（Physical Layer，物理层 )、 MAC (Media Access Control， 介 质 访 问 控 制 )、RLC (Radio Link Control， 无 线 链 路 控 制 器 协 议 )、PDCP (Packet Data Convergence Protocol，分组数据汇聚协 议 )、RRC (Radio Resource Control， 无 线 资 源 控 制 协议 ) 各层功能实现和软件整体功能实现 3 个方面进行 对比，无线通信技术研究人员基于结果能够对开源 SDR 有一个初步的了解，同时也为他们对平台的选择提供了 收稿日期 ：2015-06-15 * 基金项目 ：国家 863 计划项目（No.2015AA01A705）。北京市高等学校“青年英才计划”项目。 电信工程技术与标准化 开 发 与 研 究 2015 年 第 7 期 一个参考依据。 1 SDR 硬件平台 通用软件无线电外设 USRP 是一种低成本的软件 无线电实现的硬件平台。本次对比测试中采用了 Ettus 公 司 的 B210 型 号 产 品。USRP B210 是 一 个 完 全 集 成 的单板，其频率范围从 70 MHz 6 GHz，能覆盖 LTE 的所有频段，同时作为低成本的实验硬件平台，它结合 了单芯片直接变频收发器，提供高达 56 Mbit/s 实时带 宽，开放和可重编程 FPGA Spartan6，通过总线供电 的超高速 USB 3.0 与 PC 连接。该款设备支持全双工 FDD/TDD， 同 时 还 支 持 2×2 MIMO， 通 过 开 源 驱 动 UHD 实现了 PC 对 USRP 的控制。 2 软件平台 2.1 OAI OAI 是一个致力于无线数字通信创新研究的开放源 代码的硬件 / 软件开发平台，世界上第一个以软件实现 了完整的 3GPP 的协议栈 [3]。它用标准 C 基于 Linux 实 时内核优化完成的，OAI 实现思想是 ：PC 机通过软件 实现 PHY、MAC、RLC、PDCP、RRC 各层功能，最 后将生成的 IP 数据通过 Linux IP 协议栈进行发送，将 NAS (Non-Access Straum，