石贱弟，赵小璞

（中国电子科技集团公司第七研究所 广东 广州 510310）

基于软件无线电的联合战术无线电计划（JTRS）是由美国军方发起，其最终目的是开发一种适用于各军种要求的战术电台系列，JTRS的联合项目办公室 （Joint Program Office，JPO）已经连续发布了多个软件通信体系结构[1-2]（Software Communications Architecture，SCA）规范，目前最新版本是SCA2.2.2。SCA架构主要是调制、解调与信号处理等各种上层应用软件模块的载体。它将软件架构进行分层，保证了软件不依赖底层硬件，从而为软件无线电通信系统提供通用的硬件平台，以及统一的、灵活的软件加载标准。SCA并没有局限于军用，目前已在民用通信领域广泛发展。

波形是指为了实现信息的传输而对其采取的一系列变换[3]，也包括通信双方为实现信息传输而采用的所有协议。一个波形可以工作在物理层、链路层、网络层，或者仅工作在其中一层，通过波形之间的接口与其它层次上的波形进行通信。SCA波形是整个SCA通信系统的核心。当前的SCA通信系统应用中普遍采用在本地加载SCA波形的方式，且未采用波形库管理技术对波形进行加解密、压缩与解压缩处理，以及对用户访问权限进行管理。这不利于发挥SCA无线通信设备应有的安全、灵活、方便、快捷、即插即用等特点。

1 SCA波形

按照SCA规范[4]，一个完整的波形应用可划分为若干个不同功能的组件，每个组件完成波形的一部分功能。如图1所示，由于波形应用可工作在不同的层上，所以组件也分为物理层组件、媒体访问层组件、数据链路层组件、网络层组件等。各层组件中也可按照实现功能的不同而细分，但组件之间都要采用符合SCA规范的接口[5]。这样按分层分模块的设计的好处是使不同的组件能够按照需求进行装配连接，从而产生新的波形应用，大大提高代码的可重用性和加快波形开发的速度。

2 SCA波形库

SCA波形库的设计分为SCA波形库服务器端软件设计和SCA无线通信设备端软件设计两部分。如图2所示，SCA波形库服务器软件主要功能模块包括：用户/签权管理模块、网络处理模块、压缩/解压缩处理模块、加/解密处理模块、波形文件访问管理模块以及波形数据库等。

图1 SCA波形的组件装配图Fig.1 Assembly of SCA waveform components

用户/签权管理模块主要实现用户管理以及用户对波形库中波形的访问权限管理。网络处理模块主要实现SCA波形库服务器与SCA通信设备以及SCA设备远程控制端软件之间数据通信协议处理。压缩/解压缩处理模块主要实现对波形所包含的所有运行在FPGA、DSP和GPP上的二进制文件和所有组件的xml配置文件进行压缩和解压缩处理。便于通过网络进行快速传输。加/解密处理模块主要实现对波形文件的加/解密处理，以提高存储和传输的安全性。波形文件访问管理模块主要实现对波形文件的分类、存储管理和访问控制管理。波形数据库中存放有各种波形的文件。

图2 SCA波形库服务器软件功能模块图Fig.2 Software functional module of SCA waveform server

如图3所示，SCA无线通信设备终端软件中与波形下载相关的处理模块主要有：用户信息处理模块、网络处理模块、解密处理模块、解压缩处理模块、波形加载/运行处理模块等。其中用户信息处理模块的主要功能是对SCA无线通信设备访问波形库服务器的用户信息进行处理。网络处理模块主要实现SCA通信设备、SCA波形库服务器与以及SCA设备远程控制端软件之间数据通信协议处理。解密处理模块主要实现对SCA无线通信设备获取的波形文件进行解密处理。解压缩处理模块主要实现对SCA无线通信设备获取的波形文件进行解压缩处理。波形加载/运行处理模块主要实现对运行在FPGA、DSP和GPP中的二进制运行文件进行动态加卸载处理，以及进行波形的运行和停止控制。

图3 SCA无线通信设备中波形下载相关处理模块Fig.3 Process module related with Waveform downloading of SCA radio communication device

3 SCA波形远程加载技术

当前的应用中对SCA波形的加载是在本地进行的，即SCA波形直接存储在SCA无线通信设备中，加载的时候通过设备面板上的人机界面进行本地加载。这不利于发挥SCA无线通信设备应有的灵活、方便、快捷、即插即用等特点。文中提出的一种SCA波形远程加载运行技术方案示意图如图4所示。主要分为波形库服务器、SCA无线通信设备、网络云和SCA设备远程控制终端4个部分。其中波形库服务器中运行有前面所述的SCA波形库服务器软件。实现用户/签权管理、网络处理、压缩/解压缩处理、加/解密处理、波形文件访问管理以及波形文件存储等功能。SCA无线通信设备除了运行有实时操作系统vxWorks、中间件CORBA[6-9]、核心框架外还运行有SCA波形以及与波形下载运行相关处理软件。SCA无线通信设备中的与波形下载运行相关的处理软件完成SCA波形的下载、解密、解压缩以及加载相关二进制代码到FPGA、DSP、GPP等功能。SCA设备远程控制终端不仅可以对SCA无线通信设备进行远程控制操作、还可以对波形库服务器进行远程管理。网络云可以是本地局域网或互联网。通过该波形库管理和加载技术可以实现远程波形库的管理和波形的远程加载运行控制。

图5是SCA无线通信设备终端控制软件中波形远程下载的操作界面。

图4 SCA波形远程加载示意图Fig.4 Demonstration of remote loading SCA waveform

图5 波形远程下载控制端界面Fig.5 GUI of remote loading waveform

4 结束语

文中对SCA和SCA波形进行了介绍，提出了一种SCA波形库远程管理和SCA波形远程加载运行的技术方案，并研究和实现了SCA波形库服务器端软件和SCA无线通信设备端软件以及SCA远程设备控制端软件。实现了SCA波形库管理和SCA波形远程加载和运行。使用结果表明，该方案能方便、高效、安全的实现SCA波形库的远程管理和SCA波形的远程加载运行。

[1]Joint Tactical Radio System（JTRS）Joint Program Office.SCA V2.2.2.software communication architecture specification[S].USA:JTRS Joint Program Office，2006.

[2]SCA V3.0.Specialized Hardware Supplement to the Software Communication Architecture（SCA） Specification[S].USA:JTRS Joint Program Office，2004.

[3]杨小牛，楼才义，徐建良.软件无线电原理与应用[M].北京：电子工业出版社，2001.

[4]Joint Tactical Radio System （JTRS）Joint Program Office.JTRS-5000APIV2.2.1.Application Program Interface Supplement to the Software Communications Architecture Specification[S].USA:JTRS Joint Program Office，2004.

[5]洪锡军，钱晨，张激.基于SCA的波形开发 [J].计算机工程，2006，9:270-272.HONG Xi-jun，QIAN Chen，ZHANG Ji. Waveform development based on SCA [J].Computerr Engineering，2006，9:270-272.

[6]Object Management Group （OMG）.The common object request broker:Architecture and specification[S].USA:Object Management Group（OMG），2000.

[7]Henning M，Vinoski S.基于C++CORBA高级编程[M].徐金梧，徐科，吕志民，译.北京：清华大学出版社，2000.

[8]朱其亮，郑斌.CORBA原理及应用[M].北京：北京邮电大学出版社，2001.

[9]李方，张虹.GIOP协议和CORBA的性能优化 [J].微计算机信息，2006，22（7）:3.LI Fang，ZHANG Hong.GIOP and how to improve the performance of distributed CORBA applications[J].Cotrol&Automation，2006，22（7）:3.