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(OverTheTop)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（SoftwareDefinedRadio，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(OpenAirInterface)trunk_7165版本和openlte-00-v18-02版本。主要从软件实现整体架构，PHY（PhysicalLayer，物理层)、MAC(MediaAccessControl，介质访问控制)、RLC(RadioLinkControl，无线链路控制器协议)、PDCP(PacketDataConvergenceProtocol，分组数据汇聚协议)、RRC(RadioResourceControl，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。1SDR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。USRPB210是一个完全集成的单板，其频率范围从70MHz6GHz，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56Mbit/s实时带宽，开放和可重编程FPGASpartan6，通过总线供电的超高速USB3.0与PC连接。该款设备支持全双工FDD/TDD，同时还支持2×2MIMO，通过开源驱动UHD实现了PC对USRP的控制。2软件平台2.1OAIOAI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LinuxIP协议栈进行发送，将NAS(Non-AccessStraum，非接入层)的消息通过AT(Attention)命令进行发送，eNodeB与MME之间基于各自IP进行连接，信息传输也是基于各自的IP地址进行交换。OAI软件平台已经被使用作为无线通信技术研究与实现的验证平台，目前基于OAI已经实现了DSRC协议[4]，低复杂度MIMO接收机[5]等，将来应用场景在[6]中有详细的介绍。2.2OpenLTEOpenLTE是在Linux系统下的使用GNURadio软件开发包实现的3GPP通信协议的一个开源项目，主要实现一个简单的基站的功能。其功能模块主要包括：PHY、MAC、RLC、PDCP、RRC、MME等，模块都是使用C++开发。由...