[发明专利]一种分布式高速信号收发处理系统

说明书

本发明公开了一种分布式高速信号收发处理系统，包括前端信号收发器、高速总线适配器以及后端信号处理机，高速总线适配器包括主雷电接口以及级联雷电接口，前端信号收发器通过PCIE线缆通信连接高速总线适配器，高速总线适配器通过主雷电接口通信连接后端信号处理机，高速总线适配器通过级联雷电接口通信连接扩展高速总线适配器，扩展高速总线适配器通过内部的级联雷电接口通信连接下一扩展高速总线适配器，且扩展高速总线适配器设置有扩展PCIE线缆接口；由此，本发明在物理上可实现远程分布式连接，同时，系统的尺寸小巧、算力强大、成本低廉，具有可热插拔、可灵活组合、可远程连接以及可分布式拓展的优点，适用于大规模应用与推广。

技术领域

本发明属于高速信号收发和处理技术领域，具体涉及一种分布式高速信号收发处理系统。

背景技术

随着模拟电路、数字电路和信号处理技术的快速发展，高速信号收发和实时信号处理的需求越来越多，比如雷达、通信、瞬态信号、复杂电磁环境等领域的应用都会涉及到高带宽或高速信号的接收和发射，以及存在对信号进行实时分析和实时生成的高性能计算需求，尤其是研究者在进行外场多通道信号收发和处理时，会需要便携、远程和分布式的信号收发和处理系统，因此，高速信号收发系统应运而生，该系统一般需要使用采样率达到数百MS/s至1GS/s之间，甚至1GS/s以上的ADC（模数转换）和DAC（数模转换）来采集或发送模拟信号，所以其产生的数字信号数据率可达到数GB/s，不仅对于数据传输的距离和速率要求很高，对数据的实时处理性能要求也很高，而如果需要构建分布式多通道系统，则系统内传输和处理的数据量会成倍上升，不仅如此，此类系统的需求多变，其通道数量、传输距离、连接拓扑等也有诸多变化，这就造成了既要高速率通信和高性能处理的特性，又需要灵活多变和可自定义的特性，而这两者往往难以兼顾。

目前能够完成高速、高带宽信号收发的设备，尤其是同时能够进行实时信号处理的设备，以商用台式仪器和专用定制设备为主，商用台式仪器系统通常针对室内桌面工作场景设计，比如常见的实时频谱分析仪、高速任意波形发生器和矢量信号收发仪等，其虽然具有指标高、功能强的优点，但是其内部组件多、体积大、重量重、功耗高，且功能固定常常无法满足多变的用户应用需求，更无法应用于便携、远程和分布式部署的应用场景。

而专用定制设备通过软硬件定制可实现对用户需求的良好匹配，但往往因为硬件、驱动程序、应用软件等均需要定制实现，设计优化迭代次数少，导致成熟度低、易用性差、扩展能力弱、可升级维护性差，体积、重量、功耗都难以做到理想状态，尤其对于远程和分布式信号收发和处理系统，其多个子系统之间需要建立高速的长距离通信连接，所以通常采用以高速串行接口或高速以太网进行上位机和下位机连接，从而实现分布式扩展，常见的高速串行协议比如RapidIO协议和Aurora（是一个用于在点对点串行链路间移动数据的可扩展轻量级链路层协议）协议，虽然在功能和性能上都能满足要求，但是其硬件和软件定制度和研发复杂度都很高，会造成成本高昂以及维护升级难度大；而如果采用高速以太网接口，虽然可以降低系统构建成本，但因为IP网络需要以交换机来构建多节点的拓扑，其数据传输延迟抖动大，对于部分需要实时闭环响应的应用而言不能满足需求。

同时，不管是利用RapidIO、Aurora或是IP网络构建系统，都需要独立开发上下位机的系统程序，尤其涉及分布式多通道系统时开发难度会显著增加，难以用统一的系统结构适应变化多端的用户需求；因此，提供一种架构简单、扩展性强、开发容易，且尺寸小巧的信号收发处理系统迫在眉睫。

发明内容

本发明的目的是提供一种分布式高速信号收发处理系统，以解决商用台式仪器所存在的体积大、重量重和无法应用于便携、远程和分布式部署的应用场景的问题，以及专用定制设备所存在的扩展能力弱、可升级维护性差和开发难度高的问题。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种分布式高速信号收发处理系统，包括：前端信号收发器、高速总线适配器以及后端信号处理机；