[发明专利]基于软件的云计算调制器/解调器即调制解调器

说明书

提供了一种使用云计算的分布式处理资源的全数字纯软件调制解调器。具体地，以前由特制的软件、固件、现场可编程门阵列(FPGA)硬件描述语言(HDL)固件以及专用集成电路(ASIC)支持的所有进程在本披露中完全由云计算环境内的高性能计算(HPC)服务器支持。

相关申请的交叉引用

本申请是专利合作条约下的国际申请，该国际申请要求于2017年10月12日提交的美国非临时专利申请号15/782,651的权益，该国际申请要求于2017年6月22日提交的美国临时申请号62/523,713的优先权，该申请的内容通过引用以其全文结合在此。

背景技术

自从引入了通信，使用被称为调制器/解调器或通常被称为“调制解调器”的特制设备来接受用户信息、将用户数据调制为称为波形的格式并通过介质进行传输。相反地，调制解调器包含用于在接收端接收调制波形并将该波形解调为原始用户数据的能力。调制器、传输介质和解调器的组合集合在本领域中被称为通信路径。传统地，调制解调器是使用具有专用软件和/或专用固件的专用部分来创建调制解调器的特制设备。截至最近几年，一种被称为软件定义调制解调器(SDM)的新概念已成为现实，该软件定义调制解调器使用设置有通用的调制器和解调器板的相对通用的印刷电路板(PCB)，旨在使得通用处理器可以支持某种程度上通用的调制解调器上的被设置用于创建调制解调器的软件包。

技术领域

所描述的本发明使用“全软件”方法在被称为“云计算”的分布式计算结构内创建调制解调器，该调制解调器由被称为高性能计算(HPC)服务器的商用现成品(COTS)硬件支持。现在，HPC架构由分布式处理公司(诸如亚马逊网络服务(AWS)、谷歌云计算、微软的Azure等)支持。而且，已知正由云计算公司支持的架构也支持或启用软件定义联网(SDN)。所描述的方法为本领域技术人员例如软件架构师、网络工程师或调制解调器设计师提供了理解本披露中描述的概念的能力。

相关技术

本披露涉及描述调制器和/或解调器(调制解调器)的方法，该调制器和/或解调器是使用高级编程语言(诸如OpenCL、C、C₊₊等)并将该高级编程语言实施为分布式计算架构内的基于云的HPC平台上的应用来创建的。所描述的方法提供了关于可以如何使用高级计算语言来创建全软件调制解调器的描述、以及可以如何在基于云的架构中支持该全软件调制解调器以使用全数字计算设备来创建通信波形的描述。所描述的方法可以用于提供在使用基于云的处理架构内可用的处理资源的硬件或专用的(特制)调制解调器或软件定义调制解调器(SDM)的每个方面都相似或更高的性能。此外，所描述的方法可以实时地进行波形处理。

在现有技术中，支持用于卫星、战术无线电或地面通信的通信链路的典型通信调制解调器包括用户数据接口并且利用各种同步和异步格式和协议接受采用数字流形式的用户数据。调制解调器的调制器部分接受用户数据，并且执行将数据调制为适合于传输介质的信号的进程。从用户数据到调制信号的变换的实际进程由一个特制硬件来执行，该一个特制硬件由分立部件、逻辑设备以及低级编程语言组成，以便为硬件提供完成创建要通过传输介质传输的最终波形所需的步骤的指示。相反地，调制解调器的解调器部分执行相反的进程——再一次地，所有操作由一个特制硬件来执行，该一个特制硬件由分立部件、逻辑设备以及低级编程语言组成，以便为硬件提供完成通过传输介质接受波形所需的步骤并执行用于返回用户数据的步骤的指示。

本披露涉及可以如何在无需任何特制硬件的情况下在全数字云计算环境中使用COTS处理硬件完成用于实现对以太网帧和IP数据包形式的用户数据进行调制所需的步骤。包括调制解调器的整个调制和解调进程可以在使用将用于SDN网络的云计算结构的全软件调制解调器中来完成。

发明内容