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基于高性能通用处理器的软基站,能够充分发挥通用处理器的灵活性和扩展性,实现对多个无线通信协议的兼容,被认为是第五代(5G)移动通信的关键技术之一。针对基于通用处理器的软基站所带来的挑战,本文以交叉学科的思想,结合计算机科学与无线通信技术,对软基站的实时性(算法优化)、稳定性(时钟定时)、有效性(资源调度)三个方面展开了研究,并基于上述研究成果设计了3GPP LTE软基站原型样机,对其性能进行了测试与分析。主要工作如下所述：1.针对软基站基带算法执行效率低的问题,分析了典型基带处理模块(如循环冗余校验、离散傅立叶变换)的数据流特点,结合通用处理器的数据结构存储方式,实现了基带数字信号流的去耦处理,并提出了面向LTE/LTE-A的基带算法并行优化架构。同时,将算法优化建模为多目标优化问题,在保证处理性能的条件下,降低算法占用的空间复杂度,减少对通用处理器高速缓存容量的限制。理论分析与系统验证结果表明,所提优化方法能够实现10～630倍不等的增益。2.针对正交频分多址(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM)系统中,基于训练序列的时钟同步方案所引入的定时误差问题,对训练序列的结构进行了优化,降低了OFDM循环前缀与数据符号间的相关度,实现了OFDM系统的精确定时,并提出了快速低搜索维度的同步方案；进一步地,针对软基站参考信号的映射方式,设计了时钟同步误差的估计与补偿方案。仿真结果表明,通过快速的时钟定时与误差估计补偿,基于OFDM系统的软基站误码性能能够得到9dB的增益,误码性能得到明显改善。3.针对无线接入网集中式基带处理场景下,传统的轮询式计算资源调度方式无法满足用户计算需求的问题,设计了基于用户信道状态信息的计算资源自适应调度方案：首先对计算资源进行了量化建模,并通过信道译码迭代次数建立起信道质量与计算需求的关系,进而推导了计算资源作为信道状态的函数关系式,并提出了基于信道状态的计算资源自适应分配方案。仿真结果表明,通过计算资源的自适应调度,系统吞吐量可以获得1dB的增益。4.基于上述研究,设计了通用的软基站体系架构,提出了基于"Round-Trip"的软基站跨层时延测量方案,进而基于一颗3.4GHz的Intel i7处理器搭建了3GPP LTE软基站原型样机。通过软基站实时性业务传输功能,分析了软基站系统各算法模块的通用处理器占用率及处理速率水平,并对软基站的时钟性能进行了测试。实际系统验证结果表明,软基站实时峰值速率可达50.12Mbps(单天线),误码率可达1.37×10-6,并通过了第三方测试。同时测试结果表明,软基站时钟抖动能够控制在μs量级,远低于现有的解决方案(ms量级)。本文从上述四个方面对基于高性能通用处理器的软基站及其资源调度方案展开了研究,解决了将通信基带算法部署于通用处理器时实时性能较低的问题,并对未来网络架构下的集中式基带的计算资源自适应调度进行了探索。目前,5G组网架构及关键技术的研究已经全面展开,而基于通用处理器的软基站也成为5G的重要研究点之一,已被纳入863计划。