随着信息技术的快速发展,越来越多对时延和可靠性要求较高的新型业务应用而生,为此第五代移动通信系统(The Fifth Generation Wireless System,5G)定义了 超高可靠低时延通信(Ultra Reliable Low Latency Communications,URLLC)以满足该场景的需求。第三代合作伙伴计划(The 3rd Generation Partnership Project,3GPP)将 URLLC业务性能描述为单向物理层时延不高于0.5 ms,可靠性不低于99.999%。低成本URLLC无线电平台对研究通信技术具有非常重要的价值。因此,本文基于软件无线电OpenAirInterface(OAI)平台设计和实现URLLC无线通信系统并对其性能进行测试评估。首先,本文对面向URLLC系统的物理层帧结构方案进行研究,用以指导后续软件无线电平台的开发与实现。具体地,基于URLLC场景的系统模型,借助于有限码长理论,本文对时延和可靠性进行了理论分析,得到了时延-可靠性性能界及时间带宽积。其次,通过合理选取相关的仿真参数,本文对各种可能的帧结构方案进行了数值仿真和分析,确定了满足性能要求的物理层帧长度。最后,得到了符合高可靠低时延性能要求的微时隙(mini-slot)帧结构方案。接着,基于本文分析的满足性能要求的帧结构方案,对OAI平台URLLC无线通信系统进行设计。首先,设计基于OAIDLSIM平台的系统架构;然后,设计以低密度奇偶校验(Low Density Parity Check,LDPC)码为基础的业务信道处理流程以保障数据传输的高可靠性;另外,通过控制信道处理流程和信道估计模块等的设计来提高系统的性能。借助对DLSIMURLLC系统性能的测试分析,得到了设计方案中相关参数的最佳选择。通过仿真,验证了本文的系统设计能满足URLLC系统的性能要求。最后,根据前文的研究成果,搭建了基于OAI空口平台的URLLC实时系统,并用AVX扩展指令集和快速收敛译码算法对物理层业务信道中LDPC模块的译码耗时进行优化。通过现场实际测量结果表明,本文实现的系统能达到较好的低时延性能,并且基本满足URLLC系统的可靠性需求。