با استفاده از ماژول های سطح سیستم RFSoC، رادیو نرم افزار نسل بعدی بسازید

رادیو نرم افزاری (SDR) یکی از مهمترین تغییرات در زمینه ارتباطات بی سیم است. بر خلاف رادیوهای سنتی که برای فیلتر کردن، مخلوط کردن و نوسان بر مدار های آنالوگ ثابت تکیه می کنند،SDR بیشتر پردازش را به حوزه دیجیتال منتقل می کندبا جایگزین کردن ویژگی های سخت افزاری با الگوریتم های مبتنی بر نرم افزار، SDR انعطاف پذیری بی نظیر را فراهم می کند که به طراحان اجازه می دهد توانایی ها را ارتقا دهند، به پروتکل های جدید سازگار شوند،و طول عمر سیستم بدون طراحی مجدد سخت افزار.g

این قابلیت پیکربندی سریع SDR را برای طیف گسترده ای از برنامه های کاربردی از سیستم های دفاعی و هوافضا تا زیرساخت های 5G، ارتباطات ماهواره ای،و تجهیزات آزمایشی الکترونیکی.

تفاوت SDR با سیستم های رادیویی سنتی چیست؟
در گیرنده های رادیویی سنتی، بیشتر کار توسط اجزای آنالوگ انجام می شود: مخلوط کننده سیگنال ورودی را به پایین تبدیل می کند، فیلتر طیف را تغییر شکل می دهد،و مدولاتور یا دمولاتور اطلاعات را بازیابی می کنداین پیوند آنالوگ انعطاف پذیر نیست و حساس به سر و صدا است و نیاز به طراحی مجدد برای هر باند یا استاندارد جدید دارد.

در مقابل، SDR فرونت اند آنالوگ را به حداقل می رساند - به طور معمول فقط آنتن و مدارهای فرونت اند RF پایه (شکل 1). شکل موج ورودی توسط کنورتر آنالوگ به دیجیتال (ADC) دیجیتالی می شود.و کار سنگین توسط نرم افزار انجام می شودمدولاسیون، دمودولاسیون، فیلتر کردن کانال، تصحیح خطا و رمزگشایی به صورت دیجیتال انجام می شود.تبدیلگر دیجیتال به آنالوگ (DAC) داده های پردازش شده را به سیگنال RF تبدیل می کند، که هم از طریق روتین نرم افزار کنترل می شود.

تصویر فرآیند SDR پایه
شکل ۱: فرآیند SDR اساسی.

این تغییر انعطاف پذیری عظیمی را به وجود می آورد: همان سخت افزار رادیویی می تواند امروز از Wi-Fi پشتیبانی کند، فردا از 5G، و فردا ارتباطات تاکتیکی امن - همه با به روز رسانی نرم افزار.

RFSoC: بستر ایده آل برای SDR
ساخت SDR با کارایی بالا نیاز به یک کنورتر فوق العاده سریع، ساختار پردازش قدرتمند و کانال داده با تاخیر کم دارد.Zynq برای AMD TM UltraScale + TM خانواده RFSoC با ادغام تجهیزات زیر این الزامات را برآورده می کند:

نمونه گیری چند گیگابیت RF-ADC و RF-DAC
دستگاه منطق قابل برنامه ریزی FPGA برای DSP در زمان واقعی
بازوی جاسازی شده برای کنترل نرم افزار ® پردازنده
حافظه با سرعت بالا و رابط گیرنده
RFSoC چندین دستگاه مجزا را که قبلاً به یک دستگاه واحد نیاز داشت، به سادگی طراحی صفحه مدار را به شدت ساده می کند. این ادغام مصرف برق را کاهش می دهد، تاخیر را کاهش می دهد،و صداقت سیگنال را بهبود می بخشدبرای برنامه های RF در زمان واقعی با دقت زمان بندی بسیار بالا و الزامات عملکرد، RFSoC یک راه حل یک قطعه با تاخیر بسیار کم و همگام سازی دقیق را ارائه می دهد.

قدرت نمونه گیری مستقیم RF
یکی از مزیت های اصلی RFSoC توانایی پشتیبانی از چندین نرخ نمونه گیری GSPS است.در حالی که RF-DAC می تواند خروجی باند فوق العاده گسترده تولید کند، و هر دو از مرحله میانگین تبدیل به پایین وابسته نیستند.

این امکان را برای "تقریبا همه دیجیتال" ریک های رادیویی تشکیل می دهد تا استانداردهای مانند 2.4 گیگاهرتز Wi-Fi، حدود 3.5 گیگاهرتز رادیوهای جدید 5G و 800 MHz به 1.باند های سلولی 8 گیگاهرتز می توانند به طور مستقیم دیجیتالی و پردازش شونددر مقابل، بسیاری از سیستم عامل های SDR در دسترس محدود به نرخ نمونه گیری ده ها یا صدها مگاهرتز هستند و بنابراین به مخلوط کننده های آنالوگ برای تغییر سیگنال به فرکانس متوسط تکیه می کنند.

با از بین بردن این سطوح آنالوگ، SDR های مبتنی بر RFSoC قابلیت وفاداری بالاتر، تاخیر کمتر و طراحی فشرده تر را فراهم می کنند (شکل 2).