Bħala teknoloġija ġdida fil-qasam tal-komunikazzjoni mingħajr fili, ir-radju tas-softwer (SDR) qed jiġbed aktar u aktar attenzjoni kemm ġewwa kif ukoll barra. Fil-qasam tal-komunikazzjoni, hija sistema ġdida ta 'komunikazzjoni bir-radju wara teknoloġija analoga għal teknoloġija diġitali, komunikazzjoni fissa għal komunikazzjoni mobbli. Bl-iżvilupp tat-teknoloġija tal-komunikazzjoni, tagħmir kompatibbli ma 'diversi tipi standard wera dejjem aktar id-domanda tiegħu. Meta mqabbla mas-sistemi tar-radju tradizzjonali, is-sistemi tar-radju tas-softwer għandhom serje ta 'vantaġġi bħal struttura ġenerali, funzjonijiet ibbażati fuq softwer, u interoperabbiltà. .
Ⅰ. L-oriġini u l-iżvilupp tar-radju tas-softwer
Ir-raġuni għall-emerġenza tar-radju tas-softwer hija relatata mal-Gwerra tal-Golf. F'dak iż-żmien, il-forzi multinazzjonali mmexxija mill-Istati Uniti użaw varjetà ta 'tagħmir ta' komunikazzjoni ta 'standards differenti, li kkawżaw diffikultajiet fil-komunikazzjoni ma' xulxin. Wara dan, f'Mejju 1992, Jeo Mitola l-ewwel ippropona l-kunċett ta '"radju softwer" fil-Konferenza tas-Sistemi tal-Komunikazzjoni Amerikana. L-idea bażika hija li tagħmel ir-radjijiet tattiċi kollha bbażati fuq l-istess pjattaforma tal-ħardwer, tinstalla softwer differenti biex tifforma tipi differenti ta 'radjijiet, u tlesti funzjonijiet ta' naturi differenti. Għalhekk għandu programmabbiltà tas-softwer. Dan il-kunċett malajr ġibed l-attenzjoni ta 'pajjiżi madwar id-dinja, minħabba li l-komunikazzjonijiet militari issa għandhom rekwiżiti ogħla għall-affidabbiltà, l-interoperabbiltà, il-flessibilità, l-anti-jamming, is-sopravivenza, il-kunfidenzjalità u s-sigurtà tas-sistemi ta' komunikazzjoni bir-radju. Il-militar tal-Istati Uniti u Hazcltine żviluppaw stazzjon tar-radju tas-softwer imsejjaħ "speakeasy" (faċli biex titkellem), li jirrealizza pjattaforma tar-radju multi-band u multi-funzjonali komunement użata mill-militar tal-Istati Uniti. Aktar minn 4 forom ta 'mewġ ta' modulazzjoni differenti. Dan ir-radju jista 'jissejjaħ "kompjuter li jinżamm fl-idejn" b'antenna li tista' tittrasmetti vuċi u data. Is-servizzi tal-komunikazzjoni jinkludu vuċi, dejta, u immaġini tal-vidjo.
Fil-preżent, ir-radju tas-softwer ingħata aktar u aktar attenzjoni fil-qasam ċivili. Ir-raġuni ewlenija hija li l-istandards tekniċi tas-sistema ta 'komunikazzjoni attwali huma diversi, u l-istandards tekniċi varji u s-sistemi korrispondenti huma diffiċli biex ikunu kompatibbli ma' xulxin, u huwa diffiċli li tirrealizzaha b'apparat unifikat. U s-sistema ta 'komunikazzjoni mobbli tat-tielet ġenerazzjoni għad għandha battalja standard, jekk ir-radju tas-softwer jintuża biex jadatta għal standards differenti, huwa mod fattibbli. Min-naħa l-oħra, l-iżvilupp tat-teknoloġija tal-komunikazzjoni huwa mgħaġġel ħafna, is-sistema l-antika titjieb kontinwament, u s-sistema l-ġdida qed titfaċċa malajr. In-nies jeħtieġu metodu ta 'aġġornament tas-sistema li huwa aktar ekonomiku milli jelimina kompletament it-tagħmir l-antik, u l-programmabbiltà tar-radju tas-softwer hija aħjar. adattati għal din il-ħtieġa.
Ⅱ. l-arkitettura tar-radju tas-softwer
Il-parti tal-frekwenza tar-radju, il-konverżjoni 'l fuq/l isfel, l-iffiltrar u l-ipproċessar tal-banda bażi tas-sistema tar-radju analoga tradizzjonali kollha jadottaw il-mod analogu, u s-sistema ta' komunikazzjoni ta 'ċerta medda ta' frekwenza u ċertu mod ta 'modulazzjoni tikkorrispondi għal struttura iebsa speċjali; filwaqt li l-parti ta 'frekwenza baxxa tas-sistema tar-radju diġitali tadotta ċirkwiti diġitali (Per eżempju, l-oxxillatur lokali juża sintetizzatur ta' frekwenza diġitali, kodifikazzjoni u dekodifikazzjoni tas-sors, u modulazzjoni u demodulazzjoni jitlestew b'ċippa dedikata), iżda l-frekwenza tar-radju u l-frekwenza intermedja tiegħu partijiet għadhom inseparabbli minn ċirkwiti analogi. Meta mqabbla mas-sistema tar-radju tradizzjonali, il-konverżjoni A/D/A tas-sistema tar-radju tas-softwer titmexxa għall-frekwenza intermedja, u kemm jista 'jkun qrib it-tarf tal-frekwenza tar-radju, jittieħed kampjun tal-medda kollha tal-frekwenza tas-sistema, jiġifieri, id-diġitali l-ipproċessar isir mill-frekwenza intermedja (jew anke l-frekwenza tar-radju), li hija Karatteristika prominenti tar-radju tas-softwer. Ir-radju diġitali juża ċirkwiti diġitali ddedikati biex jikseb funzjoni ta 'komunikazzjoni waħda mingħajr programmabbiltà. Ir-radju tas-softwer jissostitwixxi ċ-ċirkwit diġitali ddedikat bl-apparat DSP programmabbli, li jagħmel l-istruttura tal-ħardwer tas-sistema u l-funzjoni relattivament indipendenti. B'dan il-mod, ibbażata fuq pjattaforma ta 'hardware relattivament komuni, funzjonijiet ta' komunikazzjoni differenti jistgħu jiġu realizzati permezz ta 'softwer, u l-frekwenza operattiva, bandwidth tas-sistema, mod ta' modulazzjoni, kodiċi tas-sors, eċċ. jistgħu jiġu pprogrammati u kkontrollati, u l-flessibilità tas-sistema hija msaħħa ħafna .
Il-pjattaforma tal-ħardwer tar-radju tas-softwer tadotta disinn modulari, li għandha tkun pjattaforma ta 'komunikazzjoni b'ftuħ, skalabbiltà u kompatibilità, u ssir fil-forma ta' xarabank bi standard modulari. Ibbażat fuq din il-pjattaforma tal-ħardwer relattivament komuni, nimplimentaw funzjonijiet ta 'komunikazzjoni differenti billi tgħabbi softwer differenti (il-karta tista' tiġi sostitwita meta jkun meħtieġ). Il-pjattaforma tal-ħardwer tar-radju tas-softwer hija ħafna aktar eżiġenti minn PC, teħtieġ front-end ta 'frekwenza tar-radju ta' frekwenza wiesgħa, konvertitur A/D/A ta 'medda wiesgħa, apparati DSP ta' veloċità għolja u l-bqija. Sabiex iwettqu konverżjoni A/D/A b'veloċità għolja u proċessar ta 'sinjal diġitali, is-sistemi tar-radju tas-softwer għandhom jaħdmu b'mod parallel ma' CPUs multipli. Barra minn hekk, biex id-dejta tal-ipproċessar tas-sinjal diġitali tiġi skambjata b'veloċità għolja, ix-xarabank tas-sistema għandu jkollha rata ta 'trażmissjoni T/O għolja ħafna. Fost il-karozzi tal-linja tas-sistema attwali li jissodisfaw ir-rekwiżiti, ix-xarabank VME għandha l-aktar teknoloġija matura, l-aħjar versatilità, u l-aktar appoġġ estensiv. VME jipprovdi proċessar parallel ta 'CPU multipli, jappoġġja xarabank tad-data 32-bit indipendenti u xarabank tal-indirizz, u r-rata tilħaq 40Mb/s (jew saħansitra 320Mb/s), li bażikament tissodisfa r-rekwiżiti tar-radju tas-softwer u hija l-metodu preferut tax-xarabank għar-radju tas-softwer. Tlieta, it-teknoloġija ewlenija tar-radju tas-softwer
1. Multi-band down-konverżjoni u broadband RF
Għall-antenna tas-sistema tar-radju tas-softwer, għandu jkollha antenna multi-band u funzjoni ta 'konverżjoni tal-frekwenza tar-radju programmabbli. Fuq il-bażi li tissodisfa l-gwadann tal-antenna, id-daqs fiżiku u l-prezz, għandu jkollu bandwidth tax-xogħol ta '2MHz-3MHz. Fl-inġinerija tar-radju, mhuwiex meħtieġ li tkopri l-medda ta 'frekwenza sħiħa, iżda jeħtieġ biss li tkopri diversi twieqi ta' meded ta 'frekwenza differenti. Għalhekk, tista 'tintuża antenna multi-band magħquda. L-i speakeasy tal-militar tal-Istati Uniti hija soluzzjoni li tuża settijiet multipli ta 'antenni RF. Għall-broadband RF, l-irfinar, il-kontroll tal-enerġija u l-konfigurazzjoni ta 'preamplifier ta' storbju baxx (LNA) hija wkoll teknoloġija ewlenija, u disinn megħjun mill-kompjuter (CAD) jista 'jintuża biex jottimizza d-disinn tas-sistema.
2. Broadband A/D parti.
Iċ-ċavetta biex tiddetermina l-prestazzjoni tal-konverżjoni minn Analog għal diġitali ta 'medda wiesgħa hija t-teħid ta' kampjuni u n-numru ta 'bits. Ir-rata ta 'kampjunar hija determinata mill-bandwidth tas-sinjal, filwaqt li n-numru ta' bits ta 'kwantizzazzjoni jeħtieġ ċerta firxa dinamika u preċiżjoni DSP. Minħabba li l-ADC ta 'ċippa waħda eżistenti ma jistax jissodisfa dawn iż-żewġ rekwiżiti, ADCs multipli jistgħu jintużaw b'mod parallel.
3. Parti DSP parallela b'veloċità għolja.
Fl-operazzjoni ta ' l-ipproċessar diġitali tas-sistema, l-aktar diffiċli huwa up-konverżjoni, filtrazzjoni u sub-kampjunar. Id-DSP parallel b'veloċità għolja jinkludi l-ipproċessar tal-banda bażi diġitali, il-modulazzjoni u d-demodulazzjoni, l-ipproċessar tal-bit stream u l-funzjonijiet tad-dekodifikazzjoni. Għas-sistemi FM u ta' spettru mifrux, din il-parti għandu jkollha wkoll funzjonijiet ta' despreading u dehopping. Biex tinkiseb din il-parti tal-funzjoni, huwa meħtieġ li tuża DSP parallel ta 'veloċità għolja biex tifforma sistema ta' kompjuters paralleli b'ħafna proċessuri, inklużi aktar sejħiet ta 'aċċess multipli, xarabank usa' tal-programmi u xarabank tad-dejta, dejta multipla ta 'struzzjoni waħda, dejta multipla ta' struzzjoni multipla. . L-istruttura u l-użu ta 'struttura ta' super-istruzzjoni, eċċ., Din il-parti tista 'tiġi realizzata minn ċippa ta' ċirkwit integrat diġitali ASIC iddedikat (per eżempju, iċ-ċippa DDC HS P50016 ta 'Harris Corporation ta' l-Istati Uniti).
4. Jħallu l-istruttura tar-rotta ġenerali tal-ftuħ u l-iskalabbiltà.
Fl-istruttura tas-sistema tradizzjonali, il-pipeline huwa ġeneralment użat, li huwa kkaratterizzat li kull unità funzjonali hija konnessa b'ċirkwit. Jekk il-funzjoni ta 'ċerta parti għandha tiġi miżjuda, imħassra jew modifikata, il-modulu funzjonali korrispondenti għandu jiġi aġġustat. Għalhekk, din l-istruttura Mhux miftuħa. Sabiex tirrealizza l-interkonnessjoni ta 'diversi unitajiet funzjonali fis-sistema, tiġi ffurmata pjattaforma tal-ħardwer miftuħa u estensibbli, u fl-istess ħin, għandha rata għolja ta' throughput tad-data. Is-sistema tar-radju tas-softwer għandha tadotta struttura ġdida ta 'interkonnessjoni, li hija kkaratterizzata minn implimentazzjoni relattivament sempliċi u tista' tapplika direttament varjetà ta 'standards tax-xarabank (bħal VME, xarabank, xarabank PCI, eċċ.). , struttura ta 'interkonnessjoni bbażata fuq xarabank.
5. Protokolli u standards tas-softwer.
Minn nofs sa l-aħħar tas-snin 90, pajjiżi barranin ilhom jistudjaw kif jimplimentaw softwer plug and play (Plug & Play), u pproponew ibbażati fuqha. Protokolli u standards tas-softwer JAVA/CORBA. L-idea bbażata fuq "software bus" hija li tiġi stabbilita arkitettura bbażata fuq standard, miftuħa u faċli biex tintuża. L-hekk imsejħa "software bus" hija simili għall-"hardware bus" li spiss jingħad. Il-modulu tal-applikazzjoni jsir f'xarabank skond l-istandard, u l-operazzjoni magħquda tista 'tiġi realizzata billi ddaħħal ix-xarabank, u b'hekk tappoġġja ambjent tal-kompjuter distribwit. Din l-idea tad-disinn hija konsistenti mal-użu mill-ġdid tas-softwer fis-sistemi tas-softwer.
6. Konsum ta 'enerġija, volum u spiża tas-sistema.
Din hija ċ-ċavetta għall-kummerċjalizzazzjoni tar-radju tas-softwer, u s-soluzzjoni tagħha tiddependi ħafna fuq l-iżvilupp tat-teknoloġija tal-ħardwer. Ir-raba ', l-iżvilupp u l-prospett tar-radju tas-softwer
Sa mis-snin 90, bl-iżvilupp mgħaġġel ta 'diversi sistemi ta' komunikazzjoni mingħajr fili, id-differenzi fl-istandards tal-komunikazzjoni bir-radju, u l-avvanz tat-teknoloġija tal-ipproċessar tas-sinjali diġitali, it-teknoloġija tar-radju tas-softwer ġibdet aktar u aktar attenzjoni, u hija mistennija li ssir komunikazzjoni globali futura netwerk. sistema ġdida.
Skont l-istruttura ideali, il-kompiti kollha tal-ipproċessar tas-sinjal tal-istazzjon tar-radju tas-softwer minn RF għal baseband jitwettqu f'forma diġitali sħiħa, għalhekk hija kompletament programmabbli, u l-istruttura tagħha hija wkoll rikonfigurabbli u riproduċibbli. Madankollu, minħabba li m'hemm l-ebda konvertitur A/D li jista 'jiġi applikat għall-medda tal-frekwenza tar-radju, suġġett ieħor li qed jiġi riċerkat issa huwa t-tarf ta' quddiem RF diġitali tal-istazzjon tar-radju tas-softwer, li huwa ċ-ċavetta għad-diġitizzazzjoni tal-frekwenza kollha band.
L-apparati eżistenti għall-ipproċessar tas-sinjali diġitali (DSPs) intużaw ħafna għall-ipproċessar tas-sinjali f'partijiet bħal IF, baseband jew terminal, li ġab il-prestazzjoni teknika tat-tagħmir tar-radju għal livell ġdid u modern, iżda l-front-end RF tiegħu għadu narrowband . Għall-istazzjon tar-radju tas-softwer, il-konvertitur A/D fit-tarf ta 'quddiem RF tiegħu għandu jkun kapaċi jimmaniġġja l-medda kollha tal-frekwenza tal-komunikazzjoni, ġeneralment minn 2MHz sa 3GHz. Barra minn hekk, il-karatteristiċi tipiċi tas-sinjali tal-komunikazzjoni mobbli huma fading u lqugħ, u jista 'jkun hemm imblukkar qawwi u interferenza. Bħala riżultat, il-firxa dinamika ta 'sinjali ta' komunikazzjoni mobbli li jidhru fit-tarf RF li jirċievi hija għolja daqs 100dB jew aktar. Jekk tikkunsidra standards differenti ta 'sinjali ta' komunikazzjoni mobbli, il-firxa dinamika tagħha tkun akbar. Għal sistema b'bandwidth ta '10MHz, il-frekwenza tat-teħid tal-kampjuni hija akbar minn 25MHz, li teħtieġ 2500MIPS ta' kapaċità ta 'proċessar tal-kompjuters, li hija 'l bogħod milli tissodisfa r-rekwiżiti tal-ambjent tas-sinjali li għandhom jiġu pproċessati mill-front-end RF. Anke b'konvertituri A/D kapaċi jissodisfaw ir-rekwiżiti tal-bandwidth u tal-firxa dinamika, ir-rekwiżiti tal-enerġija tagħhom xorta jistgħu jfixklu l-użu ta 'terminals mobbli. L-istazzjon tar-radju tas-softwer żviluppat fl-istadju preżenti ma jistax jadotta l-istruttura ideali ta 'diġitizzazzjoni tal-medda ta' frekwenza sħiħa, iżda jadotta l-istruttura prattika tad-diġitizzazzjoni tal-medda ta 'frekwenza parzjali ta' front end Rf.
Fil-qosor, ir-radju tas-softwer fih żewġ tifsiriet: wieħed huwa t-tarf ta 'quddiem tal-frekwenza tar-radju (RF), u l-ieħor huwa l-ipproċessar tas-sinjal diġitali; il-komponenti ewlenin tagħha huma konvertituri broadband A/D/A u ċipep DSP ta 'veloċità għolja. L-akbar vantaġġ tar-radju tas-softwer huwa li jista 'jlesti diversi ħidmiet ta' pproċessar tas-sinjali fuq il-pjattaforma tal-ħardwer billi jiddefinixxi diversi parametri tax-xogħol u jorganizza mill-ġdid l-istruttura tal-kanal skont il-metodu ta 'aċċess tal-banda mingħajr fili u l-kanal. Għalhekk, front-end diġitali ddedikat għal kull standard tax-xogħol jista 'jiġi ddisinjat fuq pjattaforma ta' ħardwer komuni, jew tista 'tiġi utilizzata l-komunalità ta' standards tax-xogħol differenti. Id-disinn ta 'qabel mhux biss jikseb l-akbar grad ta' libertà, iżda jimminimizza wkoll in-numru ta 'gradi użati, filwaqt li d-disinn tal-aħħar jeħtieġ l-iżvilupp ta' algoritmi ddedikati għal funzjonijiet front-end diġitali, iżda jista 'jiġi implimentat ma' ASICs, li jippermettilna Nieħdu vantaġġ tal-kunċett tar-radju tas-softwer.
B'mod ġenerali, għalkemm ir-radjijiet tas-softwer kienu oriġinarjament żviluppati għal komunikazzjonijiet militari ta 'mewġ qasir fuq l-orizzont, minħabba li joffru livell għoli ta' fedeltà li ma jinstabx f'riċevituri analogi, joffru wkoll flessibilità eċċellenti. Bi ftit modifika, tista 'tadatta u tissodisfa r-rekwiżiti ta' utenti differenti, u l-ispiża tagħha hija baxxa ħafna. Flimkien mal-iżvilupp mgħaġġel tat-teknoloġija tal-ipproċessar tas-sinjali diġitali, intuża dejjem aktar fil-qasam tal-komunikazzjoni ċivili, speċjalment fil-komunikazzjoni mobbli. L-applikazzjoni fis-sistema hija aktar estensiva.
