Fel technoleg newydd ym maes cyfathrebu diwifr, mae radio meddalwedd (SDR) yn denu mwy a mwy o sylw y tu mewn a'r tu allan. Ym maes cyfathrebu, mae'n system gyfathrebu radio newydd ar ôl technoleg analog i dechnoleg ddigidol, cyfathrebu sefydlog i gyfathrebu symudol. Gyda datblygiad technoleg cyfathrebu, mae offer sy'n gydnaws â gwahanol fathau o safon wedi dangos yn gynyddol ei alw. O'u cymharu â systemau radio traddodiadol, mae gan systemau radio meddalwedd gyfres o fanteision megis strwythur cyffredinol, swyddogaethau sy'n seiliedig ar feddalwedd, a rhyngweithrededd. .
Ⅰ. Tarddiad a datblygiad radio meddalwedd
Mae'r rheswm dros ymddangosiad radio meddalwedd yn gysylltiedig â Rhyfel y Gwlff. Ar y pryd, roedd y lluoedd rhyngwladol dan arweiniad yr Unol Daleithiau yn defnyddio amrywiaeth o offer cyfathrebu o wahanol safonau, a achosodd anawsterau wrth gyfathrebu â'i gilydd. Ar ôl hynny, ym mis Mai 1992, cynigiodd Jeo Mitola y cysyniad o "radio meddalwedd" gyntaf yng Nghynhadledd Systemau Cyfathrebu America. Y syniad sylfaenol yw gwneud pob radios tactegol yn seiliedig ar yr un llwyfan caledwedd, gosod meddalwedd gwahanol i ffurfio gwahanol fathau o radios, a chwblhau swyddogaethau o wahanol natur. Felly mae ganddo raglenadwyedd meddalwedd. Denodd y cysyniad hwn sylw gwledydd ledled y byd yn gyflym, oherwydd mae gan gyfathrebiadau milwrol bellach ofynion uwch ar gyfer dibynadwyedd, rhyngweithrededd, hyblygrwydd, gwrth-jamio, goroesiad, cyfrinachedd a diogelwch systemau cyfathrebu radio. Mae milwrol yr Unol Daleithiau a Hazcltine wedi datblygu gorsaf radio meddalwedd o'r enw "speakeasy" (hawdd ei siarad), sy'n gwireddu llwyfan radio aml-fand ac aml-swyddogaeth a ddefnyddir yn gyffredin gan fyddin yr Unol Daleithiau. Mwy na 4 tonffurf modiwleiddio gwahanol. Gellir galw'r radio hwn yn "gyfrifiadur llaw" gydag antena sy'n gallu trosglwyddo llais a data. Mae gwasanaethau cyfathrebu yn cynnwys delweddau llais, data a fideo.
Ar hyn o bryd, mae radio meddalwedd wedi cael mwy a mwy o sylw yn y maes sifil. Y prif reswm yw bod safonau technegol y system gyfathrebu gyfredol yn amrywiol, ac mae'r safonau technegol amrywiol a'r systemau cyfatebol yn anodd bod yn gydnaws â'i gilydd, ac mae'n anodd ei wireddu gyda dyfais unedig. Ac mae gan y system gyfathrebu symudol trydydd cenhedlaeth frwydr safonol o hyd, os defnyddir radio meddalwedd i addasu i wahanol safonau, mae'n ffordd ymarferol. Ar y llaw arall, mae datblygiad technoleg cyfathrebu yn gyflym iawn, mae'r hen system yn cael ei wella'n barhaus, ac mae'r system newydd yn dod i'r amlwg yn gyflym. Mae angen dull uwchraddio system ar bobl sy'n fwy darbodus na dileu'r hen offer yn llwyr, ac mae rhaglenadwyedd y radio meddalwedd yn well. addasu i'r angen hwn.
Ⅱ. pensaernïaeth radio meddalwedd
Mae rhan amledd radio, trosi i fyny / i lawr, hidlo a phrosesu band sylfaen y system radio analog draddodiadol i gyd yn mabwysiadu'r modd analog, ac mae system gyfathrebu band amledd penodol a modd modiwleiddio penodol yn cyfateb i strwythur caled arbennig; tra bod rhan amledd isel y system radio digidol yn mabwysiadu cylchedau digidol (Er enghraifft, mae'r oscillator lleol yn defnyddio syntheseisydd amledd digidol, codio ffynhonnell a datgodio, ac mae modiwleiddio a dadfodiwleiddio yn cael eu cwblhau gan sglodyn pwrpasol), ond mae ei amledd radio ac amlder canolraddol mae rhannau yn dal i fod yn anwahanadwy oddi wrth gylchedau analog. O'i gymharu â'r system radio draddodiadol, mae trosiad A/D/A y system radio meddalwedd yn cael ei symud i'r amledd canolradd, ac mor agos â phosibl at y pen amledd radio, mae band amledd y system gyfan yn cael ei samplu, hynny yw, y digidol. perfformir prosesu o'r amledd canolradd (neu hyd yn oed yr amledd radio), sy'n nodwedd amlwg o radio meddalwedd. Mae radio digidol yn defnyddio cylchedau digidol pwrpasol i gyflawni swyddogaeth gyfathrebu sengl heb allu i raglennu. Mae'r radio meddalwedd yn disodli'r gylched ddigidol bwrpasol gyda'r ddyfais DSP rhaglenadwy, sy'n gwneud strwythur a swyddogaeth caledwedd y system yn gymharol annibynnol. Yn y modd hwn, yn seiliedig ar lwyfan caledwedd cymharol gyffredin, gellir gwireddu gwahanol swyddogaethau cyfathrebu trwy feddalwedd, a gellir rhaglennu a rheoli amlder gweithredu, lled band system, modd modiwleiddio, cod ffynhonnell, ac ati, ac mae hyblygrwydd y system yn cael ei wella'n fawr. .
Mae platfform caledwedd y radio meddalwedd yn mabwysiadu dyluniad modiwlaidd, y mae'n rhaid iddo fod yn llwyfan cyfathrebu gyda didwylledd, graddadwyedd a chydnawsedd, ac fe'i gwneir yn ffurf bws gyda safon fodiwlaidd. Yn seiliedig ar y llwyfan caledwedd cymharol gyffredin hwn, rydym yn gweithredu gwahanol swyddogaethau cyfathrebu trwy lwytho gwahanol feddalwedd (gellir disodli'r cerdyn pan fo angen). Mae platfform caledwedd radio meddalwedd yn llawer mwy heriol na PC, mae angen pen blaen amledd radio band eang, trawsnewidydd A/D/A band eang, dyfeisiau DSP cyflym ac yn y blaen. Er mwyn cyflawni trosi A/D/A cyflym a phrosesu signal digidol, rhaid i systemau radio meddalwedd weithio ochr yn ochr â CPUs lluosog. Yn ogystal, er mwyn i ddata prosesu signal digidol gael ei gyfnewid ar gyflymder uchel, rhaid bod gan y bws system gyfradd drosglwyddo T / O uchel iawn. Ymhlith y bysiau system gyfredol sy'n bodloni'r gofynion, mae gan y bws VME y dechnoleg fwyaf aeddfed, yr amlochredd gorau, a'r gefnogaeth fwyaf helaeth. Mae VME yn darparu prosesu cyfochrog CPU lluosog, yn cefnogi 32-bws data did a bws cyfeiriad annibynnol, ac mae'r gyfradd yn cyrraedd 40Mb/s (neu hyd yn oed 320Mb/s), sydd yn y bôn yn bodloni gofynion radio meddalwedd a dyma'r dull bws dewisol ar gyfer radio meddalwedd. Tri, technoleg allweddol radio meddalwedd
1. Aml-band i lawr-trosi a band eang RF
Ar gyfer antena'r system radio meddalwedd, dylai fod ag antena aml-fand a swyddogaeth trosi amledd radio rhaglenadwy. Ar sail bodloni'r cynnydd antena, maint ffisegol a phris, dylai fod â lled band gweithredol o 2MHz-3MHz. Mewn peirianneg radio, nid oes angen gorchuddio'r band amledd llawn, ond dim ond sawl ffenestr o fandiau amledd gwahanol y mae angen eu gorchuddio. Felly, gellir defnyddio antena aml-fand cyfun. Mae speakeasy milwrol yr Unol Daleithiau yn ddatrysiad sy'n defnyddio setiau lluosog o antenâu RF. Ar gyfer RF band eang, mae tiwnio, rheoli ynni, a chyfluniad rhag-fwyhadur sŵn isel (LNA) hefyd yn dechnoleg allweddol, a gellir defnyddio dyluniad â chymorth cyfrifiadur (CAD) i optimeiddio dyluniad y system.
2. Band eang A/D rhan.
Yr allwedd i bennu perfformiad trawsnewid analog-i-ddigidol band eang yw samplu a nifer y darnau. Mae'r gyfradd samplu yn cael ei bennu gan led band y signal, tra bod nifer y darnau meintiol yn gofyn am ystod ddeinamig benodol a manwl gywirdeb DSP. Oherwydd na all yr ADC un sglodion presennol fodloni'r ddau ofyniad hyn, gellir defnyddio ADC lluosog ochr yn ochr.
3. Cyflymder uchel cyfochrog DSP rhan.
Yng ngweithrediad prosesu digidol y system, y mwyaf anodd yw uwch-drosi, hidlo ac is-samplu. Mae'r DSP cyfochrog cyflym yn cynnwys prosesu band sylfaen digidol, modiwleiddio a dadfodylu, prosesu llif didau a swyddogaethau datgodio. Ar gyfer systemau FM a sbectrwm lledaenu, dylai'r rhan hon hefyd fod â swyddogaethau digalonni a dadhopio. Er mwyn cyflawni'r rhan hon o'r swyddogaeth, mae angen defnyddio DSP cyfochrog cyflym i ffurfio system gyfrifiadurol gyfochrog aml-brosesydd, gan gynnwys mwy o alwadau mynediad lluosog, bws rhaglen ehangach a bws data, data lluosog cyfarwyddyd sengl, cyfarwyddyd lluosog data lluosog . Y strwythur a'r defnydd o strwythur uwch-gyfarwyddyd, ac ati, gellir gwireddu'r rhan hon gan sglodion cylched integredig digidol pwrpasol ASIC (er enghraifft, sglodion DDC HS P50016 o Harris Corporation yr Unol Daleithiau).
4. Gadael y strwythur llwybr cyffredinol o fod yn agored a scalability.
Yn strwythur y system draddodiadol, defnyddir y biblinell yn gyffredinol, a nodweddir gan fod cylched yn cysylltu pob uned swyddogaethol. Os yw swyddogaeth rhan benodol i'w hychwanegu, ei dileu neu ei haddasu, rhaid addasu'r modiwl swyddogaethol cyfatebol. Felly, mae'r strwythur hwn Ddim yn agored. Er mwyn gwireddu rhyng-gysylltiad gwahanol unedau swyddogaethol yn y system, mae llwyfan caledwedd agored ac estynadwy yn cael ei ffurfio, ac ar yr un pryd, mae ganddo gyfradd trwybwn data uchel. Rhaid i'r system radio meddalwedd fabwysiadu strwythur rhyng-gysylltu newydd, a nodweddir gan weithrediad cymharol syml a gall gymhwyso amrywiaeth o safonau bws yn uniongyrchol (megis VME, bws, bws PCI, ac ati). , strwythur rhyng-gysylltu sy'n seiliedig ar fysiau.
5. Protocolau a safonau meddalwedd.
Ers canol i ddiwedd y 1990au, mae gwledydd tramor wedi bod yn astudio sut i weithredu meddalwedd plwg a chwarae (Plug & Play), ac wedi cynnig yn seiliedig arno. Protocolau a safonau meddalwedd JAVA/CORBA. Y syniad sy'n seiliedig ar "fws meddalwedd" yw sefydlu pensaernïaeth safonol, agored a hawdd ei defnyddio. Mae'r "bws meddalwedd" fel y'i gelwir yn debyg i'r "bws caledwedd" a ddywedir yn aml. Gwneir y modiwl cais yn fws yn unol â'r safon, a gellir gwireddu'r gweithrediad cyfunol trwy fewnosod y bws, a thrwy hynny gefnogi amgylchedd cyfrifiadurol dosbarthedig. Mae'r syniad dylunio hwn yn gyson ag ailddefnyddiadwy meddalwedd mewn systemau meddalwedd.
6. Defnydd pŵer, cyfaint a chost y system.
Dyma'r allwedd i fasnacheiddio radio meddalwedd, ac mae ei ddatrysiad yn dibynnu i raddau helaeth ar ddatblygiad technoleg caledwedd. Yn bedwerydd, datblygiad a gobaith radio meddalwedd
Ers y 1990au, gyda datblygiad cyflym systemau cyfathrebu diwifr amrywiol, y gwahaniaethau mewn safonau cyfathrebu radio, a datblygiad technoleg prosesu signal digidol, mae technoleg radio meddalwedd wedi denu mwy a mwy o sylw, a disgwylir iddo ddod yn gyfathrebu byd-eang yn y dyfodol. rhwydwaith. system newydd.
Yn ôl y strwythur delfrydol, mae holl dasgau prosesu signal yr orsaf radio meddalwedd o RF i baseband yn cael eu cyflawni ar ffurf ddigidol lawn, felly mae'n gwbl rhaglenadwy, ac mae ei strwythur hefyd yn ailgyflunio ac yn atgynhyrchadwy. Fodd bynnag, oherwydd nad oes trawsnewidydd A/D y gellir ei gymhwyso i'r band amledd radio, pwnc arall sy'n cael ei ymchwilio nawr yw pen blaen RF digidol yr orsaf radio meddalwedd, sef yr allwedd i ddigideiddio'r amledd cyfan. band.
Mae dyfeisiau prosesu signal digidol presennol (DSPs) wedi'u defnyddio'n helaeth ar gyfer prosesu signal mewn rhannau fel IF, band sylfaen neu derfynell, sydd wedi dod â pherfformiad technegol offer radio i lefel newydd a modern, ond mae ei ben blaen RF yn dal i fod yn fand cul. . Ar gyfer yr orsaf radio meddalwedd, rhaid i'r trawsnewidydd A/D yn ei ben blaen RF allu trin y band amledd cyfathrebu cyfan, yn gyffredinol o 2MHz i 3GHz. Yn ogystal, mae nodweddion nodweddiadol signalau cyfathrebu symudol yn pylu ac yn cysgodi, ac efallai y bydd rhwystro ac ymyrraeth gref. O ganlyniad, mae'r ystod ddeinamig o signalau cyfathrebu symudol sy'n ymddangos ar y pen derbyn RF mor uchel â 100dB neu fwy. Os ystyrir safonau gwahanol o signalau cyfathrebu symudol, bydd ei ystod ddeinamig yn fwy. Ar gyfer system sydd â lled band o 10MHz, mae'r amlder samplu yn fwy na 25MHz, sy'n gofyn am 2500MIPS o allu prosesu cyfrifiadurol, sydd ymhell o fodloni gofynion amgylchedd y signal i'w brosesu gan y pen blaen RF. Hyd yn oed gyda thrawsnewidwyr A/D sy'n gallu bodloni gofynion lled band ac ystod ddeinamig, gall eu gofynion pŵer rwystro'r defnydd o derfynellau symudol o hyd. Ni all yr orsaf radio meddalwedd a ddatblygwyd ar hyn o bryd fabwysiadu'r strwythur delfrydol o ddigideiddio band amledd llawn, ond mae'n mabwysiadu strwythur ymarferol digideiddio band amledd rhannol pen blaen Rf.
I grynhoi, mae radio meddalwedd yn cynnwys dau ystyr: un yw pen blaen amledd radio (RF), a'r llall yw prosesu signal digidol; ei gydrannau craidd yw trawsnewidwyr A/D/A band eang a sglodion DSP cyflym. Mantais fwyaf radio meddalwedd yw y gall gwblhau gwahanol dasgau prosesu signal ar y llwyfan caledwedd trwy ddiffinio paramedrau gweithio amrywiol ac ad-drefnu strwythur y sianel yn ôl y dull mynediad band diwifr a sianel. Felly, gellir dylunio pen blaen digidol pwrpasol ar gyfer pob safon waith ar lwyfan caledwedd cyffredin, neu gellir defnyddio cyffredinedd gwahanol safonau gweithio. Mae'r dyluniad blaenorol nid yn unig yn cyflawni'r graddau mwyaf o ryddid, ond hefyd yn lleihau nifer y gatiau a ddefnyddir, tra bod y dyluniad olaf yn gofyn am ddatblygu algorithmau pwrpasol ar gyfer swyddogaethau pen blaen digidol, ond gellir ei weithredu gydag ASICs, sy'n ein galluogi i fanteisio ar o'r cysyniad o radio meddalwedd.
Yn gyffredinol, er bod radios meddalwedd wedi'u datblygu'n wreiddiol ar gyfer cyfathrebiadau tonnau byr milwrol dros y gorwel, oherwydd eu bod yn cynnig lefel uchel o ffyddlondeb nad yw i'w gael mewn derbynyddion analog, maent hefyd yn cynnig hyblygrwydd rhagorol. Gydag ychydig o addasiad, gall addasu a bodloni gofynion gwahanol ddefnyddwyr, ac mae ei gost yn isel iawn. Ynghyd â datblygiad cyflym technoleg prosesu signal digidol, fe'i defnyddiwyd fwyfwy ym maes cyfathrebu sifil, yn enwedig mewn cyfathrebu symudol. Mae'r cais yn y system yn fwy helaeth.
