цифровая электроника
вычислительная техника
встраиваемые системы

 
» » Что такое программно-определяемая радиосистема (SDR)

Что такое программно-определяемая радиосистема (SDR)

Автор: Mike(admin) от 2-02-2018, 16:05

Благодаря стремительному развитию цифровой техники и электроники в последнее время наблюдается значительный прогресс в области радио. Сегодня мощные вычислительные ресурсы позволяют создавать так называемые программно-определяемые радиосистемы (software-defined radio или SDR) вместо аппаратных радиосистем на основе требуемых в таких случаях компонентов (фильтров, смесителей, модуляторов, демодуляторов и т.п.).


Что такое программно-определяемая радиосистема (SDR)

Впрочем, словосочетание «программно-определяемая радиосистема» не является полностью стандартизованным термином, имеющим один официальный смысл. Поэтому первое, что нужно сделать, это конкретизировать, о чем идет речь.


Во-первых, нужно заметить, что типичная аппаратная радиочастотная система связи, которую можно каким-то образом модифицировать с помощью программного обеспечения, не является SDR. Например, если радио имеет аппаратное обеспечение как для частотной модуляции, так и для амплитудной модуляции и позволяет пользователю выбирать между ними с помощью программного обеспечения (или прошивки), мы не имеем дело с SDR. Это можно было бы назвать радио, управляемым программным обеспечением.


Во-вторых, полностью аппаратная цифровая линия передачи данных не является SDR. «Программное обеспечение» в «программно-определяемом радио» не определяет то, что система передает цифровые данные.


Теперь, когда у нас есть два примера того, чем не является SDR, попытаемся конкретизировать понятие «программно-определяемая радиосистема»: программно-определяемая радиосистема представляет собой концепцию, согласно которой радиосвязь достигается посредством использования программного обеспечения (или прошивки) для выполнения задач обработки сигналов, которые обычно выполняются аппаратными средствами. Программно-определяемое радио (как и само устройство) представляет собой систему радиосвязи, которая включает в себя значительную часть такой программной обработки сигналов.


Что такое программно-определяемая радиосистема (SDR)

Это дает нам общую картину; но вот еще два момента, которые расширяют основное определение. Во-первых, SDR не должна быть цифровой системой связи. Это может показаться противоречивым, но очень сложная цифровая (фактически, смешанная сигнальная) плата может использоваться для реализации чисто аналоговой радиочастотной связи, такой как передача аналоговых аудиосигналов. Во-вторых, SDR не должна обеспечивать как функции передачи, так и приема. Это может быть только передатчик или только приемник. Если она способна передавать и получать, то в ней может быть реализован приемный тракт на основе программного обеспечения и тракт передачи на основе аппаратного обеспечения. Нет никакой причины, по которой программное обеспечение должно использоваться для всего.


Радиостанции, как и любая другая электронная система, могут включать различную степень функциональности на основе программного обеспечения. Возникает вопрос: тогда, когда обычное радио становится программно-определяемым радио? В каком объеме программного обеспечения оно должно иметь? Ответ заключается в том, что определение производится не на уровне программного обеспечения, а на основе задач, выполняемых программным обеспечением. Если вы хотите назвать что-то программно-определяемой радиосистемой, программное обеспечение должно отвечать за основные задачи обработки радиочастотного сигнала, которые традиционно выполняются аппаратными средствами. Сюда относится генерирование сигнала основной полосы, генерирование IF (промежуточной частоты) сигнала, генерирование высокочастотного сигнала, выборка и демодуляция принятого радиочастотного сигнала или сигнала ПЧ, выборка и декодирование сигнала основной полосы частот.


Возможно, вы заметили, что в этот список не включена фильтрация. Извлечение нежелательных частотных компонентов, например фильтрация низких частот сигнала основной полосы частот, безусловно, является важным аспектом радиочастотной связи. Однако, система не квалифицируется как SDR, если только основная задача, выполняемая программным обеспечением, является фильтрацией.


Также можно с уверенностью утверждать следующее: если ваша система не имеет преобразователя данных и довольно мощный процессор, это не SDR. Как правило, процессор представляет собой DSP (процессор с цифровой обработкой сигналов). DSP должен быть достаточно мощным, если вы хотите реализовать декодирование в программном обеспечении, потому что это связано с серьезной математикой, и процессор должен выполнять вычисления декодирования достаточно быстро, чтобы не тормозить обработку входящих данных. Преобразователем данных будет АЦП или ЦАП (или оба). Вам нужны функции АЦП для приема и ЦАП для передачи. Очевидным ограничением здесь является максимальная частота дискретизации: радиочастотная связь включает в себя высокие частоты, иногда очень высокие частоты, а частота дискретизации преобразователя должна быть достаточно высокой, чтобы обеспечить адекватное отношение сигнал/шум.


Что такое программно-определяемая радиосистема (SDR)

Большинство радиочастотных систем связи все еще реализованы в аппаратных средствах, и это не слишком удивительно: SDR обычно требуют качественной разработки программного обеспечения и сложного дизайна печатной платы. Кроме того, существенные компоненты – высокопроизводительные преобразователи данных и мощный процессор – не совсем дешевы. Сравните все это с одночиповым, высокоинтегрированным приемопередатчиком (например, таким как SPIRIT1 компании STmicroelectronics), который заботится о многочисленных деталях радиосвязи.


Тогда зачем нужны программно-определяемые радиосистемы? Они обеспечивают средство для тщательного анализа радиочастотных сигналов и экспериментирования с методами модуляции и декодирования. Они также делают заказные системы радиосвязи более доступными для тех, кто имеет ограниченный опыт разработки радиочастотных устройств. И они имеют большое практическое преимущество – гибкость. Если значительная часть радиочастотной системы регулируется программным обеспечением, то это значит, что значительная часть функциональных возможностей системы может быть уточнена, изменена или даже переработана просто путем загрузки нового файла программы. На самом деле, уточнения и модификации могут быть даже включены в существующее программное обеспечение, которое открывает дверь для высоко адаптивной радиосвязи – система может быть спроектирована так, чтобы реагировать на событие или длительное состояние, автоматически меняя схему модуляции или алгоритм декодирования.


С точки зрения стоимости и простоты SDR не могут конкурировать с однокристальными аппаратными решениями. Тем не менее, они являются интересными и ценными инструментами для проектов НИОКР, а также обеспечивают расширенные функциональные возможности, которые могут быть очень полезны в специализированных высокопроизводительных радиочастотных системах.




© digitrode.ru


Теги: SDR




Уважаемый посетитель, Вы зашли на сайт как незарегистрированный пользователь.
Мы рекомендуем Вам зарегистрироваться либо войти на сайт под своим именем.

Комментарии:

Оставить комментарий