Yazılım Radyosu (SDR), kablosuz iletişim alanındaki en önemli değişikliklerden biridir. Filtreleme, karıştırma ve modülasyon için sabit analog devrelere dayanan geleneksel radyoların aksine SDR, işlemenin çoğunu dijital alana aktarır. Donanım merkezli özellikleri yazılım odaklı algoritmalarla değiştiren SDR, tasarımcıların donanımları yeniden tasarlamadan yeteneklerini yükseltmelerine, yeni protokollere uyum sağlamalarına ve sistem yaşam döngüsünü uzatmalarına olanak tanıyan eşsiz bir esneklik sağlar.
Bu hızlı yeniden yapılandırma yeteneği, SDR'yi savunma sistemleri ve havacılıktan 5G altyapısına, uydu iletişiminden elektronik test ekipmanlarına kadar geniş bir uygulama yelpazesi için vazgeçilmez kılmaktadır.
SDR'nin geleneksel radyo sistemlerinden farkı nedir?
Geleneksel RF alıcılarında işin çoğu analog bileşenler tarafından yapılır: karıştırıcı giriş sinyalini aşağı dönüştürür, filtre spektrumu yeniden şekillendirir ve modülatör veya demodülatör bilgiyi kurtarır. Bu analog bağlantı esnek değildir ve gürültüye karşı hassastır ve her yeni bant veya standart için yeniden tasarlanması gerekir.
Buna karşılık SDR, analog ön ucu en aza indirir; genellikle yalnızca anten ve temel RF ön uç devresi (Şekil 1). Giriş dalga biçimi analogdan dijitale dönüştürücü (ADC) tarafından sayısallaştırılır ve ağır iş yazılım tarafından tamamlanır. Modülasyon, demodülasyon, kanal filtreleme, hata düzeltme ve kod çözme dijital olarak gerçekleştirilir. Benzer şekilde, iletim sırasında Dijitalden Analoga Dönüştürücü (DAC), işlenen verileri tekrar yazılım rutini tarafından kontrol edilen RF sinyaline dönüştürür.
Temel SDR Süreci Resmi
Şekil 1: Temel SDR Süreci. Resim kaynağı: iWave Global)
Bu değişim muazzam bir esnekliği ortaya çıkarıyor: Aynı radyo donanımı bugün Wi-Fi'yi, yarın 5G'yi destekleyebilir ve yarın taktiksel iletişimi güvence altına alabilir; üstelik hepsi yazılım güncellemeleriyle.
RFSoC: SDR için İdeal Platform
Yüksek performanslı SDR'nin yapısı, ultra hızlı dönüştürücü, güçlü işlem yapısı ve düşük gecikmeli veri kanalı gerektirir. AMD ™ UltraScale+ ™ için Zynq RFSoC ailesi, aşağıdaki ekipmanı entegre ederek bu gereksinimleri karşılar:
Çoklu gigabit örnekleme RF-ADC ve RF-DAC
Gerçek zamanlı DSP için FPGA programlanabilir mantık cihazı
Software Control® işlemci için Gömülü Kol
Yüksek hızlı bellek ve alıcı-verici arayüzü
RFSoC, daha önce ihtiyaç duyulan birden fazla ayrı cihazı tek bir cihazda birleştirerek devre kartı tasarımını büyük ölçüde basitleştirir. Bu entegrasyon güç tüketimini azaltır, gecikmeyi azaltır ve sinyal bütünlüğünü geliştirir. Çok yüksek zamanlama doğruluğu ve performans gereksinimlerine sahip gerçek zamanlı RF uygulamaları için RFSoC, ultra düşük gecikme süresi ve sıkı senkronizasyona sahip tek parça bir çözüm sunar.
Doğrudan RF örneklemenin gücü
RFSoC'un belirleyici avantajlarından biri birden fazla GSPS örnekleme hızını destekleme yeteneğidir. RF-ADC'si RF frekansının sinyalini doğrudan yakalayabilir, RF-DAC ise ultra geniş bant çıkışı oluşturabilir ve her ikisi de ara aşağı dönüşüm aşamasına bağlı değildir.
Bu, 2,4 GHz Wi-Fi, yaklaşık 3,5 GHz 5G yeni radyolar ve 800 MHz ila 1,8 GHz hücresel bantlar gibi standartların doğrudan dijitalleştirilip işlenebilmesi için "neredeyse tüm dijital" radyo raflarının oluşturulmasını mümkün kılar. Buna karşılık, kullanıma hazır birçok SDR platformu düzinelerce veya yüzlerce MHz'lik örnekleme hızlarıyla sınırlıdır ve bu nedenle sinyali ara frekansa kaydırmak için analog karıştırıcılara güvenir.
RFSoC tabanlı SDR'ler, bu analog seviyeleri ortadan kaldırarak daha yüksek doğruluk, daha düşük gecikme süresi ve daha kompakt tasarım sağlar (Şekil 2).