ソフトウェア・ラジオ (SDR) は,無線通信の分野における最も重要な変化の1つです. フィルタリング,ミックス,モジュレーションのために固定アナログ回路に依存する伝統的なラジオとは異なり,SDRは処理のほとんどをデジタル領域に移すハードウェアを中心とした機能を ソフトウェア駆動アルゴリズムに置き換えることで SDRは 設計者が能力をアップグレードし 新しいプロトコルに適応できるようにする 卓越した柔軟性を提供しますハードウェアを再設計することなくシステムのライフサイクルを延長します.g
この迅速な再構成能力により,SDRは防衛システムや航空宇宙から5Gインフラ,衛星通信,電子試験装置.
SDR は,従来の無線システムとどう違いますか?
従来のRF受信機では アナログコンポーネントが ほとんどの作業をします ミキサーが入力信号をダウン変換し フィルタがスペクトルを再構成しますモジュレーターやデモジュレーターが情報を復元しますこのアナログリンクは柔軟性がなく,ノイズに敏感で,新しいバンドや標準ごとに再設計する必要があります.
対照的に,SDRはアナログフロントエンドを最小限に抑える - 通常はアンテナと基本的なRFフロントエンド回路のみ (図 1).入力波形はアナログからデジタル変換器 (ADC) によってデジタル化される.ソフトウェアによって完成します変調,変調,チャネルフィルタリング,エラー修正,解読はデジタルで行われます.同様に,送信中に,デジタルからアナログ変換器 (DAC) は,処理されたデータをRF信号に変換します.ソフトウェアのルーチンによって制御されます.
基本 SDR プロセスの図
図1:SDRの基本プロセス (画像源:iWave Global)
この変化によって 膨大な柔軟性が生まれるのです 同じ無線機器が Wi-Fi を今日も 5G を明日もサポートし ソフトウェアのアップデートによって 明日の戦術通信も 確保できます
RFSoC:SDRのための理想的なプラットフォーム
高性能SDRの構築には超高速変換機,強力な処理構造,低遅延データチャネルが必要です.Zynq for AMDTM UltraScale+TM RFSoCファミリーは,以下の機器を統合することで,これらの要件を満たしています:
マルチギガビットサンプリング RF-ADCとRF-DAC
リアルタイムDSPのためのFPGAプログラム可能な論理装置
ソフトウェア制御 ® プロセッサの組み込み腕
高速メモリとトランシーバーインターフェース
RFSoCは,これまで必要だった複数のディスクリートデバイスを 1 つのデバイスに統合し,回路板の設計を大幅に簡素化します.この統合は電力消費を削減し,遅延を削減します.信号の整合性を向上させるリアルタイムのRFアプリケーションでは,非常に高いタイミング精度とパフォーマンス要件で,RFSoCは超低レイテンシーと緊密な同期を備えた単一のソリューションを提供しています.
直接RFサンプリングのパワー
RFSoCの決定的な利点の1つは,複数のGSPSサンプリングレートをサポートする能力である.そのRF-ADCは,RF周波数の信号を直接キャプチャすることができます.RF-DACは超幅帯域出力を生成できますダウン変換の中間段階に依存していない.
これは",ほぼすべてのデジタル"の無線ラックが,2.4 GHz Wi-Fi,約3.5 GHz 5Gの新しい無線,および800 MHz と 1 のような標準で形成されるのを可能にします.8 GHz セルラー帯域は直接デジタル化され処理できますそれに対して,多くの標準的なSDRプラットフォームは,サンプリング速度は数十〜数百MHzに制限されており,したがって,信号を中間周波数にシフトするためにアナログミキサーに依存しています.
これらのアナログレベルを排除することで,RFSoCベースのSDRはより高い忠実性,低レイテンシー,よりコンパクトな設計を可能にします (図2).