令人惊奇、有时错综杂乱的一系列无线规范,具有不同的频率、带宽、协议和格局,为用户带来了史无前例的衔接性和拜访性。可是一起,它也意味着无线体系工程师在规划或查询问题、功用和选项等过程中面对着严峻的检测。
处理途径好像很清晰:尽可能削减专用硬件的运用,而且以软件界说无线电(SDR)计划取而代之,以便尽可能完成与办理更多的发送和接纳功用。现在市场上的高功用、低功耗处理器(包含FPGA)以及它们高速履行杂乱算法的才能,使这类实时计划得以完成。
但该处理计划有一个实践的阻止:很难为接纳器和发送器信号途径规划宽带模仿电路。因而,大部分宽带SDR运用了一组堆叠、平行的模仿通道,每通道均针对全体 频段内的特定片段优化,一起每个片段内的带宽与方针信号相匹配。尽管这种办法在技能上是可行的,但完成该技能所需的硬件、PC板面积、功耗都非常可观—— 当然还有本钱。
这便是Epiq Solutions公司(伊利诺伊州绍姆堡镇)开发其最新SDR单元——Maveriq多通道可重装备RF收发器(见图1)——时所面对的困境。该收发器 是一款结合了多个RF收发器,用于数据记载的内置固态硬盘(SSD),板载运转Linux的Intel x86 CPU,以及用于高速数据拜访的千兆以太网接口的先进渠道。它以小封装供给超卓的SDR才能,而且掩盖100MHz至6GHz调谐规模。作为针对使命要害 型运用的先进、可重装备无线电体系的规划者和构建者,该公司方针是供给比现有Matchstiq SDR更强壮的多通道版别产品。
图1:Maveriq多通道可重新装备RF收发器。
尽 管具有先进的特性和功用,Maveriq却是一款便携式低功耗渠道,而之前的处理计划都需求很多深重的硬件装备。Maveriq结合了可当即运转的专业软 件运用库,可以立刻投入运用,处理扎手的信号处理要求。这些要求包含:扫描和解码来自基站及手机的蜂窝无线电信号;在内部硬盘(SSD)上记载宽带RF以 及RF回放信号;完成2×2多输入多输出(MIMO)波形。
供给新的规划办法
专为SDR运用量身定制的全新IC——ADI的RF捷变收发器AD9361——得以让 Epiq公司的工程师将如此多的功用封装在一个小型、低功耗单元中。Epiq CEO兼体系架构师John Orlando表明:“AD9361为咱们供给了新一代SDR渠道所需的RF灵活性与集成度。”
这款10mm×10mm芯片 级器材集成了双独立通道(如图2所示),具有200kHz至56MHz用户可调谐带宽,以及作业速率高达61.44MSPS的12位ADC与DAC,别的 还供给树立70MHz至6GHz信号链所需的其他特性与功用。用户可实时调理要害的作业参数,以便尽量匹配运用要求。运用该器材可缩小整个模仿前端(AFE)的全体尺度,一起将这部分规划的功耗坚持在1W规模内,即坚持在产品功耗预算规模内。
图2:ADI公司AD9361 RF捷变收发器IC框图。
整个Maveriq单元(如图3所示)选用一对AD9361即可支撑2×2 MIMO或4通道接纳器装备,RF调谐规模为100MHz至6GHz,步进巨细为1kHz,调谐时刻为2ms。该单元包含:功用为1PPS的集成式GPS 接纳器,支撑100MB/s以上(继续)数据记载速率、容量高达1TB的内部SSD,以及与外部体系接口的千兆以太网。
图3:Maveriq单元简化体系框图。
处理功用会集在运转Linux的双核Intel x86 CPU和用于信号处理使命的FPGA,连同实时可加载/可履行软件运用程序,所有这些都由针对运用定制的软件开发套件(SDK)供给支撑。整个单元尺度仅 为9.1×6.6×1.7(23cm×16.7cm×4.3cm),重1.9lb(0.9kg),功耗为15W(取决于FPGA和I/O运用情 况)。
当然,适宜的RF功用才可充分发挥处理才能。接纳器的典型噪声系数低于8dB,典型IIP3为–10dBm。发送端功用参数(如带宽、调和谐速度)可补偿接纳端数目,而且输出功耗为+5dBm。
尽管AD9361 IC是完成该规划的要害,但总能完成进一步的功用改进。某些运用要求将RF功用向下延展至20MHz及更低的规模,这超出了AD9361可以处理的规模。别的,挑选可在低至20MHz作业的RF元器材(比方低噪声放大器,LNA) 相同有必定的难度,尤其是尺度和功耗受限型规划。一般,人们会以为,低功耗处理技能的前进合作大容量存储器产品,再加上高速数字I/O和衔接(悉数由摩尔 规律所推进)关于小型、高功用SDR而言现已满足。而事实上,用于接纳途径和发送途径的前端通道具有平等的重要性,而且,兼有模仿处理、滤波和转化的RF %&&&&&%的开展不只最大程度降低了算法的担负,一起还能完成大部分SDR的实践功用。