Úvod > Softwarové, kognitivní a kooperativní rádio > Softwarové a softwarově definované rádio
 
 
 
 
 

Softwarové a softwarově definované rádio

Ideální softwarové rádio (SR - Software Radio) formuloval Joseph Mitola již v roce 1992 [9]. Jde o rádiový komunikační systém, ve kterém jsou jednotlivé rádiové komponenty, tradičně realizované hardwarově (analogové směšovače, filtry, zesilovače, modulátory a demodulátory, detektory, atd.), implementovány pomocí číslicových komponentů. Díky čistě číslicovému zpracování nabízí ideální SR možnost změny přenosových parametrů pouze pomocí nového softwaru, staženého například z internetové sítě. Lze si tedy představit, že si v budoucích mobilních zařízeních budeme moci nainstalovat celou řadu komunikačních standardů (GSM, UMTS, Wi-Fi, LTE, atd.) pouhým stažením nové aplikace.

Obecná architektura ideálního SR je uvedena na obr.14.4. Požadovaný rádiový signál je v přijímači nejdříve digitalizován pomocí ADC převodníku a dále je číslicově zpracován. Ve vysílači probíhá opačný proces, kdy je digitální signál převeden pomocí DAC a je následně přiveden na anténu.

Obrázek:Ideální SR, [47]
\includegraphics[width=0.7\textwidth]{sdr_sch1.eps}
Cílem této architektury je tedy nahradit analogové komponenty rádiového zařízení digitálními komponenty a tím umožnit snadné přeladění přes velký rozsah kmitočtů dle požadavků daného komunikačního protokolu (typ modulace, šířka pásma, výkonové úrovně, atd.) a to pouhou změnou příslušného softwaru, což uživateli umožní změnu komunikačního systému bez nutnosti zakoupení nového zařízení či změny hardwarové konfigurace. Další motivací této evoluce směrem k SR je využití výhod spojených s nanometrovou integrační technologií CMOS (cena, hustota prvků na čipu/velikost čipu, nízká spotřeba energie, odolnost vůči šumu, vysoká komutační rychlost, atd.).

Praktickou realizaci ideálního SR omezuje kmitočtový rozsah komunikačního systému, který klade požadavky na ADC převodník. V současné době je přímá digitalizace RF signálu omezena právě technologickými limity ADC převodníků, které jsou realizovatelné pro dané požadavky v kmitočtovém rozsahu jen do několika stovek megahertzů. Z tohoto důvodu je architektura ideálního SR v současnosti nereálná a proto v praxi mluvíme o zjednodušené architektuře, kterou je softwarově definované rádio SDR. Ve srovnání s ideálním SR je digitální zpracování signálu v SDR posunuto do základního pásma nebo na nízkou mezifrekvenci pomocí klasické analogové down konverze. Takový postup zjednodušuje požadavky na ADC převodník. Schéma SDR architektury s jedním a s dvojím směšováním je zobrazeno na obr. 14.5. K číslicovému zpracování se nejčastěji používají například signálové procesory DSP (Digital Signal Processor), procesory pro obecné účely GPP (General Purpose Processors), hradlová pole FPGA (Field Programmable Gate Arrays) nebo integrované obvody pro specifické použití ASIC (Application Specified Integrated Circuits).

Obrázek:Softwarově definované rádio
\includegraphics[width=0.8\textwidth]{sdr_sch2.eps}

 
 
Učebnice Teorie Rádiové Komunikace