Simsiz aloqa sohasidagi yangi texnologiya sifatida dasturiy ta'minot radiosi (SDR) ham ichkarida, ham tashqarida tobora ko'proq e'tiborni tortmoqda. Aloqa sohasida bu analog texnologiyadan raqamli texnologiyaga, mobil aloqaga qattiq aloqadan keyin yangi radio aloqa tizimi. Aloqa texnologiyasining rivojlanishi bilan har xil standart turlarga mos keladigan uskunalar o'z talabini tobora ko'paytirmoqda. An'anaviy radio tizimlar bilan taqqoslaganda, dasturiy ta'minot radio tizimlari umumiy tuzilish, dasturiy ta'minotga asoslangan funktsiyalar va o'zaro ishlash kabi bir qator afzalliklarga ega. .
Ⅰ. Dasturiy ta'minot radiosining kelib chiqishi va rivojlanishi
Dasturiy ta'minot radiosining paydo bo'lishining sababi Fors ko'rfazi urushi bilan bog'liq. O'sha paytda AQSH boshchiligidagi ko'p millatli kuchlar bir-biri bilan aloqa qilishda qiyinchilik tug'diradigan turli standartlardagi turli aloqa vositalaridan foydalangan. Shundan so'ng, 1992 yil may oyida Jeo Mitola Amerika aloqa tizimlari konferentsiyasida birinchi marta "dasturiy ta'minot radiosi" kontseptsiyasini taklif qildi. Asosiy g'oya barcha taktik radiolarni bir xil apparat platformasi asosida yaratish, har xil turdagi radiolarni shakllantirish uchun turli xil dasturlarni o'rnatish va har xil tabiatdagi funktsiyalarni bajarishdir. Shunday qilib, u dasturlash imkoniyatiga ega. Ushbu kontseptsiya tezda butun dunyo mamlakatlari e'tiborini tortdi, chunki harbiy aloqalar endi radioaloqa tizimlarining ishonchliligi, o'zaro ishlashi, moslashuvchanligi, tiqilib qolishga qarshiligi, omon qolishi, maxfiyligi va xavfsizligiga nisbatan yuqori talablarga ega. AQSh harbiylari va Hazcltine kompaniyasi AQSh armiyasi tomonidan keng tarqalgan bo'lib foydalaniladigan ko'p tarmoqli va ko'p funksiyali radio platformasini amalga oshiradigan "speakeasy" (oson gapirish) deb nomlangan dasturiy ta'minot radiostantsiyasini ishlab chiqdi. 4 dan ortiq modulyatsiya to'lqin shakllari. Ushbu radioni ovoz va ma'lumotlarni uzata oladigan antennaga ega "qo'l kompyuter" deb atash mumkin. Aloqa xizmatlariga ovozli, ma'lumotlar va video tasvirlar kiradi.
Hozirgi vaqtda radio dasturiy ta'minotiga fuqarolik sohasida ko'proq e'tibor qaratilmoqda. Buning asosiy sababi shundaki, hozirgi aloqa tizimining texnik standartlari xilma-xil bo'lib, turli xil texnik standartlar va mos keladigan tizimlar bir-biriga mos kelishi qiyin va uni yagona qurilma bilan amalga oshirish qiyin. Va uchinchi avlod mobil aloqa tizimi hali ham standart jangga ega, agar dasturiy ta'minot radiosi turli standartlarga moslashish uchun ishlatilsa, bu mumkin bo'lgan usul. Boshqa tomondan, aloqa texnologiyasining rivojlanishi juda tez, eski tizim doimiy ravishda takomillashtirilmoqda va yangi tizim tez rivojlanmoqda. Odamlar eski uskunani butunlay yo'q qilishdan ko'ra ko'proq tejamkor bo'lgan tizimni yangilash usuliga muhtoj va dasturiy ta'minot radiosining dasturlash qobiliyati yaxshiroqdir. bu ehtiyojga moslashtirilgan.
Ⅱ. dasturiy ta'minot radio arxitekturasi
An'anaviy analog radio tizimining radiochastota qismi, yuqoriga / pastga konvertatsiya qilish, filtrlash va asosiy tarmoqli ishlov berish analog rejimni qabul qiladi va ma'lum bir chastota diapazoni va ma'lum bir modulyatsiya rejimining aloqa tizimi maxsus qattiq tuzilishga mos keladi; raqamli radio tizimining past chastotali qismi raqamli sxemalarni qabul qilganda (masalan, mahalliy osilator raqamli chastota sintezatoridan foydalanadi, manba kodlash va dekodlash, modulyatsiya va demodulyatsiya maxsus chip tomonidan yakunlanadi), lekin uning radio chastotasi va oraliq chastotasi qismlar hali ham analog sxemalardan ajralmas. An'anaviy radio tizimi bilan taqqoslaganda, dasturiy ta'minot radio tizimining A / D / A konvertatsiyasi oraliq chastotaga o'tkaziladi va radio chastotasi oxiriga iloji boricha yaqinroq bo'lib, butun tizim chastota diapazoni namunasi olinadi, ya'ni raqamli qayta ishlash oraliq chastotadan (yoki hatto radiochastotadan) amalga oshiriladi, bu radio dasturiy ta'minotning muhim xususiyati hisoblanadi. Raqamli radio dasturlashtirilmagan holda bitta aloqa funktsiyasiga erishish uchun maxsus raqamli sxemalardan foydalanadi. Dasturiy ta'minot radiosi ajratilgan raqamli sxemani dasturlashtiriladigan DSP qurilmasi bilan almashtiradi, bu tizimning apparat tuzilishi va funktsiyasini nisbatan mustaqil qiladi. Shu tarzda, nisbatan keng tarqalgan apparat platformasi asosida turli xil aloqa funktsiyalari dasturiy ta'minot orqali amalga oshirilishi mumkin va ish chastotasi, tizim tarmoqli kengligi, modulyatsiya rejimi, manba kodi va boshqalarni dasturlash va boshqarish mumkin va tizim moslashuvchanligi sezilarli darajada yaxshilanadi. .
Dasturiy ta'minot radiosining apparat platformasi modulli dizaynni qabul qiladi, u ochiqlik, miqyoslilik va muvofiqlik bilan aloqa platformasi bo'lishi kerak va modulli standartga ega avtobus shaklida qilingan. Ushbu nisbatan keng tarqalgan apparat platformasiga asoslanib, biz turli xil dasturlarni yuklash orqali turli xil aloqa funktsiyalarini amalga oshiramiz (kerak bo'lganda kartani almashtirish mumkin). Dasturiy ta'minot radiosining apparat platformasi kompyuterga qaraganda ancha talabchan bo'lib, unga keng polosali radiochastotaning old qismi, keng polosali A/D/A konvertori, yuqori tezlikdagi DSP qurilmalari va boshqalar kerak bo'ladi. Yuqori tezlikda A/D/A konvertatsiyasini va raqamli signalni qayta ishlashni amalga oshirish uchun dasturiy ta'minot radio tizimlari bir nechta protsessorlar bilan parallel ravishda ishlashi kerak. Bundan tashqari, raqamli signalni qayta ishlash ma'lumotlarini yuqori tezlikda almashish uchun tizim shinasi juda yuqori T/O uzatish tezligiga ega bo'lishi kerak. Talablarga javob beradigan joriy tizim avtobuslari orasida VME avtobusi eng etuk texnologiyaga, eng yaxshi universallikka va eng keng ko'lamli qo'llab-quvvatlashga ega. VME bir nechta protsessorga parallel ishlov berishni ta'minlaydi, mustaqil 32-bit ma'lumotlar shinasini va manzil avtobusini qo'llab-quvvatlaydi va tezligi 40Mb/s (yoki hatto 320Mb/s) ga etadi, bu asosan dasturiy ta'minot radiosi talablariga javob beradi va afzal qilingan avtobus usuli hisoblanadi. dasturiy ta'minot radio uchun. Uchinchidan, dasturiy ta'minot radiosining asosiy texnologiyasi
1. Ko'p tarmoqli pastga aylantirish va keng polosali RF
Dasturiy ta'minot radiotizimining antennasi uchun u ko'p tarmoqli antennaga va dasturlashtiriladigan radio chastotani konvertatsiya qilish funktsiyasiga ega bo'lishi kerak. Antennaning daromadi, jismoniy o'lchami va narxini qondirish asosida u 2 MGts -3 MGts ish o'tkazish qobiliyatiga ega bo'lishi kerak. Radiotexnikada to'liq chastota diapazonini qoplash shart emas, faqat turli chastota diapazonlarining bir nechta oynalarini yopish kerak. Shuning uchun birlashtirilgan ko'p tarmoqli antennadan foydalanish mumkin. AQSh armiyasining speakeasy dasturi bir nechta chastotali antennalardan foydalanadigan yechimdir. Keng polosali RF uchun sozlash, energiya nazorati va past shovqinli oldindan kuchaytirgich (LNA) konfiguratsiyasi ham asosiy texnologiya hisoblanadi va tizim dizaynini optimallashtirish uchun kompyuter yordamida dizayn (SAPR) ishlatilishi mumkin.
2. Keng polosali A/D qismi.
Keng polosali analog-raqamli konversiyaning ishlashini aniqlashning kaliti namuna olish va bitlar sonidir. Namuna olish tezligi signalning tarmoqli kengligi bilan belgilanadi, kvantlash bitlari soni esa ma'lum bir dinamik diapazon va DSP aniqligini talab qiladi. Mavjud bitta chipli ADC bu ikki talabga javob bera olmasligi sababli, bir nechta ADC parallel ravishda ishlatilishi mumkin.
3. Yuqori tezlikdagi parallel DSP qismi.
Tizimning raqamli ishlov berish ishida eng qiyini yuqoriga o'tkazish, filtrlash va pastki namuna olishdir. Yuqori tezlikdagi parallel DSP raqamli tayanch tarmoqli ishlov berish, modulyatsiya va demodulyatsiya, bit oqimini qayta ishlash va dekodlash funktsiyalarini o'z ichiga oladi. FM va tarqalgan spektrli tizimlar uchun bu qism ham despresing va dehopping funksiyalariga ega bo'lishi kerak. Funktsiyaning ushbu qismiga erishish uchun ko'p protsessorli parallel hisoblash tizimini yaratish uchun yuqori tezlikdagi parallel DSP dan foydalanish kerak, jumladan ko'proq bir nechta kirish qo'ng'iroqlari, kengroq dastur avtobusi va ma'lumotlar avtobusi, bitta buyruq bir nechta ma'lumotlar, bir nechta buyruq bir nechta ma'lumotlar . Tuzilishi va super-ko'rsatma tuzilishi foydalanish, va hokazo, bu qism maxsus raqamli integral mikrosxemalar ASIC chip (masalan, Amerika Qo'shma Shtatlari Harris korporatsiyasining DDC chip HS P50016) tomonidan amalga oshirilishi mumkin.
4. Ochiqlik va masshtablilikning umumiy marshrut tuzilmasini tark etish.
An'anaviy tizim strukturasida quvur liniyasi odatda qo'llaniladi, bu har bir funktsional birlik sxema bilan bog'langanligi bilan tavsiflanadi. Agar ma'lum bir qismning funktsiyasi qo'shilishi, o'chirilishi yoki o'zgartirilishi kerak bo'lsa, tegishli funktsional modulni sozlash kerak. Shuning uchun, bu struktura ochiq emas. Tizimdagi turli funktsional birliklarning o'zaro bog'lanishini amalga oshirish uchun ochiq va kengaytiriladigan apparat platformasi shakllantiriladi va shu bilan birga u yuqori ma'lumotlarni uzatish tezligiga ega. Dasturiy ta'minot radiotizimi nisbatan sodda amalga oshirish bilan tavsiflangan va turli xil avtobus standartlarini (VME, avtobus, PCI avtobus va boshqalar kabi) to'g'ridan-to'g'ri qo'llashi mumkin bo'lgan yangi o'zaro bog'liqlik strukturasini qabul qilishi kerak. , avtobusga asoslangan o'zaro aloqa tuzilishi.
5. Dasturiy ta'minot protokollari va standartlari.
1990-yillarning oʻrtalari va oxirlaridan boshlab xorijiy davlatlar “Plug and Play” (Plug & Play) dasturiy taʼminotini qanday joriy etishni oʻrganib chiqdi va shu asosda taklif qildi. JAVA/CORBA dasturiy ta'minot protokollari va standartlari. "Dasturiy ta'minot avtobusi"ga asoslangan g'oya standartga asoslangan, ochiq va ishlatish uchun qulay arxitekturani yaratishdir. "Dasturiy ta'minot avtobusi" deb ataladigan narsa tez-tez aytiladigan "apparat avtobusi" ga o'xshaydi. Ilova moduli standartga muvofiq avtobusga aylantiriladi va birlashtirilgan operatsiya avtobusni kiritish orqali amalga oshirilishi mumkin va shu bilan taqsimlangan hisoblash muhitini qo'llab-quvvatlaydi. Ushbu dizayn g'oyasi dasturiy ta'minot tizimlarida dasturiy ta'minotning qayta ishlatilishiga mos keladi.
6. Tizimning quvvat sarfi, hajmi va narxi.
Bu radio dasturiy ta'minotni tijoratlashtirishning kalitidir va uning echimi ko'p jihatdan apparat texnologiyasining rivojlanishiga bog'liq. To'rtinchidan, dasturiy ta'minot radiosining rivojlanishi va istiqboli
1990-yillardan boshlab turli xil simsiz aloqa tizimlarining jadal rivojlanishi, radioaloqa standartlaridagi farqlar va raqamli signallarni qayta ishlash texnologiyasining rivojlanishi bilan dasturiy ta'minot radio texnologiyasi tobora ko'proq e'tiborni tortdi va kelajakdagi global aloqaga aylanishi kutilmoqda. tarmoq. yangi tizim.
Ideal tuzilishga ko'ra, dasturiy ta'minot radiostantsiyasining RF dan bazaviy tarmoqqa qadar barcha signallarni qayta ishlash vazifalari to'liq raqamli shaklda amalga oshiriladi, shuning uchun u to'liq dasturlashtiriladi va uning tuzilishi ham qayta sozlanishi va takrorlanishi mumkin. Biroq, radiochastota diapazonida qo'llanilishi mumkin bo'lgan A / D konvertori yo'qligi sababli, hozirda o'rganilayotgan yana bir mavzu - bu butun chastotani raqamlashtirishning kaliti bo'lgan dasturiy ta'minot radiostantsiyasining raqamli RF old tomoni. band.
Mavjud raqamli signalni qayta ishlash qurilmalari (DSP) IF, tayanch tarmoqli yoki terminal kabi qismlarda signalni qayta ishlash uchun keng qo'llanilgan, bu radio uskunasining texnik ko'rsatkichlarini yangi va zamonaviy darajaga olib chiqdi, ammo uning RF oldingi qismi hali ham tor tarmoqli. . Dasturiy ta'minot radiostansiyasi uchun uning RF oldingi qismidagi A/D konvertori butun aloqa chastota diapazoni, odatda 2 MGts dan 3 GGts gacha bo'lgan diapazonni boshqarishi kerak. Bundan tashqari, mobil aloqa signallarining tipik xususiyatlari susayishi va ekranlanishi bo'lib, kuchli blokirovka va shovqin bo'lishi mumkin. Natijada, qabul qiluvchi RF uchida paydo bo'ladigan mobil aloqa signallarining dinamik diapazoni 100 dB yoki undan yuqori. Agar mobil aloqa signallarining turli standartlarini hisobga olsak, uning dinamik diapazoni kattaroq bo'ladi. 10 MGts tarmoqli kengligi bo'lgan tizim uchun namuna olish chastotasi 25 MGts dan kattaroqdir, bu 2500 MIPS hisoblashni qayta ishlash qobiliyatini talab qiladi, bu RF front-end tomonidan qayta ishlanadigan signal muhiti talablariga javob berishdan uzoqdir. O'tkazish qobiliyati va dinamik diapazon talablariga javob beradigan A / D konvertorlari bilan ham, ularning quvvat talablari hali ham mobil terminallardan foydalanishga to'sqinlik qilishi mumkin. Hozirgi bosqichda ishlab chiqilgan dasturiy ta'minot radiostantsiyasi to'liq chastota diapazonini raqamlashtirishning ideal tuzilishini qabul qila olmaydi, lekin Rf old qismining qisman chastota diapazonini raqamlashtirishning amaliy tuzilishini qabul qiladi.
Xulosa qilib aytadigan bo'lsak, dasturiy ta'minot radiosi ikkita ma'noni o'z ichiga oladi: biri radiochastota (RF) old tomoni, ikkinchisi esa raqamli signalni qayta ishlash; uning asosiy komponentlari keng polosali A/D/A konvertorlari va yuqori tezlikdagi DSP chiplaridir. Dasturiy ta'minot radiosining eng katta afzalligi shundaki, u turli xil ish parametrlarini aniqlash va simsiz tarmoqli va kanalga kirish usuliga ko'ra kanal strukturasini qayta tashkil etish orqali apparat platformasida turli signallarni qayta ishlash vazifalarini bajarishi mumkin. Shu sababli, har bir ishchi standart uchun maxsus raqamli old qism umumiy apparat platformasida ishlab chiqilishi mumkin yoki turli xil ish standartlarining umumiyligidan foydalanish mumkin. Birinchi dizayn nafaqat eng katta erkinlik darajasiga erishadi, balki ishlatiladigan eshiklar sonini ham kamaytiradi, ikkinchisi esa raqamli front-end funktsiyalari uchun maxsus algoritmlarni ishlab chiqishni talab qiladi, lekin ASIC bilan amalga oshirilishi mumkin, bu bizga foyda olish imkonini beradi. dasturiy ta'minot radiosi tushunchasi.
Umuman olganda, dasturiy ta'minot radiolari dastlab harbiy qisqa to'lqinli ufqdan tashqari aloqalar uchun ishlab chiqilgan bo'lsa-da, ular analog qabul qiluvchilarda uchramaydigan yuqori darajadagi sodiqlikni taklif qilgani uchun ular mukammal moslashuvchanlikni ham taklif qiladi. Kichkina o'zgartirish bilan u turli foydalanuvchilarning talablariga moslashishi va ularga javob berishi mumkin va uning narxi juda past. Raqamli signalni qayta ishlash texnologiyasining jadal rivojlanishi bilan birgalikda u fuqarolik aloqasi sohasida, ayniqsa mobil aloqada tobora ko'proq foydalanilmoqda. Tizimdagi dastur yanada kengroq.
