Software Defined Radio

Projektierung einer Universalplattform

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Bei der Entwicklung musste Promwads eine wichtige Entscheidung treffen: eine Bilanz zwischen der Leistungsfähigkeit und dem Wert der Plattform. Es geht darum, dass die ausgewählte Funktion und die Aufgaben des Gerätes hohe Anforderungen an die Betriebsmittel stellten. In diesem Fall wurden die Betriebsmittel des Systems, ausgehend von der Umsetzung der digitalen Signalverarbeitung, bewertet: Fourier-, Direkt- und Rückwandlung, Rider- und Solomon-Codes, LDPC, Viterbi-Umwandlungen, lineare Vorbestimmung u.a. Software für die Unterstützung verschiedener Standards. Deswegen erfolgte die Analyse und die Auswahl der Basisplattform gleichzeitig mit der Konfiguration des Geräts.

Als Basismodell wurde die klassische Konfiguration des SDR-Geräts, bestehend aus einem Empfänger-Sender, der am Ausgang I/Q-Signale bildet, sowie einer digitalen Verarbeitungseinheit in Betracht gezogen. Die Anforderungen an den HF-Verstärker bildeten sich aufgrund der Analyse von vorhandenen Kommunikationsstandards, dem digitalen Fernsehen und der HF-Identifikation. Im Laufe der Arbeit wurde die Hardware-Unterstützung des Standards 802.11 bewusst nicht realisiert, weil vom kaufmännischen Standpunkt aus deren Realisierung auf der Plattform keinen Sinn hat.

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A/D- und D/A-Wandler von Texas Instruments

Außerdem ist einer der wichtigen Parameter die Verschiebung des Frequenzbereiches in einen niedrigeren Bereich, die Signalverbreiterung unter den Bedingungen des Städtebebauung und der großen Reichweite. Bild 2 zeigt die Abhängigkeit der Abfallzeit des Signals von dessen Reichweite für den Frequenzbereich von 300 MHz bis 3000 MHz in 100-MHz-Schritten. Die Differenz in der Abfallzeit des Signals bei der Entfernung von 2000 m beträgt ca. 40 dB für Frequenzen von 300 – 3000 MHz.

Ausgehend vom erforderlichen Durchlässigkeitsbereich wurde der 2-Kanal ADC von Texas Instruments (14 Bit, 250 MSPS) gewählt, der sich durch gute dynamische Eigenschaften, hohe Geschwindigkeit und niedrigen Verbrauch auszeichnet. Die Rückwandlung wird im DAC DAC3283 (2 Kanäle, 16 Bits, 800 MSPS) ausgeführt. Die Funktionen der primären Signalbearbeitung sowie der Steuerung von HF-Parametern des Empfänger- und Senderverstärkers werden in einem FPGA ausgeführt.

Für die Aufgaben auf MAC-Ebene, die Laufzeitstacks der Kommunikationsprotokolle sowie für die Unterstützung der Peripherie und Transportströme kommt ein GPP-Prozessor (ARM+DSP), als auch ein hochleistungsfähiger DSP zum Einsatz. Außer den TI-Prozessoren wurden auch Freescale-Prozessoren in Betracht gezogen. Im Endeffekt fiel die Wahl auf den Quad-Core-DSP TMS320C6674 mit 1,25 GHz Taktfrequenz pro Kern. Der TMS320C6674 unterstützt die schnelle SRIO-Schnittstelle, die das Bridging und die FPGA-Anbindung gewährleistet. Auch die Secure Accelerator Engine, der zur KeyStone-Konfiguration des Prozessors gehört, zählt dazu. Sie dient zur Absicherung des Kommunikationskanals.

Die SDR-Plattform von Promwad kommt bereits in vielen Branchen zum Einsatz: Mesh, Smartgrid, Smart Antenna, MIMO, RFID, WRAN, DVB, DRM, LTE etc. Nahm die Entwicklung und die Produktion solcher Produkten früher noch zwei bis drei Jahre in Anspruch, kann jetzt die Projektierung einer neuen Lösung auf der Basis der Promwad-SDR-Plattform in sechs Monaten bis in einem Jahr abgeschlossen werden.

* * Alexandr Kondratjev ist Leiter des Zentrums für drahtlose Entwicklungen bei Promwad, Moskau.

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