WIRELESS

Software-definierte Funkkommunikation

Funkkommunikationstechnologien sind weit verbreitet in zahlreichen Bereichen, wie Handel, Militär und Meteorologie. Die herkömmlichen Funkkommunikationssysteme werden mit Hardware aufgebaut, die für bestimmte Anwendungen dediziert sind und verschiedene Frequenzen, Bandbreiten, Modulationsknoten und Kodierungsprotokolle benötigen. Mit der ständigen Weiterentwicklung der Kommunikationstechnologie zeigen die auf Hardware basierenden Implementierungsverfahren deutliche Nachteile im Sinne der Kosten, Produktionszyklen und Kompatibilität. Um diese Nachteile zu vermeiden, wurde ein neues Verfahren eingeführt, die so genannte Software-definierte Funkkommunikation (SDR).

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Die SDR-Technologie macht es möglich, dass eine für allgemeine Zwecke eingerichtete Hardwareplattform Kompatibilität zu verschiedenen Systemen der drahtlosen Kommunikation bietet, indem die Softwarekonfigurationen aktualisiert werden. Das bedeutet Flexibilität für die Funkkommunikationssysteme und ermöglicht die Aufnahme von neuen Funktionen und das einfache Upgrade des Systems.

SDR-Systeme können entweder auf der Grundlage der HF- oder der IF-Abtastung implementiert werden. Beim ersteren Abtastverfahren werden die HF-Signale direkt in digitale Signale umgewandelt, so dass die analogen Schaltkreise so weit wie möglich verringert werden können. Diese Methode ist allerdings bei der Implementierung sehr schwierig, denn die HF-Abtastung benötigt extrem schnelle A/D-Wandler und DSP. Das zweite Abtastverfahren ist gegenwärtig das beliebtere. Zuerst werden die HF-Signale in IF-Signale umgewandelt, die dann zur Digitalisierung abgetastet werden können. Auch wenn dieses Verfahren hinsichtlich der Flexibilität einen Kompromiss darstellt, sind die Anforderungen an die Leistungsfähigkeit der Geräte deutlich geringer und die Implementierung gestaltet sich viel einfacher.

Die Hardware eines SDR-System besteht im Wesentlichen aus einer Antenne, einem HF-Frontend, A/D-Wandlern und einem DSP. Um ein breiteres Frequenzband abzudecken, kann eine Breitbandantenne oder mehrere Antennen eingesetzt werden. Das HF-Frontend übernimmt mehrere Aufgaben, wie Filterung, Aufwärts- und Abwärtsumwandlung, Leistungsverstärkung und rauscharme Verstärkung. Der A/D-Wandler ist in die Empfangskette des Systems integriert und sorgt für die Umwandlung von analog in digital, während der D/A-Wandler für die Umwandlung von digital in analog in der Sendekette angesiedelt ist. Sowohl der A/D- als auch der D/A-Wandler muss über eine ausreichend große Bandbreite und Geschwindigkeit verfügen, um die Nyquist-Abtastrate zu erfüllen. Zur Entlastung des DSP kann ein DDC (digitaler Abwärtswandler) verwendet werden, der die Ausgabe des A/D-Wandlers in das Basisband umwandelt und so die Datenübertragungsgeschwindigkeit verringert. Der ähnlich geartete DUC (digitaler Aufwärtswandler) kann zum gleichen Zweck auch in der Sendekette eingesetzt werden. Eine weitere Option für diese Funktion ist die Verwendung eines FPGA anstelle des DDC und DUC. Der DSP ist verantwortlich für die Verarbeitung des Basisbandsignals und die Modulation/Demodulation, Entstörung und FEC (Vorwärtsfehlerkorrektur).

Daneben findet in modernen Kommunikationssystemen meist eine nichtkonstante Hüllkurvenmodulation Anwendung, für die üblicherweise Verstärker in den linearen Bereichen laufen müssen, was zu einer geringeren Effizienz führt. Der Betrieb der Verstärker in den nichtlinearen Bereichen könnte zu einer höheren Effizienz führen, aber dann müsste ein dedizierter Chip oder ein FPGA vor dem Leistungsverstärker eingesetzt werden, um für die CFR (Verringerung des Scheitelfaktors) und DPD (digitale Vorverzerrung) der Signale zu sorgen.

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Digitale Auf- und Abwärtsumwandlung zur Senkung der Datenübertragungsgeschwindigkeit für DSP
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Ein-/Ausgangsverstärkung
für die Umwandlung oder Übertragung aufbereiteter Signale

ADL5536ARKZ
ADL5536ARKZ
Analog Devices
AD8351ARMZ
AD8351ARMZ
Analog Device

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Wird vor der Leistungsverstärkung eingesetzt, um schwache HF-Signale zu verstärken
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Ein Hochgeschwindigkeits-Breitband-D/A-Wandler wird eingesetzt zur Umwandlung des digitalen IF-Signals in ein analoges IF-Signal.
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Ein Hochgeschwindigkeits-Breitband-A/D-Wandler wird zur Umwandlung des analogen IF-Signals in ein digitales IF-Signal verwendet.
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Aufwärtsumwandlung von IF auf HG (im Sendeweg) und Abwärtsumwandlung von HF in IF (im Empfangsweg)
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Aufwärtsumwandlung von IF auf HG (im Sendeweg) und Abwärtsumwandlung von HF in IF (im Empfangsweg)
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Oszillator für die Auf-/Abwärtsumwandlung

TLC2932IPWG4
TLC2932IPWG4
Texas Instruments

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Filtern der gewünschten IF-/HF-Signale

AD831APZ
AD831APZ
Analog Devices

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Filtern der gewünschten IF-/HF-Signale

AD831APZ
AD831APZ
Analog Devices

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AD8339-EVALZ <
AD8339-EVALZ <
Analog Devices
Die Platine AD8339 weist die Fähigkeiten des Demodulators mit programmierbarem Phasenverschieber auf. Die AD8339 ist ein wesentlicher Bestandteil eines Phasenverschiebersystems. Sie richtet die in HF-Signalen enthaltenen Informationen über den Zeitabstand aus. Die AD8339 kann mithilfe der mit der Platine mitgelieferten Software oder unter Verwendung eines externen digitalen Mustergenerators über den 20-poligen Flachkabelanschluss konfiguriert werden.
CFTL-CN0134-EVALZ
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Analog Devices
Bei diesem Schaltkreis handelt sich es um eine Implementierung des analogen Teils eines Breitbandsenders - analoger Basisband-Eingang/HF-Ausgang. Er ist für die Evaluierung von CN0134 ausgelegt unter Verwendung eines ADF4350, eines voll integrierten Fractional-N-PLL-IC, der sich wie ein lokaler Oszillator verhält und analoge I/Q-Signale in HF umwandelt.
EVAL-AD5504EBZ
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Analog Devices
Das ist eine Evaluierungsplatine für AD5504, die es dem Benutzer ermöglicht, alle Funktionen und die Leistung des Geräts vor der Aufnahme in ein Systemdesign eingehend zu evaluieren. Die Evaluierungsplatine kann als eigenständiges Gerät verwendet werden, wobei die Steuerung über eine externe DSP oder Mikrocontroller erfolgt, oder sie kann mit dem im Lieferumfang des Evaluierungsplatinenkits enthaltenen USB-Kabel an einen PC angeschlossen werden. Eine Software zum einfachen Programmieren der verschiedenen Register der AD5504 wird bereitgestellt.
AD9284-250EBZ
AD9284-250EBZ
Analog Devices
Hierbei handelt es sich um eine Platine mit vollem Funktionsumfang, die verschiedene Betriebsarten für den Analog-Digital-Wandler AD9284 über die Anwendungssoftware unterstützt
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