Hva er Software Defined Radio SDR?

- Tutorial og informasjon om grunnleggende programvaren definert radio, SDR, og koblinger av programvaredefinerte radioer til JTRS og generell SDR mottaker teknologi.

Den programvaredefinert radio, SDR, noen ganger kalt en programvare radio har vært målet for mange radioutviklingen for en rekke år. Røttene til programvaredefinerte radioer kan spores tilbake til de dager da programvaren først ble brukt i radioer og radioteknologi.

Det grunnleggende konseptet av SDR programvare radio er at radioen kan være helt konfigureres eller definert av programvaren, slik at en felles plattform kan brukes på tvers av en rekke områder, og programvaren som brukes til å endre konfigurasjonen av radioen for funksjonen kreves ved en gitt tid. Det er også mulighet for at det kan deretter re-konfigureres som oppgraderinger av standarder komme, eller hvis det er nødvendig for å møte en annen rolle, eller hvis omfanget av dens drift endres.

En stor satsing som bruker SDR, programvaredefinert radio, er en militær virksomhet kjent som Joint Tactical Radio System, JTRS. Ved hjelp av denne et enkelt maskinvareplattform kunne brukes, og det kan kommunisere ved hjelp av en av en rekke bølgeformer som bare ved lasting eller rekonfigurere programvare for den spesielle anvendelse som kreves. Dette er et spesielt attraktivt alternativ, spesielt for koalisjons stil operasjoner hvor styrker fra ulike land kan operere sammen. Radioer kan bli re-konfigureres til å muliggjøre kommunikasjon skal skje mellom soldater fra forskjellige land, etc.

SDR Software Radio konseptet er like aktuelt for den kommersielle verden også. En søknad kan være for mobilbasestasjoner der standard oppgraderinger ofte oppstå. Ved å ha en generisk maskinvareplattform, kan oppgraderinger av standarder lett bli innarbeidet. Migrations for eksempel fra UMTS til HSPA og videre til LTE kunne overnatte bare ved å laste opp ny programvare og konfigurere den uten maskinvareendringer, til tross for at ulike modulasjonsløsninger og frekvenser kan brukes.

Det er mange muligheter for å vurdere bruk av programvaredefinert radio, SDR, konsept. Etter hvert som tiden skrider frem, og teknologien beveger seg fremover, vil det være mulig å benytte konseptet på nye områder.

Programvaredefinert radio definisjon

Selv om det kan høres trivielt øvelse, og skaper en definisjon for programvaredefinert radio er ikke så enkelt som det virker. Det er også nødvendig å fremstille en robust definisjon av mange grunner, blant annet reguleringsprogrammer, standarder problemer, og for å muliggjøre den SDR-teknologi til å bevege seg forover raskere.

Mange definisjoner har dukket opp som kan dekke en definisjon for en programvaredefinert radio, SDR. SDR Forum selv har definert to hovedtyper av radio med programvare i den følgende måte:

• Programvare Kontrollert Radio: Radio der noen eller alle av de fysiske lag funksjonene er programvarestyrte. Med andre ord denne type radio bare bruker programvare for å tilveiebringe styring av de forskjellige funksjoner som er festet inne i radioen.

• Software Defined Radio: Radio der noen eller alle av de fysiske lag funksjonene er Software Defined. Med andre ord, er programvaren som brukes for å bestemme spesifikasjon av radio og hva den gjør. Hvis endres programvaren i radioen, kan ytelsen og funksjon endres.

En annen definisjon som ser ut til å omfatte essensen av Software Defined radio, er SDR at den har en generisk maskinvare plattform som programvaren kjører for å gi funksjoner inkludert modulasjon og demodulation, filtrering (inkludert båndbredde endringer), og andre funksjoner som frekvensvalg og om nødvendig frekvenshopping. Ved å konfigurere for å endre programvaren, så ytelsen til radioen er endret.

For å oppnå dette programvaredefinert radio-teknologien bruker programvaremoduler som kjører på en generisk maskinvare plattform består av digital signalbehandling (DSP) prosessorer samt generelle prosessorer til å gjennomføre radiofunksjoner for å sende og motta signaler.

I en ideell verden signalet ved den endelige frekvens og på riktig nivå vil utgå, og tilsvarende for mottak, vil signalet fra antennen bli direkte omdannet til sifre og all behandling foretas under programvarestyring. På denne måten er det ingen begrensninger introdusert av maskinvaren. For å oppnå dette, ville den digitale til analoge konvertering for overføring må ha en forholdsvis høy effekt, avhengig av anvendelsen, og det ville også ha meget lav støy for å motta. Som et resultat av full programvare definisjon er normalt ikke mulig.

Nivåer av SDR

Det er ikke alltid mulig eller hensiktsmessig å utvikle en radio som inneholder alle funksjonene til et fullt programvaredefinert radio. Noen radioer kan bare støtte en rekke funksjoner knyttet til SDR, mens andre kan være fullt programvaredefinert. For å gi en bred forståelse av hvilket nivå en radio kan sitte, SDR Forum (nå kalt Wireless Innovation Forum, WINNF) har definert en rekke nivåer. Disse lagene kan forklares i form av hva som er konfigurerbar.

• Tier 0: En ikke-konfigurerbar maskinvare radio, det vil si en som ikke kan endres ved hjelp av programvare.

• Tier 1: En programvarestyrt radio hvor begrensede funksjoner er kontrollerbare. Disse kan være effektnivåer, sammenkoblinger, etc., men ikke modus eller frekvens.

• Tier 2: I denne tier av programvaredefinert radio det er betydelig del av radio er programvare konfigurerbar. Ofte begrepet programvarestyrt radio, kan SCR anvendes. Det er programvare kontroll av parametere inkludert frekvens, modulasjon og bølgeform generasjon / gjenkjenning, bredt / smalt bånd drift, sikkerhet, etc. RF front end fortsatt maskinvarebasert og ikke-rekonfigurer.

• Tier 3: Den ideelle programvaren radio eller ISR hvor grensen mellom konfigurerbare og ikke-konfigurerbare elementer finnes svært nær antennen, og "front end" er konfigurerbar. Det kan sies å ha full programmering.

Blokkdiagram av en "ideelle" Software Defined Radio

• Tier 4: Den ultimate programvaren radio eller USR er et skritt videre på fra Ideal Software Radio, ISR. Ikke bare gjør denne form for programvaredefinert radio har full programmerbarhet, men det er også i stand til å understøtte et bredt spekter av funksjoner og frekvenser samtidig. Med mange elektroniske elementer som mobiltelefoner har mange forskjellige radioer og standarder en programvare definerbare multifunksjons telefonen ville falle inn under denne kategorien.
Selv om disse SDR lagene ikke er bindende på noen måte, gir de en måte bredt oppsummerer de ulike nivåene av programvaredefinerte radioer som kan eksistere.

SDR bølgeform portabilitet

Bortsett fra det faktum at den programvaredefinert radio kan rekonfigurere seg selv, er en annen stor fordel at av bølgeformen portabilitet. Det er flere årsaker til behovet for SDR bølgeform portabilitet:

•Kostnadsbesparelser: Med kurvene for ulike sendinger, militære og kommersielle, koster store summer å utvikle, det er et reelt behov for å være i stand til å gjenbruke bølgeformer på ulike prosjekter, og dette er sannsynligvis innebære svært forskjellige plattformer

• Foreldelse klimatiltak: Et tilsvarende krav kommer som maskinvareteknologi utvikler seg, og det er nødvendig å overføre eksisterende bølgeformer på nyere plattformer

• Interoperabilitet: Å gi fullstendig interoperabilitet en kunde kan kreve bruk av en bestemt bølgeform som blir brukt tvers over utstyret fra flere produsenter.

Komplett SDR bølgeform portabilitet er ikke alltid lett å oppnå. Men det er nødvendig å innlemme tiltak på de tidligste stadiene av design for å sikre optimalt nivå portabilitet. Elementer som bruk av SCA - Programvare Communications Architecture, og CORBA, en form for mellomvare forbundet med SCA..In tillegg til bruk av SCA og CORBA generelt gode strukturerte programmeringsteknikker er nødvendig - snarveier som kan arbeide på en plattform er absolutt ikke sannsynlig å arbeide på en annen. Det er ofte nødvendig å kunne re-kompilere koden for bruk de ulike plattformene, så alt koden skal være i et format som kan kompileres på forutsigbare plattformer.

SDR sikkerhet

Et annet område av økende betydning er at av SDR sikkerhet. Mange militære radioer, og ofte mange kommersielle radiosystemer må sørge for sendingene forbli sikre, og dette er en sak som er viktig for alle typer radio. Men ved bruk av en programvaredefinert radio, SDR, er det et annet element av sikkerhet, nemlig å sikre at programvaren i radio er sikkert oppgradert. Med den økende bruken av Internett, vil mange SDR bruke dette til medium for å levere sine oppdateringer. Dette gir en mulighet for skadelig programvare som skal leveres som kunne modifisere driften av radio eller hindre driften helt. Følgelig SDR programvare sikkerhet må vurderes, hvis Internett brukes for programvare levering eller der det kan være svakheter som kan anvendes skadelig.

SDR interoperabilitet testing

Med behovet for å overføre bølgeformer fra en radio eller plattform til en annen er det nødvendig å foreta fullstendig interoperabilitet testing. Dette behov for å sikre at koden kan transporteres fra en plattform til en annen og gir korrekt funksjonalitet for den aktuelle bølgeform i tilfelle. For å oppnå dette bølgeformene generelt må være sertifisert og akkreditert.

SDR, programvaredefinert radio er en realitet i dag, og det blir brukt på mange områder. Men det er en rekke begrensninger som hindrer at de blir brukt i så mange programmer som noen ønsker. Det ene er selve prosessorkraft som er nødvendig, og den resulterende strømforbruket. Det er nødvendig å foreta en strømforbruk / prosessorkraft trade-off, og dette er en av de viktigste beslutningene som må gjøres i utgangspunktet. Som et resultat av dette er det ikke mulig å bruke SDR for mobiltelefon design, men mobiltelefon basestasjoner bruker dem som strømforbruk og plass er normalt ikke problemer, og programvaren kan oppgraderes til å aktivere de bevegelige standarder som skal spores. Også programvaredefinerte radioer blir brukt av det militære, og allerede noen håndholdt design dukker opp. Som teknologien utvikler programvaredefinerte radioer vil bli brukt i flere programmer, men det vil alltid være en beslutning om å bli gjort som SDR er ikke den riktige avgjørelsen for alle radioer. For små billige radioer der endringer vil være få, er SDR definitivt ikke riktig. Men for mer kompliserte systemer der ansiennitet er et problem, og der endring er sannsynlig, så SDR er definitivt et godt alternativ for å bli vurdert.

Legg igjen en beskjed 

Meldingsliste