两种软件无线电的硬件架构，高低成本！
两种软件无线电的硬件架构，高低成本！21ic电子网 2023-05-10 13:30 发表于广东对于世界各地的许多人、企业和组织来说，无线电通信是日常生活的重要组成部分，从广播和电视广播到移动蜂窝网络、专用数据网络到应急服务通信、空中交通管制、导航系统以及许多其他技术。
蜂窝和专用数据网络处于这一领域创新的前沿，正朝着更高的数据速率、更强大的安全性和可靠性、更高的移动性、更低的延迟以及为不断增加的用户密度提供服务的方向发展。为实现这些各种性能改进而快速发展的无线电标准，以及不断发展的用例和动态访问无线电频谱的新范式，意味着无线电设备必须在现场不断升级，并在操作上更加灵活。总的来说，这些要求使软件定义无线电（Software Defined Radio，SDR）成为自然的解决方案。SDR是一种无线电广播通信技术，它基于软件定义的无线通信协议而非通过硬连线实现。频带、空中接口协议和功能可通过软件下载和更新来升级，而不用完全更换硬件。恰如其名，SDR具有通过软件或可重定义逻辑改变自身功能的能力，从而通过动态加载新的波形和协议可使用不同的波形和协议操作。传统的商用基站体积较大，需要设计很多专用的硬件电路；而SDR基站体积较小，大部分通信功能由软件实现。SDR架构舍去了传统无线电电路中所有硬件单元包括变频、混频、滤波器、放大器、检波器、解调器等，完全是一种新的架构和技术。SDR技术在军用和商用无线电领域早已广泛使用。随着通信技术的快速发展，更轻松、更灵活地对通信设备进行测试和测量变得越来越重要，尤其是在军事应用中。基于软件定义无线电技术的测试设备，为推进这些通信提供了成本效益、灵活性和能力。ZYNQ+AD9361ZYNQ+AD9361是一种基于Xilinx Zynq FPGA和ADI公司的AD9361 RF捷变收发器的开源SDR硬件平台。Zynq FPGA集成了ARM处理器和FPGA逻辑，可以实现高性能的数字信号处理。AD9361是一种高度集成的RF捷变收发器，能够在70 MHz至6 GHz的频率范围内工作，支持多种调制方式。通过将Zynq FPGA和AD9361 RF捷变收发器相结合，可以实现一个完整的 SDR系统。Zynq FPGA可以用来实现数字下变频、数字上变频、信道滤波、解调和调制等数字信号处理功能。AD9361 RF捷变收发器负责将射频信号转换为中频或基带信号，以便进行数字信号处理，也负责将处理后的基带或中频信号转换为射频信号并发送出去。信号处理采用正交调制和解调将信号分为同相分量（I路）和正交分量（Q路）分别调制，再叠加在一起发送；接收时将I/Q混合信号分离后，再解调处理。Zynq FPGA和AD9361 RF捷变收发器之间通常通过LVDS接口连接。Zynq FPGA可以通过AXI接口与ARM处理器进行通信，实现数据交换和控制。ARM处理器可以运行嵌入式操作系统，如Linux或FreeRTOS，用于实现上层协议栈和应用程序。Zynq UltraScale+RFSoC平台使用Zynq UltraScale+RFSoC平台（以下简称为“RFSoC”）是专门针对射频（RF）应用的片上系统（SoC）。RFSoC是AMD（前身为Xilinx，于2022年被AMD收购）开发的第三个主要Zynq SoC，第一个是2010年初的Zynq-7000 SoC，Y也就是上面架构中使用的ZYNQ。这里的Zynq UltraScale+多处理器SoC（MPSoC）先于RFSoC，除了无线电的特定功能外，它与MPSoc几乎一样。所有三种SoC类型都由用于运行软件的处理系统（PS）、现场可编程门阵列（FPGA）的可编程逻辑（PL）以及两部分之间的高速互连等部分组成。RFSoC器件架构的如图所示。请注意PS和PL部分，特别是PL包含一些对SDR应用特别重要的突出显示功能。方案对比可以看出，ZYNQ+AD9361是一种低成本的方案，而Zynq UltraScale+RFSoC平台则相对高很多。但无论是PS，还是PL的性能，都是有很大的提升。另外一种折中的方式，便是MPSoc+AD9361。注：本文截图来自AMD出品的《Software Define Radio with Zynq UltraScale+RFSoC》。来源：雷达通信电子战
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