Rádiové vysílače a přijímače Vývoj -softwarové rádio

Obecné Shannonovo schéma digitálního rádiového komunikačního systému

Reálné schéma digitálního rádiového komunikačního systému

Základní koncepce rádiových přijímačů přijímače bez přeměny frekvence

Základní koncepce rádiových přijímačů přijímače s přeměnou frekvence

Systémové parametry radiokomunikačních funkčních bloků

Šumový činitel a Friisův vzorec

Přehled zkreslení

Intermodulační složky 2. a 3. řádu

Určení systémových parametrů vícestupňové kaskády

Vývoj architektury rádiových přijímačů, směřující k reálné softwarové koncepci

Kvadraturní varianta superheterodynu

Popis různých architektur rádiových přijímačů

Softwarové rádio – definice IEEE Softwarové radio SDR (Sotware Defined Radio), je moderní rádiová technologie, určená k realizaci flexibilního vícepásmového multistandardního, multiservisního rádiového systému (Tx/Rx), který je rekonfigurovatelný a reprogramovatelný pomocí softwaru. Rádiové funkce (funkce fyzické vrstvy) jako je modulace, multiplexování, kódování ap zde jsou potom v maximální možné míře realizovány softwarovým procesingem. Potřebný software je stahován přes rádiové rozhraní ze sítě, a to na určitém přiřazeném logickém kanálu; lze ho také uložit v kartě SIM, spojené s mobilním terminálem.

Softwarové rádio - alternativní definice Definice SDR podle SDRF*: softwarově definované rádio SDR (Software Defined Radio) obsahuje rádiový vysílač a přijímač, jejichž frekvenční rozsah, typ modulace, výstupní výkon vysílače a případně i další pracovní parametry mohou být měněny prostřednictvím změn příslušného softwaru, bez jakýchkoliv změn v hardwarových komponentech, ovlivňujících rádiové vysílání (změny „post manufacturing“). Převod signálu DAC resp. ADC se zatím realizuje jak ve vysílači, tak v přijímači buď v základním pásmu, nebo v mezifrekvenci, tedy daleko od vysílací resp. přijímací antény. Postupně se však díky vývoji potřebných technologií bude přesouvat blíže k anténám. Technická definice SDR: softwarově definované rádio je zařízení, v jehož přijímači je vstupní signál po průchodu vstupními analogovými obvody v převodníku ADC digitalizován a dále zpracováván v digitálních procesorech. Digitalizace se obvykle realizuje po vstupní širokopásmové filtraci, nízkošumovém zesílení a frekvenční konverzi na nižší mezifrekvenci. Ve vysílači potom probíhají opačné procesy, tedy po digitálním zpracování signálu v základním pásmu se realizuje v převodníku DAC jeho digitalizace, po níž následuje frekvenční konverze nahoru a výkonové zesílení. Výsledné charakteristiky celého systému jsou definovány digitálním zpracováním signálu v softwarově řízených, flexibilních a rekonfigurovatelných funkčních blocích SDRF* = Software Defined Radio Forum (http://www.sdrforum.org.)

„Nejčistší“ softwarové rádio Instituce SDR: SDRF – Software Defined Radio Forum OMG – Object Mangement Group Osoby SDR: J. Mittola III, Z. Zvonar, W. Tuttlebee, L. Hanzo, G. Fettweis, M. Dillinger

„Reálné “ softwarové rádio

Obecný model softwarového rádia

Homodynní softwarový přijímač problém šumu 1/f a ss ofsetu vlivem vlastního směšování

Homodynní softwarový přijímač pro standard UMTS a jiné širokopásmové aplikace

Softwarový přijímač typu NZ IF pro standard GSM a jiné úzkopásmové aplikace

Frekvenční relace a polyfázový filtr v přijímači GSM v sofwarové koncepci (detaily)

Vliv chlazení softwarového přijímače na jeho parametry

Moderní koncepce mobilní stanice pro celulární systémy GSM/GPRS/EDGE Power Amplifier Crossconnect Transceiver

Základní parametry převodníků ADC

Digitální funkční bloky, používané v softwarovém rádiu DSP – Digital Signal Processor; GPP – General Purpose Processor FPGA – Field Programmable Gate Array; ASIC - Application Specified Integrated Circuit Porovnání základních parametrů digitálních funkčních bloků, používaných při implementaci softwarového rádia

Kognitivní rádio SSCR- prostředek k optimálnímu využívání spektra (defince IEEE) Kognitivní rádio CR (Cognitive radio) je původně definováno jako inteligentní rádiový systém (Tx/Rx), který plynule a zcela automaticky skanuje rádiové spektrum. Zjistí-li, že určitý konkrétní segment tohoto spektra je právě méně využíván, než segment jím obsazený, velmi rychle do něho "přeskočí" a v případě potřeby ho opět opustí. Tím přispívá k rovnoměrnějšímu využití nedostatkového frekvenčního spektra a v důsledku toho i k podstatnému snížení interferencí a tedy také ke zvýšení propustnosti daného systému, a to při zachované kvalitě služeb QoS. Toto původní CR se dnes označuje jako kognitivní rádio se snímáním spektra SSCR (Spectrum Sensing Cognitive Radio). Postupně by se však měly zahrnovat do plynulého monitorování a následné optimalizace i další parametry rádiového přenosu. Alternativní definice: ... cognitive radio is even smarter than SDR. CR "is a radio that's aware of and can sense its environment; learn from its environment; and perform functions for its user that best serve its user," said Bruce Fette, technical committee chairman of the SDR Forum. ... natural extension of SDR concept- adaptive software radio (J. Mittola III) ... frequency agile radio ... smart radio

Snímek totálního frekvenčního spektra v pásmu 0 - 4 GHz San Diego, at 12.00

Provozní zatížení (využití spektra) systému GSM během denní doby 0:00 - 24:00 hod

Hlavní atributy kognitivního rádia CR