Rádiové vysílače a přijímače

Prezentace na téma: "Rádiové vysílače a přijímače"— Transkript prezentace:

1 Rádiové vysílače a přijímače
Vývoj -softwarové rádio

2 Obecné Shannonovo schéma digitálního rádiového komunikačního systému

3 Reálné schéma digitálního rádiového komunikačního systému

4 Základní koncepce rádiových přijímačů přijímače bez přeměny frekvence

5 Základní koncepce rádiových přijímačů přijímače s přeměnou frekvence

6 Systémové parametry radiokomunikačních funkčních bloků

7 Šumový činitel a Friisův vzorec

8 Přehled zkreslení

9 Intermodulační složky 2. a 3. řádu

10 Určení systémových parametrů vícestupňové kaskády

11 Vývoj architektury rádiových přijímačů, směřující k reálné softwarové koncepci

12 Kvadraturní varianta superheterodynu

13 Popis různých architektur rádiových přijímačů

14 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.

15 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 (

16 „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

17 „Reálné “ softwarové rádio

18 Obecný model softwarového rádia

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

20 Homodynní softwarový přijímač pro standard UMTS a jiné širokopásmové aplikace

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

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

23 Vliv chlazení softwarového přijímače na jeho parametry

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

25 Základní parametry převodníků ADC

26 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

27 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

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

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

30 Hlavní atributy kognitivního rádia CR