Hardware de radio definido por software

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La mayoría de los periféricos de radio definidos por software incluyen un FPGA. Al diseñar un periférico SDR, me gustaría saber si es posible diseñar un periférico de hardware SDR compatible con radio GNU sin ningún FPGA. es decir, enviar directamente la salida de los ADC a una PC a través de USB. Si es posible, creo que MiinteréseneliminarlosFPGA(aalgúnotrocosto)esporquelasoldaduraconFPGA,eldiseñoesunprocesodifícilquenoesexplicadoadecuadamenteporlamayoríadelosproveedores.Sihayalgunaformadeeliminarlosdemidiseño,serágenial.Miinterésesdiseñaralgosimilara esto .

En la imagen anterior que encontré en TI, ¿es posible que conectemos directamente la salida del ADC al PC a través de algún tipo de conexión USB? Quizás, la transmisión también es posible de esta manera.

También me gustaría saber el (los) propósito (s) exacto (s) de usar los FPGA en los diseños de periféricos SDR. Estoy seguro de que puede haber muchos. Pero me gustaría saber los más imperativos.

ACTUALIZACIÓN:

Como lo sugiere Neil_UK en la sección de respuestas, si la limitación no es poder transmitir las muestras de ADC sin procesar a través de una interfaz USB a la PC debido a la lentitud en la velocidad de USB, ¿cuál sería el mayor ancho de banda práctico que podríamos tener? en un sistema que conecta directamente el ADC a un USB? Tal vez un USB 3.0? ¿Es solo el ancho de banda que estará limitado por esta decisión? ¿Qué otras características fundamentales desaparecerían si los SDR se diseñaran de esta manera? (siempre que no sea necesario para operar con señales, por ejemplo, demodularlas)

    
pregunta Dina

5 respuestas

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Nota: vamos a simplificar en exceso el hardware de SDR para la ilustración en esta respuesta

ADC - > PC es (una de) las funciones del FPGA

El FPGA cumple diferentes funciones en diferentes diseños de SDR, pero uno de sus propósitos principales es "simplemente conectar el ADC a la PC". Creo que no aprecia completamente el proceso de mover datos a través del bus serie universal (USB) y el proceso de captura de la señal de radio.

Los SDR normalmente requieren al menos dos flujos ADC (captura en cuadratura después de conversión descendente) y generalmente tienen múltiples canales en cuadratura para hacer cosas avanzadas como MIMO, RADAR / formación de haz, etc ...

El FPGA es necesario para multiplexar los flujos de datos digitales que salen de los diversos ADC, para formatear los datos de una manera compatible con USB (y en última instancia para gnuRadio), y para recibir información de control desde el PC / gnuRadio y para efectuar los diversos cambios. a los componentes de ADC y de conversión descendente.

Sin el FPGA, tendría que implementar estas funciones con otro hardware y su diseño terminaría siendo mucho más complejo, en lugar de la simplicidad que busca. Los diseños de SDR han evolucionado a su estado actual y tienen un costo mucho más bajo / más simple hoy que en años anteriores.

Ejemplos

Algunos productos SDR comunes de Ettus y Pervices Devices ilustran la naturaleza central de la lógica de cola del FPGA en estas arquitecturas. Tenga en cuenta la ubicación del FPGA entre los convertidores analógicos de alta velocidad y las interfaces de datos externos relevantes.

    
respondido por el DrFriedParts
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Velocidad de datos = > ancho de banda.

USB manejará solo una velocidad de datos limitada, y todo el ancho de banda digitalizado tendría que caber en este canal.

Con un FPGA en el extremo remoto, puede reducir el ancho de banda digitalizado hasta el ancho de banda del canal real, que podría ser uno o dos órdenes de magnitud más pequeño, y enviarlo por USB. Podría ir más allá y demodular los datos, para otro orden o dos de reducción de velocidad de datos.

    
respondido por el Neil_UK
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Sí, es posible, esto es lo que hacen los receptores DVB. También puede hacer un diseño USB 3.0, por ejemplo. basados en el EZ-USB FX3 , estos pueden conectarse a los ADC y DAC fácilmente, y el firmware simplemente configura un conducto entre un punto final masivo y los periféricos.

La desventaja de esto es que los datos están completamente sin procesar en ese momento. Necesita al menos la corrección de la desviación de CC por ADC y la compensación de la forma del filtro de aliasing. Implementar esto en el software consumirá bastante tiempo de CPU. Al mismo tiempo, el costo adicional del FPGA no es tan grande en comparación con las partes analógicas.

    
respondido por el Simon Richter
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Su propuesta de una radio definida por software que consiste en un front-end de convertidor analógico a digital, alimentar una PC (lenta) es posible, pero no práctica.
La velocidad a la que la PC puede procesar muestras establece la velocidad de muestreo de ADC. Para mucho trabajo de radio, esta frecuencia sería relativamente baja, lo que requeriría que el ADC no muestree su voltaje de entrada.
Para evitar el aliasing, un filtro de paso de banda análogo de banda estrecha debe preceder al ADC. Además, el ADC requeriría un muestreador de alto rendimiento en su parte frontal. Estos dos requisitos hacen que el esquema sea poco práctico.

    
respondido por el glen_geek
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Busque los kits de SDR "soft rock".

Limitado a HF, estos programan un oscilador (si570) para mezclar el canal deseado hasta el rango de audio. Luego capturan los datos usando una tarjeta de sonido de computadora.

La calidad depende de la tarjeta de sonido que utilice. Hay tarjetas de sonido externas basadas en USB que puede usar con el kit, que pueden dar mejores resultados que la tarjeta de sonido incorporada de [por ejemplo] una computadora portátil barata.

Enlaces:

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respondido por el Alan Campbell

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