1.2.3 Аппаратная часть
Основные элементы SDR — АЦП, ЦАП и сигнальные процессоры DSP.
Наряду со скоростью преобразования важный фактор — быстродействие процессора, который должен успевать обрабатывать данные. По большому счету вместо сигнального процессора можно использовать процессор общего назначения. Однако не всегда его использование будет оптимально, поскольку встречаются алгоритмы, для реализации которых требуются специализированные функции.
Другой подход — использовать заказной сигнальный процессор, имеющий специальную архитектуру, встроенную память и набор арифметико-логических инструкций, благодаря которым его быстродействие будет максимально высоким.
Все чаще DSP реализуются на матрицах FPGA. Такие функции как быстрое преобразование Фурье могут быть выполнены с помощью цифровых логических схем и легко реализуются на FPGA. Поскольку стоимость матрицы постоянно снижается, они приобретают все большую привлекательность в качестве замены сигнальным процессорам.
Еще один вариант — логические элементы с жесткими соединениями, которые можно использовать для реализации функций, не требующих гибкости программирования, таких как протоколы связи. Логические схемы имеют высокое быстродействие и малое потребление, занимают немного места на кристалле. Такие логические блоки часто называют аппаратными ускорителями.
1.2.5 USRP B210 Ettus Research
USRP (Universal Software Radio Periphera) - универсальная программируемая платформа для создания радиосистем[ CITATION 2 \l 1049 ]. Представляет собой линейку программно-конфигурируемых радиостанций, разработанных фирмой Ettus Research и National Instruments.
USRP B210 Ettus Research представляет собой подключаемую к компьютеру плату-радиомодуль (рис. 1.21) и выполняет функции аппаратной части модели приемопередатчика, выполненного по технологии SDR. USRP B210 Ettus Research позволяет экспериментировать с большим набором сигналов включая, TV трансляцию, сотовую связь, Wi-Fi, и многое другое.
USRP B210 имеет два приемных и два передающих канала (2 TX & 2 RX), поддерживает полный дуплекс и полудуплекс, полностью когерентное 2x2 MIMO. USRP B210 построена на основе большой программируемой пользователем вентильной матрице FPGA Xilinx Spartan 6 XC6SLX150 c 150 тыс. логическими вентилями[ CITATION Ett \l 1049 ]. Имеет низкоуровневый интерфейс ввода-вывода прямого управления GPIO (General-purpose input/output), и включает в себя внешний источник питания. На обоих платах используются интегральные микросхемы Analog Devices RFIC позволяющие передавать сигнал в полосе пропускания до 56 МГц . Драйвер UHD написан открытым кодом. Это кроссплатформенный драйвер может работать с Windows, Linux, и MacOS. Это обеспечивает общий API, который используется несколькими платформами программного обеспечения, такой как GNU Radio.
Передача данных между USRP B210 и компьютером осуществляется по шине USB2.0 или USB 3.0.
Рисунок.1.21 - USRP B210
Рисунок 1.22 Архитектура USRP B210
Таблица1.9 Основные характеристики приведены в таблице:
Величина |
Значение |
Напряжение питания постоянного тока |
6 В |
Полоса пропускания |
до 56 МГЦ в режиме 1x1 до 30.72 МГЦ в режиме 2x2 |
Рабочий диапазон частот: |
70 МГц – 6 ГГц, |
Частота дискретизации АЦП (макс) ** |
61.44 МГц |
Разрядность АЦП |
12 бит |
Динамический диапазон АЦП |
78дБн |
Частота дискретизации ЦАП (макс) |
61.44 МГц |
Разрядность ЦАП |
12 бит |
Стабильность частоты |
±2.0 *10−6 |
Коэффициент шума приемника |
<8 дБ |
Габариты |
9.7x15.5x1.5 см |
Вес |
350 г |
** Максимальная частота дискретизации может зависеть от конфигурации компьютера.