Программируемое радио. Основные определения

Литература:
1. Скляр Б., «Цифровая связь. Теоретические основы и практическое применение», «Вильямс», Москва, Санкт-Петербург, Киев, 2003.
2. Гольденберг Л.М., Матюшкин Б.Д., Поляк М.Н., «Цифровая обработка сигналов», «Радио и связь», Москва, 1990.
3. Максфилд К., «Проектирование на ПЛИС. Архитектура, средства и методы», «Додэка-ХХI», Москва, 2007.
4. «IEEE 1012 Standard for Software Verification and Validation», IEEE, New York, 2005.
5. Tuttlebee W., «software defined radio. Enabling technology», WILEY, New York, 2002.
1

Содержание курса:
2
Введение в ПОР.
Основные теоретические вопросы проектирования ПОР.
Реализация на жесткой и программируемой логике.
Программируемое радио.

Основные определения
4
III. Программируемое радио.
Многорежимное ПОР (Multimode) -> несколько стандартов связи.
Многодиапазонное ПОР (Multiband) -> несколько частотных диапазонов.
Radio Front End –аналоговая обработка.
Radio Back End – аппаратура для связи аналоговой и цифровой частей.
Digital Front End – аппаратная реализация алгоритмов ЦОС для сигналов на выходе.

Основные характеристики входного сигнала
6
III. Программируемое радио.
Действительный сигнал
Низкая мощность – до -107 дБм
Большой динамический диапазон – до 15 дБм
Узкополосный спектр с несущими частотами от 0.8 до 6 ГГц.
Основные характеристики выходного сигнала для цифровой части
Комплексный сигнал (I/Q – компоненты)
Полоса сигнала до 40 МГц

Требования к ВЧ-части приемника
7
III. Программируемое радио.
Сигнал должен находиться выше шумов для обеспечения хорошей BER
Высокомощные сигналы не должны перегружать компоненты приемника
Высокомощные сигналы в соседних каналах не должны влиять на производительность
Возможность реализовать алгоритм в виде интегрированной схемы с минимальным количеством компонентов
Низкое энергопотребление

Прямой перенос (Direct Conversion)
8
III. Программируемое радио.
Преимущества:
Низкая сложность
Подходит для реализации на ИС
Простые требования к фильтрам
Подавление зеркального канала сделать проще

Прямой перенос (Direct Conversion)
9
III. Программируемое радио.
Недостатки:
Требуется генератор частоты, компоненты которого аккуратно сбалансированы по амплитуде и фазе во всей области частот приемника.
Сигналы на смесителях должны быть сбалансированы и работать в достаточно широком частотном диапазоне.
Протекание составляющий генератора через смеситель и МШУ будет излучаться с антенны и отражаться обратно в приемник. Этот сигнал будет варьироваться в зависимости от характеристик среды, где установлена антенна. Этот изменяющийся во времени сдвиг постоянной составляющей (DC offset) вызванный самосмешиванием (self-mixing) является проблемой.
Большая часть усиления приходится на 1 частотный диапазон, создавая потенциал для нестабильности.

10
III. Программируемое радио.
Супергетеродинный приемник (Superheterodyne receiver; Multiple Conversion)
Преимущества:
Хорошая избирательность
Усиление разделено между несколькими компонентами, работающими в разных частотных диапазонах
Перенос с несущей осуществляется на некоторую фиксированную частоту. Сбалансированные сигналы требуется обеспечивать только для этой фиксированной частоты.

Супергетеродинный приемник (Superheterodyne receiver; Multiple Conversion)
11
III. Программируемое радио.
Недостатки:
Высокая сложность
Может понадобиться несколько сигналов генераторов
Требуются специализированные ППФ.

Архитектура с низкой ПЧ (Low IF Architecture)
12
III. Программируемое радио.
Преимущества:
Проблемы постоянной составляющей схемы с прямым переносом решаются, сохраняя большинство преимуществ этой схемы.
Меньшая сложность, чем супергетеродинный приемник, но большая, чем схема с прямым переносом
Недостатки:
Требуется лучшее подавление зеркального канала, чем в схеме с прямым переносом.

Фильтры передатчика и приемника.
14
III. Программируемое радио.

Прямой перенос в передатчике.
15
III. Программируемое радио.
Преимущества:
Низкая сложность
Подходит для реализации на ИС
Простые требования к фильтрам
Проблемы связанные с зеркальным каналом решать проще, чем в других схемах

Прямой перенос в передатчике.
16
III. Программируемое радио.
Недостатки:
Сигналы на смесителях должны быть сбалансированы и работать в достаточно широком частотном диапазоне.
Смесители должны работать в широком диапазоне частот
Необходимы схемы линеаризации усилителя, работающие в широком диапазоне частот.
Утечка с генератора через смеситель будет излучаться с антенны.

Множественный перенос в передатчике.
17
III. Программируемое радио.
Преимущества:
Перенос на несущую осуществляется с некоторой фиксированной частоты.
Сбалансированные сигналы требуется обеспечивать только для этой фиксированной частоты.

Множественный перенос в передатчике.
18
III. Программируемое радио.
Недостатки:
Высокая сложность
Может понадобиться несколько сигналов генераторов
Требуются специализированные ППФ.

Многомерная модель ПОР.
3
III. Программируемое радио.

Определения.
3
III. Программируемое радио.
ПОР – программно-определяемое радио (SDR)
КР – когнитивное радио (CR)
Congnition – познавание (распознавание, измерение)
Sensing – считывание (измерение)

Телевизионные диапазоны.
3
III. Программируемое радио.

Spectrum sensing
3
III. Программируемое радио.

Spectrum sensing (измерение, распознавание спектра)
3
III. Программируемое радио.

Sensing-understanding-action
3
III. Программируемое радио.

Full Cognitive Radio
3
III. Программируемое радио.

Full Cognitive Radio
3
III. Программируемое радио.

IEEE 802.11 и OFDM
3
III. Программируемое радио.

IEEE 802.11 и OFDM
3
III. Программируемое радио.

LTE
3
III. Программируемое радио.

OFDMA и SC-FDMA
3
III. Программируемое радио.

Downlink Resource Grid
3
III. Программируемое радио.

Uplink Resource Grid
3
III. Программируемое радио.