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Teledyne e2v经过最新的微波数字转换器推进无线电软件化

过去的几十年里,无线电技术标准、相关应用和互联设备得到了爆炸式的发展,对数据带宽和吞吐量的要求越来越高。据统计,45亿因特网用户和迅速发展的物联网(IoT)变革对器件性能要求的年增长速度超过25%1,

曩昔的几十年里,无线电技能规范、相关运用和互联设备得到了爆破式的开展,对数据带宽和吞吐量的要求越来越高。据统计,45亿因特网用户和迅速开展的物联网(IoT)革新对器材功用要求的年增长速度超越25%1,这是一个巨大的应战。当今,跟着在家工作日益遍及,地上和空间通讯的要害根底设备已投入测验。

导语:

现在,要害的无线电频段资源缺少,无法满意需求。这意味着现代通讯网络需求找到更正确的办法以坚持数据的流转。一种有用的办法是分隔和重用名贵的射频频段,最大化其运用率。在曩昔的几年里,新建的根底设置已开端考虑到未来的需求。

现在因特网流量的增长量超越25%(CAGR),2020年每月超越200EB(EB=1018 字节或10TB),2022年估计到达每年4.2 ZB。(数据来历:Cisco 2019)

本文将评论一些未来电子数据交流的核心技能。在软件界说无线电/网络(SDR/SDN)中,软件技能是影响最大的要素。当今,业界普遍认为虚拟体系硬件以及将人工智能引进杂乱的操作流程,可完成最高的体系功率、运用率和动态灵敏度。听起来像是科幻小说?事实上,这种技能行将到来。

现在,无线网络现已非常杂乱,无法经过运用比如规划时刻服务计划或简略的通用规划等传统的办法优化。人们需求更智能、更高档的技能:例如认知无线电(CR) — 这种无线电能监测动态网络行为,辨认不同运用的需求,主动调整其物理层参数,使网络功用和服务质量(QoS)最大化。在许多状况下,不同的运用同享相同的无线通道和频段,难以一起满意不同的QoS规范。现在运用的根本操控架构无法一起平衡要害的功用参数需求,包含推迟、吞吐量、可靠性和适应力。若是考虑到不同的通讯需求,如低/高数据率、时刻要害/非时刻要害信号等,则愈加难以完成。

软件化是一种可行的处理计划。软件化做为一种相对较新的术语,是指运用算法处理之前由硬件处理的通讯问题。为了完成软件化,未来的体系会逐步虚拟化和数字可控化。

软件化怎么影响网络规划和规划?

有如下两种状况:

●   SDR:经过认知无线电技能,越来越多的运用可运用软件完成调制、纠错乃至载波频率和通道带宽,以满意动态运转的需求。运用波束成型、相控阵天线以及快速载波跳频可进一步增强SDR的功用。

●    SDN:操控平面和数据平面的硬件相互解耦,操控集中化,并从具体运用中笼统出根底规划。

1 参阅Cisco体系数据

迈向软件化:

欧盟地平线2020计划猜测了下一代因特网(NGI)的应战,并在2018年末发布了网络世界2020评论文档《NGI的智能网络2》。这篇具体的文档评论了根据软件化的下一代网络建造的多种应战,特别是SDR和SDN。

这篇文档概述了研讨和开展的范畴,并介绍了当今网络根底设备的状况。果然如此,今日工程师和群众最熟知的应战是数据安全和个人隐私。考虑到物理网(IoT)对今日的工业4.0革新的影响,越来越多的设备经过网络互连,服务规划是另一个重要的应战。

体系越来越杂乱,需支撑数据量剪切和越来越大的容量,还有各种不同的通讯技能(无线规范、光学互连、卫星通讯)以及很多的用户和服务提供商。难怪现在咱们等待新的人工智能和机器学习处理计划能将上述的需求一起满意,这需求一起平衡集中和涣散的数据办法,如同步进行云核算、雾核算和边际核算。

进步射频灵敏度:

Teledyne e2v是一家总部在法国格勒诺布尔的公司,专业从事微波技能的研制。早在榜首款军用雷达创造的时分,Teledyne e2v就进入了微波的范畴。70多年前,Teledyne e2v已开端规划行波管和闸流管体系。

1995年,Teledyne e2v研制了榜首代宽带数据转化器,包含模数转化器和数模转化器芯片(ADC和DAC),为进步射频体系的灵敏度和灵活性做出了巨大奉献。

这些器材支撑高频模仿射频信号,并将其下变频/上变频至数字域。它们是数字操控射频无线电体系的要害器材,可进步下一代通讯设备的操控灵活性。

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无线电软件化是什么?

无线电软件化是经过运用算法完成可编程、可重复装备的无线电通讯通道或体系。这些无线电可以使软件界说无线电(SDR),乃至是认知无线电(CR),即可以辨认本地射频环境并设置其物理层参数(载波频率、调制形式等)以最大化频谱容量运用率的无线电。

跟着曩昔10年数字电子技能的开展,呈现了越来越多的杂乱灵敏无线电体系和相关的运用,如行将到来的5G移动无线终端。可是,若不细心规划、规划网络体系,则难以确保未来通讯体系的流通度。要害的数据需求在机器和机器(M2M)之间交流,如主动售货机网络以及主动驾驶和交通管理体系等,使得体系对吞吐量和推迟的压力越来越大。

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a) 传统的单级外差式无线电,需下混频器

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b) 运用ADC内部采样信号混叠的直接转化体系

图为简化的接纳端信号链路

运用数学增强现代通讯体系的灵敏度和灵活性

多年来,采样定理、傅里叶变换和卷积等数学理论对通讯体系的开展做出了很大奉献。当在无线电体系中运用

数据转化器时,用户将得到更多的便当。

图1中可显着看出转化器和数字信号处理对接纳途径的影响。 今世的外差式规划(图1a)需求运用一个模仿下混频器,将接纳的信号转化到ADC的第二奈奎斯特域。

而在直接射频处理架构中(图1b),ADC运用信号混叠直接完成榜首级下变频。在ADC之后的下变频运用DSP内部的不同的数字操控振荡器确定到特定的载波信号。

终究,这种先进的数字办法运用于高灵活性的接纳体系中,用于处理多个通道,并由数字域变量界说(图2)。这是一种简略的优化认知无线电的计划。

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图 2 – 在增强型SDR中,数字操控振荡器可调理任何数量的独立通道

接纳端射频欠采样

在采样体系里,奈奎斯特-香农采样定理规则了模仿数字转化器以采样率2B采样最大带宽为B的信号时,可在数字域复原原始的信号。 经过运用带通滤波器,则有或许运用欠采样直接将超越带宽约束的高奈奎斯特域的射频信号下变频至其基带频谱规模(图2)。欠采样需运用ADC前端的采样坚持放大器(TH)。

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