SDR(소프트웨어 정의 라디오)은 무선 통신 분야에서 가장 중요한 변화 중 하나입니다. 기존 라디오는 필터링, 믹싱 및 변조를 위해 고정 아날로그 회로에 의존하는 반면, SDR은 대부분의 처리 작업을 디지털 영역으로 전환하므로 다릅니다. 하드웨어 중심 기능을 소프트웨어 기반 알고리즘으로 대체함으로써 SDR은 비교할 수 없는 유연성을 확보하여 설계자가 하드웨어를 재설계할 필요 없이 기능을 업그레이드하고, 새로운 프로토콜에 적응하고, 시스템 수명주기를 연장할 수 있습니다.
이러한 신속한 재구성 기능 덕분에 SDR은 국방 시스템, 항공우주부터 5G 인프라, 위성 통신, 전자 테스트 장비에 이르기까지 광범위한 응용 분야에서 없어서는 안될 필수 요소입니다.
SDR과 기존 무선 시스템의 차이점은 무엇입니까
기존 RF 수신기에서는 대부분의 작업이 아날로그 구성 요소에 의해 수행됩니다. 믹서는 입력 신호를 하향 변환하고, 필터는 스펙트럼을 형성하며, 변조기 또는 복조기는 정보를 복구합니다. 이 시뮬레이션 체인은 유연성이 없고 잡음에 취약하므로 각각의 새로운 주파수 대역 또는 표준에 대해 재설계가 필요합니다.
이와 대조적으로 SDR은 아날로그 프런트 엔드를 최소한으로 최소화합니다. 일반적으로 안테나와 기본 RF 프런트 엔드 회로만 해당됩니다(그림 1). 입력 파형이 아날로그-디지털 변환기(ADC)에 의해 디지털화된 후, 과도한 작업량은 소프트웨어에 의해 완료됩니다. 변조, 복조, 채널 필터링, 오류 정정 및 디코딩은 모두 디지털 방식으로 수행됩니다. 마찬가지로 전송 프로세스 중에 디지털-아날로그 변환기(DAC)는 처리된 데이터를 다시 RF 신호로 변환하며, 이 신호도 소프트웨어 루틴에 의해 제어됩니다.
기본 SDR 프로세스 그림
그림 1: 기본 SDR 프로세스. (이미지 출처: 아이웨이브 글로벌)
이러한 변화는 엄청난 유연성을 제공합니다. 동일한 무선 하드웨어가 오늘은 Wi-Fi, 내일은 5G 주파수 대역을 지원하고 내일 모레는 전술적 통신을 안전하게 지원할 수 있습니다. 이 모든 것이 소프트웨어 업데이트만으로 가능합니다.
RFSoC: SDR을 위한 이상적인 플랫폼
고성능 SDR을 구축하려면 초고속 변환기, 강력한 처리 구조, 짧은 대기 시간 데이터 채널이 필요합니다. AMD의 Zynq ™ UltraScale+ ™ RFSoC 시리즈는 다음 장치를 통합하여 이러한 요구 사항을 충족합니다.
멀티 기가비트 샘플링 RF-ADC 및 RF-DAC
실시간 DSP용 FPGA 프로그래밍 가능 논리 장치
소프트웨어 제어 ® 프로세서용 임베디드 암
고속 메모리 및 트랜시버 인터페이스
RFSoC는 이전에 필요했던 여러 개별 장치를 단일 장치에 통합하여 회로 기판 설계를 크게 단순화합니다. 이러한 통합은 전력 소비를 줄이고 대기 시간을 줄이며 신호 무결성을 향상시킵니다. 매우 높은 타이밍 정확도와 성능이 필요한 실시간 RF 애플리케이션의 경우 RFSoC는 대기 시간이 매우 짧고 동기화가 긴밀한 단일 칩 솔루션을 제공할 수 있습니다.
직접 RF 샘플링의 힘
RFSoC의 결정적인 장점 중 하나는 여러 GSPS 샘플링 속도를 지원하는 능력입니다. RF-ADC는 RF 주파수 신호를 직접 캡처할 수 있는 반면, RF-DAC는 중간 하향 변환 단계에 의존하지 않고 초광대역 출력을 생성할 수 있습니다.
이를 통해 2.4GHz Wi-Fi, 약 3.5GHz의 5G 새로운 라디오, 800MHz~1.8GHz의 셀룰러 주파수와 같은 표준을 모두 직접 디지털화하고 처리할 수 있는 "거의 완전한 디지털" 라디오 랙을 구축할 수 있습니다. 이와 대조적으로 기존의 많은 SDR 플랫폼은 수십 또는 수백 MHz의 샘플링 속도로 제한되어 있으므로 신호를 중간 주파수로 이동하기 위해 아날로그 믹서에 의존합니다.