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Teledyne e2v通过最新的微波数字转换器推动无线电软件化

—— 关键词:QoS,M2M,TH,SDR,ADC,AFE,CAGR
作者:Teledyne e2v时间:2020-05-26来源:电子产品世界收藏

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,这是一个巨大的挑战。当今,随着在家办公日益普及,地面和空间通讯的关键基础设施已投入测试。

本文引用地址:500万彩票网http://www.dzszp.com/article/202005/413487.htm

导言:

500万彩票网目前,关键的无线电频段资源短缺,无法满足需要。这意味着现代通讯网络需要找到更明智的方式以保持数据的流通。一种有效的方式是分隔和重用宝贵的射频频段,最大化其利用率。在过去的几年里,新建的基础设置已开始考虑到未来的需要。

目前因特网流量的增长量超过25%(CAGR),2020年每月超过200EB(EB=1018 字节或10TB),2022年预计达到每年4.2 ZB。(数据来源:Cisco 2019)

本文将讨论一些未来电子数据交换的核心技术。在软件定义无线电/网络(SDR/SDN)中,软件技术是影响最大的因素。当今,业内普遍认为虚拟系统硬件以及将人工智能引入复杂的操作流程,可实现最高的系统效率、利用率和动态敏捷度。听起来像是科幻小说?事实上,这种技术即将到来。

如今,无线网络已经非常复杂,无法通过使用诸如设计时间服务计划或简单的通用设计等传统的方法优化。人们需要更智能、更高级的技术:例如认知无线电() — 这种无线电能监测动态网络行为,识别不同应用的需求,自动调整其物理层参数,使网络性能和服务质量(QoS)最大化。在许多情况下,不同的应用共享相同的无线通道和频段,难以同时满足不同的QoS标准。现在使用的基本控制架构无法同时平衡关键的功能参数需求,包括延迟、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、时间关键/非时间关键信号等,则更加难以实现。

软件化是一种可行的解决方案。软件化做为一种相对较新的术语,是指利用算法解决之前由硬件解决的通信问题。为了实现软件化,未来的系统会逐渐虚拟化和数字可控化。

软件化如何影响网络设计和规划?

有如下两种情况:

●   SDR:通过认知无线电技术,越来越多的应用可使用软件实现调制、纠错甚至载波频率和通道带宽,以满足动态运行的需要。使用波束成型、相控阵天线以及快速载波跳频可进一步增强SDR的性能。

●    SDN:控制平面和数据平面的硬件互相解耦,控制集中化,并从具体应用中抽象出基础设计。

1 参考Cisco系统数据

迈向软件化:

欧盟地平线2020计划预测了下一代因特网()的挑战,并在2018年底发布了网络世界2020讨论文档《的智能网络2500万彩票网》。这篇详细的文档讨论了基于软件化的下一代网络建设的多种挑战,特别是SDR和SDN。

这篇文档概述了研究和发展的领域,并介绍了当今网络基础设施的情况。不出所料,今天工程师和大众最熟知的挑战是数据安全和个人隐私。考虑到物理网(IoT)对今天的工业4.0革命的影响,越来越多的设备通过网络互连,服务规划是另一个重要的挑战。

系统越来越复杂,需支持数据量剪切和越来越大的容量,还有各种不同的通讯技术(无线标准、光学互连、卫星通讯)以及众多的用户和服务提供商。难怪现在我们期待新的人工智能和机器学习解决方案能将上述的需求一并满足,这需要同时平衡集中和分散的数据方法,如同步进行云计算、雾计算和边缘计算。

提高射频敏捷度:

Teledyne e2v是一家总部在法国格勒诺布尔的公司,专业从事微波技术的研发。早在第一款军用雷达发明的时候,Teledyne e2v就涉足了微波的领域。70多年前,Teledyne e2v已开始设计行波管和闸流管系统。

1995年,Teledyne e2v研发了第一代宽带数据转换器,包括模数转换器和数模转换器芯片(ADC和DAC),为提高射频系统的敏捷度和灵活性做出了巨大贡献。

这些器件支持高频模拟射频信号,并将其下变频/上变频至数字域。它们是数字控制射频无线电系统的关键器件,可提高下一代通讯设施的控制灵活性。

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无线电软件化是什么?

无线电软件化是通过应用算法实现可编程、可重复配置的无线电通信通道或系统。这些无线电可以使软件定义无线电(SDR),甚至是认知无线电(),即能够识别本地射频环境并设置其物理层参数(载波频率、调制模式等)以最大化频谱容量利用率的无线电。

随着过去10年数字电子技术的发展,出现了越来越多的复杂敏捷无线电系统和相关的应用,如即将到来的5G移动无线终端。但是,若不仔细规划、设计网络系统,则难以保证未来通讯系统的流畅度。关键的数据需要在机器和机器(M2M)之间交换,如自动售货机网络以及自动驾驶和交通管理系统等,使得系统对吞吐量和延迟的压力越来越大。

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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) 利用ADC内部采样信号混叠的直接转换系统

图为简化的接收端信号链路

利用数学增强现代通讯系统的敏捷度和灵活性

多年来,采样定理、傅里叶变换和卷积等数学理论对通讯系统的发展做出了很大贡献。当在无线电系统中应用

数据转换器时,用户将得到更多的便利。

图1中可明显看出转换器和数字信号处理对接收路径的影响。 当代的外差式设计(图1a)需要使用一个模拟下混频器,将接收的信号转换到ADC的第二奈奎斯特域。

而在直接射频处理架构中(图1b),ADC利用信号混叠直接实现第一级下变频。在ADC之后的下变频使用DSP内部的不同的数字控制振荡器锁定到特定的载波信号。

最终,这种先进的数字方法应用于高灵活性的接收系统中,用于处理多个通道,并由数字域变量定义(图2)。这是一种简单的优化认知无线电的方案。

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图 2 - 在增强型SDR中,数字控制振荡器可调节任何数量的独立通道

接收端射频欠采样

在采样系统里,奈奎斯特-香农采样定理规定了模拟数字转换器以采样率2B采样最大带宽为B的信号时,可在数字域还原原始的信号。 通过使用带通滤波器,则有可能使用欠采样直接将超过带宽限制的高奈奎斯特域的射频信号下变频至其基带频谱范围(图2)。欠采样需使用ADC前端的采样保持放大器(TH)。


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关键词: GAGR CR NGI

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