Software Radio (SDR) es uno de los cambios más importantes en el campo de las comunicaciones inalámbricas. A diferencia de las radios tradicionales, que dependen de circuitos analógicos fijos para filtrado, mezcla y modulación, SDR transfiere la mayor parte del procesamiento al dominio digital. Al reemplazar las funciones centradas en el hardware con algoritmos basados en software, SDR proporciona una flexibilidad inigualable que permite a los diseñadores actualizar las capacidades, adaptarse a nuevos protocolos y extender el ciclo de vida del sistema sin rediseñar el hardware.
Esta rápida capacidad de reconfiguración hace que SDR sea indispensable para una amplia gama de aplicaciones, desde sistemas de defensa y aeroespaciales hasta infraestructura 5G, comunicaciones por satélite y equipos de prueba electrónicos.
¿En qué se diferencia SDR de los sistemas de radio tradicionales?
En los receptores de RF tradicionales, la mayor parte del trabajo lo realizan componentes analógicos: el mezclador convierte la señal de entrada, el filtro remodela el espectro y el modulador o demodulador recupera la información. Este enlace analógico es inflexible y susceptible al ruido y necesita ser rediseñado para cada nueva banda o estándar.
Por el contrario, SDR minimiza el front-end analógico: generalmente solo la antena y los circuitos frontales de RF básicos (Figura 1). La forma de onda de entrada se digitaliza mediante el convertidor analógico a digital (ADC) y el software completa el trabajo pesado. La modulación, demodulación, filtrado de canales, corrección de errores y decodificación se realizan de forma digital. De manera similar, durante la transmisión, el convertidor digital a analógico (DAC) convierte los datos procesados nuevamente en la señal de RF, que también está controlada por la rutina del software.
Imagen básica del proceso DEG
Figura 1: Proceso básico de DEG. Fuente de la imagen: iWave Global)
Este cambio genera una enorme flexibilidad: el mismo hardware de radio puede admitir Wi-Fi hoy, 5G mañana y comunicaciones tácticas seguras mañana, todo con actualizaciones de software.
RFSoC: plataforma ideal para SDR
La construcción de SDR de alto rendimiento requiere un convertidor ultrarrápido, una estructura de procesamiento potente y un canal de datos de bajo retardo. Zynq para AMD ™ UltraScale+ ™ La familia RFSoC cumple con estos requisitos integrando los siguientes equipos:
Muestreo multigigabit RF-ADC y RF-DAC
Dispositivo lógico programable FPGA para DSP en tiempo real
Brazo integrado para procesador Software Control®
Memoria de alta velocidad e interfaz de transceptor
RFSoC integra múltiples dispositivos discretos que antes se requerían en un solo dispositivo, lo que simplifica enormemente el diseño de la placa de circuito. Esta integración reduce el consumo de energía, reduce la latencia y mejora la integridad de la señal. Para aplicaciones de RF en tiempo real con requisitos de rendimiento y precisión de sincronización muy altos, RFSoC ofrece una solución de una sola pieza con latencia ultrabaja y sincronización estrecha.
Poder del muestreo de RF directo
Una de las ventajas decisivas de RFSoC es su capacidad para admitir múltiples frecuencias de muestreo GSPS. Su RF-ADC puede capturar directamente la señal de frecuencia RF, mientras que RF-DAC puede generar una salida de banda ultra ancha, y ambos no dependen de la etapa intermedia de conversión descendente.
Esto permite crear racks de radio "prácticamente totalmente digitales", de modo que estándares como Wi-Fi de 2,4 GHz, nuevas radios 5G de alrededor de 3,5 GHz y bandas celulares de 800 MHz a 1,8 GHz se puedan digitalizar y procesar directamente. Por el contrario, muchas plataformas SDR disponibles en el mercado están limitadas a frecuencias de muestreo de docenas o cientos de MHz y, por lo tanto, dependen de mezcladores analógicos para bajar la señal a la frecuencia intermedia.
Al eliminar estos niveles analógicos, los SDR basados en RFSoC permiten una mayor fidelidad, una menor latencia y un diseño más compacto (Figura 2).