वायरलेस संचार के क्षेत्र में एक नई तकनीक के रूप में, सॉफ्टवेयर रेडियो (एसडीआर) अंदर और बाहर दोनों जगह अधिक से अधिक ध्यान आकर्षित कर रहा है। संचार के क्षेत्र में, यह डिजिटल प्रौद्योगिकी के अनुरूप प्रौद्योगिकी, मोबाइल संचार के लिए निश्चित संचार के बाद एक नई रेडियो संचार प्रणाली है। संचार प्रौद्योगिकी के विकास के साथ, विभिन्न मानक प्रकारों के अनुकूल उपकरणों ने अपनी मांग को तेजी से दिखाया है। पारंपरिक रेडियो सिस्टम की तुलना में, सॉफ़्टवेयर रेडियो सिस्टम में सामान्य संरचना, सॉफ़्टवेयर-आधारित फ़ंक्शंस और इंटरऑपरेबिलिटी जैसे लाभों की एक श्रृंखला होती है। .
Ⅰ. सॉफ्टवेयर रेडियो की उत्पत्ति और विकास
सॉफ्टवेयर रेडियो के उद्भव का कारण खाड़ी युद्ध से जुड़ा है। उस समय, संयुक्त राज्य अमेरिका के नेतृत्व में बहुराष्ट्रीय बलों ने विभिन्न मानकों के विभिन्न संचार उपकरणों का उपयोग किया, जिससे एक दूसरे के साथ संवाद करने में कठिनाई होती थी। उसके बाद, मई 1992 में, जियो मितोला ने पहली बार अमेरिकी संचार प्रणाली सम्मेलन में "सॉफ्टवेयर रेडियो" की अवधारणा का प्रस्ताव रखा। मूल विचार एक ही हार्डवेयर प्लेटफॉर्म के आधार पर सभी सामरिक रेडियो बनाना, विभिन्न प्रकार के रेडियो बनाने के लिए अलग-अलग सॉफ़्टवेयर स्थापित करना और विभिन्न प्रकार के कार्यों को पूरा करना है। तो इसमें सॉफ्टवेयर प्रोग्रामेबिलिटी है। इस अवधारणा ने दुनिया भर के देशों का ध्यान जल्दी से आकर्षित किया, क्योंकि सैन्य संचार में अब विश्वसनीयता, अंतर-क्षमता, लचीलेपन, एंटी-जैमिंग, उत्तरजीविता, गोपनीयता और रेडियो संचार प्रणालियों की सुरक्षा के लिए उच्च आवश्यकताएं हैं। अमेरिकी सेना और हेज़क्लटाइन ने "स्पीकेसी" (बात करने में आसान) नामक एक सॉफ्टवेयर रेडियो स्टेशन विकसित किया है, जो आमतौर पर अमेरिकी सेना द्वारा उपयोग किए जाने वाले बहु-बैंड और बहु-कार्यात्मक रेडियो प्लेटफॉर्म का एहसास करता है। 4 से अधिक विभिन्न मॉडुलन तरंग। इस रेडियो को एक एंटीना के साथ "हैंडहेल्ड कंप्यूटर" कहा जा सकता है जो आवाज और डेटा संचारित कर सकता है। संचार सेवाओं में आवाज, डेटा और वीडियो छवियां शामिल हैं।
वर्तमान में, नागरिक क्षेत्र में सॉफ्टवेयर रेडियो पर अधिक से अधिक ध्यान दिया गया है। मुख्य कारण यह है कि वर्तमान संचार प्रणाली के तकनीकी मानक विविध हैं, और विभिन्न तकनीकी मानकों और संबंधित प्रणालियों का एक-दूसरे के साथ संगत होना मुश्किल है, और इसे एकीकृत डिवाइस के साथ महसूस करना मुश्किल है। और तीसरी पीढ़ी के मोबाइल संचार प्रणाली में अभी भी एक मानक लड़ाई है, अगर सॉफ्टवेयर रेडियो का उपयोग विभिन्न मानकों के अनुकूल होने के लिए किया जाता है, तो यह एक व्यवहार्य तरीका है। दूसरी ओर, संचार प्रौद्योगिकी का विकास बहुत तेजी से हो रहा है, पुरानी प्रणाली में लगातार सुधार हो रहा है, और नई प्रणाली तेजी से उभर रही है। लोगों को एक सिस्टम अपग्रेड विधि की आवश्यकता है जो पुराने उपकरणों को पूरी तरह से समाप्त करने से अधिक किफायती हो, और सॉफ्टवेयर रेडियो की प्रोग्राम योग्यता बेहतर हो। इस आवश्यकता के अनुकूल।
Ⅱ. सॉफ्टवेयर रेडियो वास्तुकला
पारंपरिक एनालॉग रेडियो सिस्टम के रेडियो फ़्रीक्वेंसी पार्ट, अप/डाउन कन्वर्जन, फ़िल्टरिंग और बेसबैंड प्रोसेसिंग सभी एनालॉग मोड को अपनाते हैं, और एक निश्चित फ़्रीक्वेंसी बैंड और एक निश्चित मॉड्यूलेशन मोड की संचार प्रणाली एक विशेष हार्ड स्ट्रक्चर से मेल खाती है; जबकि डिजिटल रेडियो सिस्टम का कम आवृत्ति वाला हिस्सा डिजिटल सर्किट को अपनाता है (उदाहरण के लिए, स्थानीय थरथरानवाला एक डिजिटल आवृत्ति सिंथेसाइज़र, स्रोत कोडिंग और डिकोडिंग का उपयोग करता है, और मॉड्यूलेशन और डिमॉड्यूलेशन एक समर्पित चिप द्वारा पूरा किया जाता है), लेकिन इसकी रेडियो आवृत्ति और मध्यवर्ती आवृत्ति भागों अभी भी एनालॉग सर्किट से अविभाज्य हैं। पारंपरिक रेडियो सिस्टम की तुलना में, सॉफ्टवेयर रेडियो सिस्टम के ए/डी/ए रूपांतरण को मध्यवर्ती आवृत्ति में ले जाया जाता है, और जितना संभव हो रेडियो फ्रीक्वेंसी एंड के करीब, पूरे सिस्टम फ़्रीक्वेंसी बैंड का नमूना लिया जाता है, यानी डिजिटल प्रसंस्करण मध्यवर्ती आवृत्ति (या यहां तक कि रेडियो आवृत्ति) से किया जाता है, जो सॉफ्टवेयर रेडियो की एक प्रमुख विशेषता है। डिजिटल रेडियो प्रोग्रामयोग्यता के बिना एकल संचार कार्य को प्राप्त करने के लिए समर्पित डिजिटल सर्किट का उपयोग करता है। सॉफ्टवेयर रेडियो समर्पित डिजिटल सर्किट को प्रोग्राम योग्य डीएसपी डिवाइस से बदल देता है, जो सिस्टम हार्डवेयर संरचना और कार्य को अपेक्षाकृत स्वतंत्र बनाता है। इस तरह, अपेक्षाकृत सामान्य हार्डवेयर प्लेटफॉर्म के आधार पर, सॉफ्टवेयर के माध्यम से विभिन्न संचार कार्यों को महसूस किया जा सकता है, और ऑपरेटिंग आवृत्ति, सिस्टम बैंडविड्थ, मॉड्यूलेशन मोड, सोर्स कोड इत्यादि को प्रोग्राम और नियंत्रित किया जा सकता है, और सिस्टम लचीलापन बहुत बढ़ जाता है। .
सॉफ्टवेयर रेडियो का हार्डवेयर प्लेटफॉर्म एक मॉड्यूलर डिजाइन को अपनाता है, जो खुलेपन, मापनीयता और अनुकूलता के साथ एक संचार मंच होना चाहिए, और एक मॉड्यूलर मानक के साथ बस के रूप में बनाया गया है। इस अपेक्षाकृत सामान्य हार्डवेयर प्लेटफॉर्म के आधार पर, हम अलग-अलग सॉफ्टवेयर लोड करके विभिन्न संचार कार्यों को लागू करते हैं (कार्ड को जरूरत पड़ने पर बदला जा सकता है)। सॉफ्टवेयर रेडियो का हार्डवेयर प्लेटफॉर्म पीसी की तुलना में बहुत अधिक मांग वाला है, इसके लिए वाइडबैंड रेडियो फ्रीक्वेंसी फ्रंट-एंड, वाइडबैंड ए / डी / ए कन्वर्टर, हाई-स्पीड डीएसपी डिवाइस आदि की आवश्यकता होती है। हाई-स्पीड ए/डी/ए रूपांतरण और डिजिटल सिग्नल प्रोसेसिंग करने के लिए, सॉफ्टवेयर रेडियो सिस्टम को कई सीपीयू के समानांतर काम करना चाहिए। इसके अलावा, उच्च गति पर डिजिटल सिग्नल प्रोसेसिंग डेटा का आदान-प्रदान करने के लिए, सिस्टम बस में बहुत अधिक टी / ओ ट्रांसमिशन दर होनी चाहिए। आवश्यकताओं को पूरा करने वाली मौजूदा सिस्टम बसों में, वीएमई बस में सबसे परिपक्व तकनीक, सर्वोत्तम बहुमुखी प्रतिभा और सबसे व्यापक समर्थन है। VME कई CPU समानांतर प्रसंस्करण प्रदान करता है, स्वतंत्र 32-बिट डेटा बस और एड्रेस बस का समर्थन करता है, और दर 40Mb/s (या यहां तक कि 320Mb/s) तक पहुंच जाती है, जो मूल रूप से सॉफ़्टवेयर रेडियो की आवश्यकताओं को पूरा करती है और पसंदीदा बस विधि है। सॉफ्टवेयर रेडियो के लिए। तीसरा, सॉफ्टवेयर रेडियो की प्रमुख तकनीक
1. मल्टी-बैंड डाउन-रूपांतरण और ब्रॉडबैंड आरएफ
सॉफ्टवेयर रेडियो सिस्टम के एंटीना के लिए, इसमें एक मल्टी-बैंड एंटीना और एक प्रोग्रामेबल रेडियो फ्रीक्वेंसी कन्वर्जन फंक्शन होना चाहिए। एंटीना लाभ, भौतिक आकार और कीमत को संतुष्ट करने के आधार पर, इसमें 2 मेगाहर्ट्ज -3 मेगाहर्ट्ज की कार्यशील बैंडविड्थ होनी चाहिए। रेडियो इंजीनियरिंग में, पूर्ण आवृत्ति बैंड को कवर करना आवश्यक नहीं है, लेकिन केवल विभिन्न आवृत्ति बैंड की कई विंडो को कवर करने की आवश्यकता है। इसलिए, एक संयुक्त मल्टी-बैंड एंटीना का उपयोग किया जा सकता है। अमेरिकी सेना का भाषण एक ऐसा समाधान है जो आरएफ एंटेना के कई सेटों का उपयोग करता है। ब्रॉडबैंड आरएफ के लिए, ट्यूनिंग, ऊर्जा नियंत्रण, और कम शोर preamplifier (एलएनए) कॉन्फ़िगरेशन भी एक महत्वपूर्ण तकनीक है, और कंप्यूटर एडेड डिज़ाइन (सीएडी) का उपयोग सिस्टम के डिजाइन को अनुकूलित करने के लिए किया जा सकता है।
2. ब्रॉडबैंड ए/डी भाग।
वाइडबैंड एनालॉग-टू-डिजिटल रूपांतरण के प्रदर्शन को निर्धारित करने की कुंजी नमूनाकरण और बिट्स की संख्या है। नमूनाकरण दर सिग्नल बैंडविड्थ द्वारा निर्धारित की जाती है, जबकि परिमाणीकरण बिट्स की संख्या के लिए एक निश्चित गतिशील रेंज और डीएसपी परिशुद्धता की आवश्यकता होती है। चूंकि मौजूदा सिंगल-चिप एडीसी इन दो आवश्यकताओं को पूरा नहीं कर सकता है, समानांतर में एकाधिक एडीसी का उपयोग किया जा सकता है।
3. उच्च गति समानांतर डीएसपी भाग।
सिस्टम के डिजिटल प्रोसेसिंग ऑपरेशन में, अप-रूपांतरण, फ़िल्टरिंग और सब-सैंपलिंग सबसे कठिन है। हाई-स्पीड समानांतर डीएसपी में डिजिटल बेसबैंड प्रोसेसिंग, मॉड्यूलेशन और डिमोड्यूलेशन, बिट स्ट्रीम प्रोसेसिंग और डिकोडिंग फ़ंक्शन शामिल हैं। एफएम और स्प्रेड स्पेक्ट्रम सिस्टम के लिए, इस हिस्से में डिस्प्रेडिंग और डीहॉपिंग फंक्शन भी होने चाहिए। फ़ंक्शन के इस हिस्से को प्राप्त करने के लिए, मल्टी-प्रोसेसर समानांतर कंप्यूटिंग सिस्टम बनाने के लिए हाई-स्पीड समानांतर डीएसपी का उपयोग करना आवश्यक है, जिसमें अधिक मल्टीपल एक्सेस कॉल, व्यापक प्रोग्राम बस और डेटा बस, सिंगल इंस्ट्रक्शन मल्टीपल डेटा, मल्टीपल इंस्ट्रक्शन मल्टीपल डेटा शामिल हैं। . सुपर-निर्देश संरचना आदि की संरचना और उपयोग, इस भाग को एक समर्पित डिजिटल एकीकृत सर्किट चिप ASIC (उदाहरण के लिए, संयुक्त राज्य अमेरिका के हैरिस कॉर्पोरेशन की DDC चिप HS P50016) द्वारा महसूस किया जा सकता है।
4. खुलेपन और मापनीयता की सामान्य मार्ग संरचना को छोड़कर।
पारंपरिक प्रणाली संरचना में, आमतौर पर पाइपलाइन का उपयोग किया जाता है, जिसकी विशेषता यह है कि प्रत्येक कार्यात्मक इकाई एक सर्किट से जुड़ी होती है। यदि किसी निश्चित भाग के कार्य को जोड़ा, हटाया या संशोधित किया जाना है, तो संबंधित कार्यात्मक मॉड्यूल को समायोजित किया जाना चाहिए। इसलिए, यह संरचना नहीं खुलती है। सिस्टम में विभिन्न कार्यात्मक इकाइयों के इंटरकनेक्शन का एहसास करने के लिए, एक खुला और एक्स्टेंसिबल हार्डवेयर प्लेटफॉर्म बनता है, और साथ ही, इसकी उच्च डेटा थ्रूपुट दर होती है। सॉफ्टवेयर रेडियो सिस्टम को एक नई इंटरकनेक्शन संरचना को अपनाना चाहिए, जो अपेक्षाकृत सरल कार्यान्वयन की विशेषता है और विभिन्न प्रकार के बस मानकों (जैसे वीएमई, बस, पीसीआई बस, आदि) को सीधे लागू कर सकती है। , बस आधारित इंटरकनेक्ट संरचना।
5. सॉफ्टवेयर प्रोटोकॉल और मानक।
1990 के दशक के मध्य से, विदेशी देश इस बात का अध्ययन कर रहे हैं कि सॉफ्टवेयर प्लग एंड प्ले (प्लग एंड प्ले) को कैसे लागू किया जाए, और इसके आधार पर प्रस्ताव दिया है। जावा/कोरबा सॉफ्टवेयर प्रोटोकॉल और मानक। "सॉफ्टवेयर बस" पर आधारित विचार एक मानक-आधारित, खुला और उपयोग में आसान आर्किटेक्चर स्थापित करना है। तथाकथित "सॉफ़्टवेयर बस" "हार्डवेयर बस" के समान है जिसे अक्सर कहा जाता है। एप्लिकेशन मॉड्यूल को मानक के अनुसार बस में बनाया गया है, और संयुक्त संचालन को बस को सम्मिलित करके महसूस किया जा सकता है, जिससे वितरित कंप्यूटिंग वातावरण का समर्थन किया जा सकता है। यह डिजाइन विचार सॉफ्टवेयर सिस्टम में सॉफ्टवेयर की पुन: प्रयोज्यता के अनुरूप है।
6. बिजली की खपत, मात्रा और सिस्टम की लागत।
यह सॉफ्टवेयर रेडियो के व्यावसायीकरण की कुंजी है, और इसका समाधान काफी हद तक हार्डवेयर प्रौद्योगिकी के विकास पर निर्भर करता है। चौथा, सॉफ्टवेयर रेडियो का विकास और संभावना
1990 के दशक से, विभिन्न वायरलेस संचार प्रणालियों के तेजी से विकास के साथ, रेडियो संचार मानकों में अंतर, और डिजिटल सिग्नल प्रोसेसिंग प्रौद्योगिकी की प्रगति, सॉफ्टवेयर रेडियो प्रौद्योगिकी ने अधिक से अधिक ध्यान आकर्षित किया है, और यह भविष्य में वैश्विक संचार बनने की उम्मीद है नेटवर्क। नई प्रणाली।
आदर्श संरचना के अनुसार, आरएफ से बेसबैंड तक सॉफ्टवेयर रेडियो स्टेशन के सभी सिग्नल प्रोसेसिंग कार्यों को पूर्ण डिजिटल रूप में किया जाता है, इसलिए यह पूरी तरह से प्रोग्राम करने योग्य है, और इसकी संरचना भी पुन: कॉन्फ़िगर करने योग्य और प्रतिलिपि प्रस्तुत करने योग्य है। हालाँकि, क्योंकि कोई ए/डी कनवर्टर नहीं है जिसे रेडियो फ्रीक्वेंसी बैंड पर लागू किया जा सकता है, एक अन्य विषय जिस पर अब शोध किया जा रहा है, वह है सॉफ्टवेयर रेडियो स्टेशन का डिजिटल आरएफ फ्रंट एंड, जो संपूर्ण आवृत्ति के डिजिटलीकरण की कुंजी है। बैंड।
मौजूदा डिजिटल सिग्नल प्रोसेसिंग डिवाइस (डीएसपी) का व्यापक रूप से आईएफ, बेसबैंड या टर्मिनल जैसे भागों में सिग्नल प्रोसेसिंग के लिए उपयोग किया गया है, जिसने रेडियो उपकरणों के तकनीकी प्रदर्शन को एक नए और आधुनिक स्तर पर लाया है, लेकिन इसका आरएफ फ्रंट-एंड अभी भी संकीर्ण है . सॉफ्टवेयर रेडियो स्टेशन के लिए, इसके आरएफ फ्रंट एंड में ए / डी कनवर्टर पूरे संचार आवृत्ति बैंड को संभालने में सक्षम होना चाहिए, आम तौर पर 2 मेगाहर्ट्ज से 3 गीगाहर्ट्ज तक। इसके अलावा, मोबाइल संचार संकेतों की विशिष्ट विशेषताएं लुप्त होती और परिरक्षण हैं, और मजबूत अवरोधन और हस्तक्षेप हो सकता है। नतीजतन, प्राप्त आरएफ छोर पर प्रदर्शित होने वाले मोबाइल संचार संकेतों की गतिशील रेंज 100dB या अधिक जितनी अधिक है। यदि मोबाइल संचार संकेतों के विभिन्न मानकों पर विचार किया जाए, तो इसकी गतिशील सीमा अधिक होगी। 10 मेगाहर्ट्ज की बैंडविड्थ वाली प्रणाली के लिए, नमूना आवृत्ति 25 मेगाहर्ट्ज से अधिक है, जिसके लिए 2500 एमआईपीएस कंप्यूटिंग प्रसंस्करण क्षमता की आवश्यकता होती है, जो आरएफ फ्रंट-एंड द्वारा संसाधित होने वाली सिग्नल पर्यावरण आवश्यकताओं को पूरा करने से बहुत दूर है। यहां तक कि ए/डी कन्वर्टर्स बैंडविड्थ और डायनेमिक रेंज की आवश्यकताओं को पूरा करने में सक्षम होने के बावजूद, उनकी बिजली की आवश्यकताएं अभी भी मोबाइल टर्मिनलों के उपयोग में बाधा बन सकती हैं। वर्तमान चरण में विकसित सॉफ्टवेयर रेडियो स्टेशन पूर्ण आवृत्ति बैंड डिजिटलीकरण की आदर्श संरचना को नहीं अपना सकता है, लेकिन आरएफ फ्रंट एंड के आंशिक आवृत्ति बैंड डिजिटलीकरण की व्यावहारिक संरचना को अपनाता है।
संक्षेप में, सॉफ्टवेयर रेडियो के दो अर्थ हैं: एक रेडियो फ्रीक्वेंसी (आरएफ) फ्रंट एंड है, और दूसरा डिजिटल सिग्नल प्रोसेसिंग है; इसके मुख्य घटक ब्रॉडबैंड ए/डी/ए कन्वर्टर्स और हाई-स्पीड डीएसपी चिप्स हैं। सॉफ्टवेयर रेडियो का सबसे बड़ा लाभ यह है कि यह विभिन्न कार्य मापदंडों को परिभाषित करके और वायरलेस बैंड और चैनल एक्सेस विधि के अनुसार चैनल संरचना को पुनर्गठित करके हार्डवेयर प्लेटफॉर्म पर विभिन्न सिग्नल प्रोसेसिंग कार्यों को पूरा कर सकता है। इसलिए, प्रत्येक कार्य मानक के लिए एक समर्पित डिजिटल फ्रंट एंड को एक सामान्य हार्डवेयर प्लेटफॉर्म पर डिज़ाइन किया जा सकता है, या विभिन्न कार्य मानकों की समानता का उपयोग किया जा सकता है। पूर्व डिजाइन न केवल स्वतंत्रता की सबसे बड़ी डिग्री प्राप्त करता है, बल्कि उपयोग किए गए फाटकों की संख्या को भी कम करता है, जबकि बाद के डिजाइन को डिजिटल फ्रंट-एंड कार्यों के लिए समर्पित एल्गोरिदम के विकास की आवश्यकता होती है, लेकिन एएसआईसी के साथ लागू किया जा सकता है, जिससे हम लाभ उठा सकते हैं। सॉफ्टवेयर रेडियो की अवधारणा के बारे में।
सामान्य तौर पर, हालांकि सॉफ्टवेयर रेडियो मूल रूप से सैन्य शॉर्ट-वेव ओवर-द-क्षितिज संचार के लिए विकसित किए गए थे, क्योंकि वे एनालॉग रिसीवर में उच्च स्तर की निष्ठा प्रदान नहीं करते हैं, वे उत्कृष्ट लचीलापन भी प्रदान करते हैं। थोड़े से संशोधन के साथ, यह विभिन्न उपयोगकर्ताओं की आवश्यकताओं के अनुकूल और पूरा कर सकता है, और इसकी लागत बहुत कम है। डिजिटल सिग्नल प्रोसेसिंग प्रौद्योगिकी के तेजी से विकास के साथ, नागरिक संचार के क्षेत्र में, विशेष रूप से मोबाइल संचार में इसका तेजी से उपयोग किया जा रहा है। प्रणाली में आवेदन अधिक व्यापक है।
