Page 52 - 軟體定義汽車時代變的何止是車

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現代SDR需要高傳輸量資料連結: 最高傳輸量的SDR使用qSFP埠和 光纜收發器來傳輸高達100Gbps 的資料。此外，只有在高階MIMO SDR中，才會具有出色相位相干性 和穩定性的多通道配置。
實驗室中常常遇到，這些實驗室不 鼓勵開發新的專門的硬體和軟體 進行試驗。此外，資金缺乏也阻礙 了現代高階設備的應用，因此工 程師常常在專案研究中不得不採 用過時的技術和陳舊設備。
性和功能性的處理方案，例如用於 干擾預防的通道/頻率跳躍和GPS/ GNSS中的調變切換。
相對於業餘級SDR，高性能 SDR還具有非常低的雜訊係數、 高SFDR/動態範圍、多個管理埠、 大調諧範圍、板載波形儲存和高 品質RFE元件，圖3顯示了使用頂 級元件的高階Tx/Rx通道示例。
另一個問題是所謂的SWaP (尺寸、重量和功率)限制。例如， 飛機上的雷達系統，需要在電源、 尺寸和重量嚴苛要求的情況下可 靠運作，以便不影響平衡和少佔用 空間。同樣，用於電信的可攜式裝 置和小型基地台(例如5G網路)，需 要使用極低功率的無線電系統，提 供高資料傳輸量和低延遲。然而， 設備的處理能力與功耗、尺寸和重 量成正比，因此在SWaP合規性和 性能之間存在很難的權衡。
即使具有強大的嵌入式處理 器，典型的台式電腦系統也可能 無法處理某些應用程式中擷取的 所有資料。在這種情況下，應該實 現類似伺服器的主機系統。然而， 這導入了另一個問題:設計一個能 夠即時擷取、儲存和處理資料的主 機系統具有挑戰性。在非常低延遲 的應用程式中，問題是非常大的， 因為資料溢出和下溢很容易發生。
儘管市場更關注業餘級的 SDR和頂級昂貴設備，但對介於 兩者之間、兼具高性能和實惠價格 的儀器有著巨大的需求。此類可以 稱為最佳的SDR，以專為滿足此需 求而設計的Per Vices的Chestnut SDR為代表。Chestnut SDR在4 Rx/Tx架構中提供高頻寬、擴展 的調諧範圍和高數位傳輸量，圖4 顯示了市場上三種典型SDR之間 的比較。
SDR和客製主機系統
研發面臨的挑戰
另外，高性能無線電應用還需 要強大的處理能力，強大的處理能 力意味著昂貴的處理器。在高階射 頻應用中，有幾個例子:SAR雷達 需要在很短的時間內進行大量的 訊號處理(包括資料壓縮和用於偽 影調整的複雜演算法)，波束成形/ 波束控制需要高度同步和獨立的 相關處理通道，以及頻譜監測應用 程式需要幾乎即時處理大量資料。 此外，系統可能需要能夠改變安全
對於主機系統而言，可以開發 客製系統以更好地符合極高即時 資料擷取的SDR應用。這通常涉及 使用大量NVMe驅動程式、SD卡、 幾GB的RAM和適當的網路介面卡 (NIC)和/或基於FPGA的加速卡來 建構類似伺服器的主機系統。還 有一些方法可以透過切換到即時 作業系統(RTOS)或應用針對低延 遲傳輸進行最佳化的NIC，來減少 SDR與主機系統到光鏈路之間的 延遲。在極端情況下，例如HFT網 路，SFP+連接器可以設計成為客 製介面協議。
由於來自專案內部和外部的 限制，研究人員和工程師通常很難 開發RF系統。最典型和令人沮喪的 原因是缺乏資金。這種問題在政府
圖4:各類Per Vices SDR比較。
www.eettaiwan.com | 2022年3月
(來源:Per Vices)
由於SDR的幾乎每個重要方 面都由軟體定義，因此整合解決 方案也非常容易。例如，它們可以 用作初步實驗的模擬平台，因為 它們能夠在現場測試之前使用幾 種不同的協議和技術。此外，它們 可以在不同的實驗之間共用，因 為SDR可以連接到網路，從而降
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