我們知道,特定的無線通信設備只能在特定的無線通信體制中使用,新老無線通信設備的兼容性很困難,因而使得無線通信設備商面臨著嚴峻的設計挑戰,既要部署當前網絡,又要保持與之前、未來的標準兼容。 現階段,由于無線通信技術的快速發展,導致無線基礎架構的使用周期越來越短,比如現在市場上對同時支持2G、3G與4G等多模多頻技術的移動裝置需求與日俱增,開發人員所面臨的系統設計挑戰就先顯得益發艱巨,因此如何在產品量產前,以最低成本進行多頻多模通訊系統設計與驗證,已成為各家設備制造商提升市場競爭力的關鍵課題。
對此 ADI公司亞洲區通信業務拓展經理解勇先生就表示,通訊設備商為提供用戶更佳的通訊體驗,正大量支持各種無線通信技術與頻段,并且透過以現場可編程門陣列(FPGA)為基礎的SDR系統開發平臺,進行產品量產前的通訊測試與驗證,藉此降低制造成本,并縮短產品開發時程,進而促使這一解決方案市場需求看漲。特別是隨著通訊從2G到3G,現在到LTE的發展,通訊的制式越來越多, 2G時代的GSM和CDMA, 3G時代的WCDMA、TD-SCDMA和CDMA2000,現在到了LTE時代,有兩大標準,TD-LTE和FDD-LTE,但是全球現在所要支持的LTE頻段有40個。對于設備制造商來說,支持如此多的標準以及這么多的頻段,挑戰非常大。需要設計不同的硬件平臺來支持不同的制式,不同的頻段,這延長了產品的開發時間,也增加了設計成本,更需要投入大量的人力物力,同時后續產品維護的費用也非常高。眾多應用/市場OEM制造商迫切需求具備靈活性和可配置性、支持現場升級的統一可編程無線電平臺。這樣,用戶就無需針對每項標準構建不同的芯片,只需構建單一芯片,通過簡單的軟件修改,即可適應各個市場的需求。
ADI公司亞洲區通信業務拓展經理 解勇
為順應這一市場發展趨勢,ADI公司發布業界首款軟件定義無線電(SDR)快速原型制作套件AD-FMCOMMS5-EBZ,它采用兩片2 x 2 AD9361射頻收發器,基于Xilinx Zynq-7000 All Programmable SoC開發平臺,可簡化并加快4 x 4多路輸入、多路輸出(MIMO)無線收發器應用的原型制作。該AD-FMCOMMS5-EBZ快速原型制作套件提供硬件/軟件生態系統解決方案,能夠有效幫助射頻和模擬設計工程師解決利用MIMO架構實現系統時遇到的SDR收發器同步難題。
解勇先生透露,AD-FMCOMMS5-EBZ是ADI公司自去年以來推出的第五款SDR快速原型制作套件,目的是幫助客戶應對全球SDR市場需求。SDR MIMO應用涵蓋軍工電子、射頻儀器儀表、通信基礎設施等,包括有源天線、發射波束成形、到達系統的接收角度和開源SDR開發項目。
AD-FMCOMMS5-EBZ套件采用的AD9361射頻收發器工作頻率范圍是70 MHz到6 GHz。它是一款完整的無線電設計,單芯片集成了多種功能,包括一個射頻前端、混合信號基帶部分、頻率合成器、兩個模數轉換器和兩個直接變頻接收器。AD9361支持從200 kHz以下至56 MHz的通道帶寬,具有高度可編程能力,其動態范圍在當今市場上傲視群雄,并提供領先的噪聲系數和線性度性能。支持廣泛的調制方案和網絡規范(如國防電子、儀器設備、通信基礎設施等),在性能、高集成度、寬帶性能和靈活性方面居于行業領先水平。而且,AD9361有大量設計資源作為堅強后盾,有利于加快產品上市時間,包括軟件設計套件和FPGA夾層卡(FMC),可用于快速開發軟件定義無線電解決方案。
本文選自電子發燒友網8月《無線通信特刊》高端訪談欄目,轉載請注明出處!
SDR市場前景與技術優勢解析
解勇先生表示,隨著移動通信的發展,從20世紀90年代初開始,SDR的概念開始廣泛流行起來。現在當時的軟件無線電概念已經快速發展到如今的高市場需求技術,預計到2020年,SDR市場規模將翻一番,達到280億美元,可以說SDR系統開發平臺行情非常好。
除了傳統的通訊基礎設施的應用,如基站和直放站,現在可以看出業界發展的趨勢,設備越做越小,在2G和3G時代,宏站絕對主流,但在LTE時代,更注重更快的數據率,更快的上網速度和更大的數據容量,所以能看到越來越多對小基站的需求,即Small cell,SDR器件可以應用在small cell小基站上。其中ADI的SDR一方面性能可以達到3GPP的指標要求,另一方面擁有極高的集成度以及靈活性、可編程性,在小基站平臺上是主流客戶的首選器件。SDR還可應用在將LTE轉成WIFI信號的無線數據上網卡,該上網卡已在杭州的公交車上進行了首個試商用。
不僅僅是傳統的通訊設備,SDR還可用在其他領域,例如國防電子,包括手持式或者背負式的電臺,電子站的設備和雷達。還可應用于測試設備,主要是射頻測試設備和通訊遙測測量設備。另一主流應用是無線視頻監控以及數據的傳輸。
解勇先生表示SDR技術優勢非常明顯,首先它帶給用戶的好處在于平臺的統一性。用戶通過搭建SDR平臺,在一套不變的硬件平臺上,通過軟件編程配置就可以實現支持多種通信制式、通信標準及射頻頻段的需求,相比于之前需要同時有多組開發團隊并行開發多套硬件平臺,使用像AD9361這樣的SDR技術將大大節省開發成本,提高研發效率,縮短產品上市時間。
其次,使用SDR技術能帶來系統成本的降低和元器件維護管理的簡化,降低廠商面對舊設備淘汰和新設備部署所帶來的投資風險,和不必要的資源浪費。特別是如今的移動設備皆講求輕薄設計,基頻處理器(BP)若放置過多的功率放大器(PA)或天線,盡管成本與功耗也容易遽增,而透過SDR技術則可實現各種無線通信協議的轉換,并藉此讓前端射頻組件(RF)產生各頻段所需的波形,以滿足移動裝置多頻多模功與進階長程演進計劃(LTE-A)等技術已開始應用于移動裝置中市場需求。為此,ADI推出的集多種功能于一體的完整無線電設計方案AD9361,包括FPGA夾層卡(FMC)和廣泛的設計資源(Gerber文件、參考代碼、Linux示例應用和驅動程序以及設計支持包)以供下載,并聯合Xilinx、安富利(AVNET)合作開發基于SDR架構的參考設計。不僅能夠支持眾多應用還能夠加快產品上市時間,以達到降低研發成本的目的。
以AD9361為例,作為2收2發的射頻全集成芯片,通過使用ADI創新的零中頻架構,不再需要外置模擬中頻濾波器,而在以往的離散器件方案中,針對不同的系統和不同的頻率規劃方案,需要定制相應的模擬中頻濾波器,系統復雜度和成本居高不下。 另外,通過使用基于AD9361的SDR方案,在單板芯片數量上也大大減少,不僅主信號鏈路芯片數量少于原離散器件方案的10分之一,而且在外圍電路的電阻、電容、電感上也減少為原離散器件方案的一半以下, 這將大大降低用戶BOM元器件管理的難度,并給用戶帶來系統設計的簡化和整體BOM成本的降低。同時,ADI公司采用先進的65nm CMOS工藝及功耗節省技術,使得AD9361大大降低了系統功耗,簡化了系統散熱處理。AD9361芯片核心電壓為1.3V單一電壓,相比于之前離散器件多種電壓需求來說大大簡化了電源供電設計。同時由于AD9361帶來的整個系統的低功率,可以幫助用戶將產品做得更小,更有競爭力,并且更綠色環保。
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