Зволит в среднем уменьшить энергопотребление и увеличить срок рабо­ты батарей питания

Предисловие

зволит в среднем уменьшить энергопотребление и увеличить срок рабо­ты батарей питания.
Программно-конфигурируемое радио предполагает существенное изменение аппаратной части трансивера и требований, предъявляемых к аппаратной части. Аппаратура программно-конфигурируемого прием­ника должна, прежде всего, обеспечивать преобразование принятого высокочастотного модулированного сигнала с целью его максимально точного (без потери достоверности приема) представления в цифровом виде с помощью аналого-цифрового преобразователя. Аппаратура пере­датчика должна обеспечивать прямое формирование модулированного сигнала и усиление мощности. Функции высокочастотной аппаратной части приемопередатчика программно-конфигурируемого радио сво­дятся к обеспечению энергетического потенциала радиоканала - усиле­нию мощности в передатчике и малошумящему усилению принятого сигнала в приемнике. Для пользователя программно-конфигурируемое радио позволяет реализовать следующие функции:

• 
  оперативное изменение текущей конфигурации радиостанции с минимальными затратами времени и средств;
  
• 
  оперативное добавление новых функций и возможностей без дорогостоящего изменения аппаратной части;
  
• 
  удешевление текущего обслуживания аппаратной части, об­щей для значительного количества радиосредств;
  
• 
  использование одной и той же радиостанции в различных се­тях и для различных применений.
  

Глава 1
Архитектура программно- конфигурируемого радио
Функциональная схема программно-конфигурируемого радио (ПКР) включает программную часть, выполняющую большинство функции по обработке сигналов и управлению аппаратной частью, и аппаратную часть, выполняющую функции, недоступные для программной реализа­ции на существующей элементной базе.
Программное выполнение таких радиотехнических функций, как фильтрация, модуляция/демодуляция, формирование модулированного сигнала, детектирование модулированного сигнала, реализовано и в су­ществующих радиостанциях. Программно-конфигурируемое радио тре­бует реализации этих функций для сигналов различных стандартов свя­зи, т.е. с различной несущей частотой, шириной канала, типом модуляции и скоростью передачи информации. Кроме модификации алгоритма выполнения стандартных радиотехнических функций, в про­граммной части реализуется и ряд новых функций. В частности, необхо­дима поддержка аппаратной части в широком диапазоне несущих час­тот, температурах, технологического разброса параметров и прочих дестабилизирующих факторов. В идеале программное обеспечение должно автоматически распознавать стандарт связи, определять условия приема (передачи) и оперативно реконфигурировать аппаратную часть радиостанции. Соответственно, аппаратная часть должна иметь цифро­вой интерфейс для сообщений о текущем состоянии и приема команд на изменение рабочих параметров.
Не менее глубокой модернизации, чем программное обеспечение, должна быть подвергнута структура и компонентный состав аппаратной части радиостанции с тем, чтобы обеспечить выполнение основного тре­бования программно-конфигурируемого радио: работа с различными стандартами связи на единой аппаратной основе. Практически это озна­чает, что аппаратная часть радиостанции должна быть независимой от основных параметров радиоканала, а именно: несущей частоты высоко­частотного модулированного сигнала, типа модуляции, ширины полосы частот модулированного сигнала, скорости передачи информации, мето­да разделения каналов, структуры и длительности пакета.
Сложность выполнения этих задач увеличивается целым рядом кон­структивных и эксплуатационных требованием к аппаратуре связи. Оче­видно, что радиостанция программно-конфигурируемого радио должна иметь габариты, мощность потребления, цену и предоставляемые услу­ги, сравнимые с существующими узкополосными специализированными радиостанциями. Также обязательным является выполнение в аппарату­ре ПКР требований стандартов электромагнитной совместимости (ЭМС) для каждого класса сетей радиосвязи (сухопутных, морских, космиче­ских и т.д.). Нет и не будет отдельных диапазонов частот для радиостан­ций программно-конфигурируемого радио, они должны располагаться в участках спектра, отведенных для радиосвязи данного класса и не ме­шать работать прочим радиосредствам.
1.1. Радиостанция программно-конфигурируемого радио
В настоящее время не существует какого-либо стандарта, формаль­но регламентирующего структуру, компонентный состав и функцио­нальные возможности радиостанции, которую можно было бы опреде­лить как программно-конфигурируемого радио. Наиболее часто встречаются ссылки на нормативные материалы, опубликованные на SDR-форуме [1, 2]. Эти документы рекомендательного характера опре­деляют варианты функциональной схемы трансивера, интерфейс транси­вера, элементы метаязыка для управления конфигурируемой аппарату­рой. Кроме специальных требований программно-конфигурируемого радио, трансивер ПКР должен удовлетворять общим требованиям, кото­рые распространяются на радиостанции любого типа. Прежде всего, это требования стандарта электромагнитной совместимости (ЭМС) и регла­мент распределения допустимых несущих частот.
Далее рассматриваются базовые варианты построения радиостан­ций, полностью или частично удовлетворяющих требованиям про- граммно-конфигурируемого радио, стандарта электромагнитной совмес­тимости для сухопутной подвижной службы и регламента рабочих частот в расширенном диапазоне УКВ до 1000 МГц.

1. 
   Архитектура радиостанции ПКР
   

Общепринято определять конфигурацию и параметры радиостанции в терминах модели открытых систем связи OSI-7. Практически любая радиостанция, в том числе радиостанция программно-конфигурируемого радио, включает аппаратную и программную часть, функции которых совместно определяются на физическом уровне и подуровне MAC ка­нального уровня в модели OSI-7. В частности, преобразование спектра принимаемого/передаваемого сигнала, модуляция/демодуляция, фильт­рация должны в максимальной степени выполняться в цифровой области (программно) или аппаратно при возможности реконфигурации аппа­ратных средств в зависимости от рабочего стандарта радиосвязи. На рис.1.1 показана общая архитектура радиостанции программно- конфигурируемого радио согласно [1]. Эта функциональная схема опре­деляет построение приемника радиостанции (слева направо) и передат­чик (справа налево). Каждому функциональному блоку соответствует (присутствует в радиостанции) аппаратная или программная реализация.