O rádio definido por software (SDR) é uma das mudanças mais significativas no campo da comunicação sem fio. O rádio tradicional depende de circuitos analógicos fixos para filtragem, mixagem e modulação, enquanto o SDR é diferente, pois transfere a maior parte do trabalho de processamento para o domínio digital. Ao substituir a funcionalidade centrada em hardware por algoritmos orientados por software, o SDR ganhou flexibilidade incomparável, permitindo que os projetistas atualizem a funcionalidade, se adaptem a novos protocolos e estendam os ciclos de vida do sistema sem a necessidade de redesenhar o hardware.
Esta rápida capacidade de reconfiguração torna o SDR indispensável em uma ampla gama de aplicações, desde sistemas de defesa e aeroespaciais até infraestrutura 5G, comunicações por satélite e equipamentos de testes eletrônicos.
Quais são as diferenças entre SDR e sistemas de rádio tradicionais
Nos receptores de RF tradicionais, a maior parte do trabalho é feita por componentes analógicos: o mixer converte o sinal de entrada, o filtro molda o espectro e o modulador ou demodulador recupera a informação. Esta cadeia de simulação é inflexível e suscetível a ruídos, exigindo redesenho para cada nova faixa de frequência ou padrão.
Em contraste, o SDR minimiza ao mínimo o front-end analógico - normalmente apenas a antena e o circuito básico de front-end de RF (Figura 1). Depois que a forma de onda de entrada é digitalizada por um conversor analógico-digital (ADC), a pesada carga de trabalho é concluída pelo software. Modulação, demodulação, filtragem de canal, correção de erros e decodificação são todas realizadas digitalmente. Da mesma forma, durante o processo de transmissão, o conversor digital para analógico (DAC) converte os dados processados de volta em um sinal RF, que também é controlado por rotinas de software.
Imagem básica do processo SDR
Figura 1: Processo básico de SDR. (Fonte da imagem: iWave Global)
Essa transformação libera uma flexibilidade tremenda: o mesmo hardware sem fio pode suportar Wi-Fi hoje, bandas de frequência 5G amanhã e comunicação tática segura depois de amanhã – tudo isso apenas com atualizações de software.
RFSoC: a plataforma ideal para SDR
A construção de SDRs de alto desempenho requer conversores ultrarrápidos, estruturas de processamento poderosas e canais de dados de baixa latência. Zynq™ UltraScale+™ da AMD A série RFSoC atende a esses requisitos integrando os seguintes dispositivos:
Amostragem multi gigabit RF-ADC e RF-DAC
Dispositivo lógico programável FPGA para DSP em tempo real
Braço incorporado para processador de controle de software®
Memória de alta velocidade e interface transceptor
O RFSoC integra vários dispositivos discretos anteriormente necessários em um único dispositivo, simplificando bastante o projeto da placa de circuito. Essa integração reduz o consumo de energia, reduz a latência e melhora a integridade do sinal. Para aplicações de RF em tempo real que exigem desempenho e precisão de tempo extremamente altos, o RFSoC pode fornecer uma solução de chip único com latência ultrabaixa e sincronização rígida.
O poder da amostragem direta de RF
Uma das vantagens decisivas do RFSoC é a sua capacidade de suportar múltiplas taxas de amostragem GSPS. Seu RF-ADC pode capturar diretamente sinais de frequência de RF, enquanto o RF-DAC pode gerar saídas de banda ultralarga, ambos sem depender de estágios intermediários de conversão descendente.
Isso torna possível construir um rack de rádio "quase totalmente digital", onde padrões como Wi-Fi de 2,4 GHz, novos rádios 5G em torno de 3,5 GHz e frequências celulares de 800 MHz a 1,8 GHz podem ser diretamente digitalizados e processados. Em contraste, muitas plataformas SDR existentes estão limitadas a taxas de amostragem de apenas algumas dezenas ou centenas de MHz, contando assim com misturadores analógicos para deslocar o sinal para frequências intermédias.