HF-Technik Rekonfigurierbares Mobilfunk- und Aufzeichnungssystem

Ein fortschrittlicher Transceiver-IC ermöglicht eine kompakte, mehrkanalige Breitband-Implementierung. Wir zeigen, wie es funktioniert am Beispiel des Maveriq-HF-Transceivers.

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Analog Devices

Die erstaunlich hohe, oft unüberschaubare Anzahl verfügbarer Mobilfunkstandards mit jeweils unterschiedlichen Frequenzen, Bandbreiten, Protokollen und Formaten hat den Endverbrauchern beispiellose Anbindungs- und Zugangsmöglichkeiten zum Internet beschert.

Allerdings bedeutet dies auch, dass die Entwickler von Mobilfunksystemen beim Design, bei der Analyse von Problemen oder hinsichtlich der Leistungsfähigkeit vor großen Herausforderungen stehen.

Die Lösung scheint auf der Hand zu liegen. Man minimiert den Hardware-Umfang und setzt stattdessen auf Software-Defined Radio (SDR), um mit einen möglichst großen Teil der Übertragungs- und Empfangsfunktionen zu implementieren und zu administrieren.

Die heutigen Prozessoren mit geringer Stromaufnahme, aber auch FPGAs, und ihre Fähigkeit, komplexe Algorithmen sehr schnell auszuführen, lassen solche Echtzeit-Implementierungen Realität werden.

Bei der praktischen Umsetzung dieser Lösung gibt es jedoch ein großes Hindernis. Die Schwierigkeit, Breitband-Analogschaltungen für die Empfangs- und Übertragungssignalpfade zu entwickeln. Deshalb nutzen die meisten Breitband-SDRs mehrere sich überlappende, parallele Analogkanäle, die alle auf einen bestimmten Teil des Frequenzbands optimiert sind.

Die Bandbreiten sind an die interessierenden Signale in jedem Segment angepasst. Während dieses Konzept zwar technisch effizient ist, verlangt es relativ viel Hardware, Platz auf der Leiterplatte sowie Energie und Kosten.

Herausforderungen bei der SDR-Einheit Maveriq

Dies ist das Dilemma, dem Epiq Solutions bei der Entwicklung ihrer neuesten SDR-Einheit gegenüber stand. Bei der Entwicklung mit dem Namen Maveriq handelt es sich um einen mehrkanaligen, rekonfigurierbaren HF-Transceiver (Aufmacherbild) – eine Plattform, die mehrere HF-Transceiver, ein internes Halbleiterlaufwerk (SSD) zum Aufzeichnen von Daten, eine integrierte x86-CPU von Intel mit Linuxkernel und eine Gigabit-Ethernet-Schnittstelle für den schnellen Datenzugang enthält.

Als Entwickler von rekonfigurierbaren Funksystemen für anwendungskritische Systeme bestand das Ziel in der Realisierung einer leistungsstärkeren mehrkanaligen Version des bereits vorhandenen Matchstiq-SDR.

Trotz seiner Funktionsmerkmale und Fähigkeiten ist Maveriq eine portable Plattform, die nur wenig Energie verbraucht. Im Vergleich dazu waren für bisherige Lösungen umfangreiche und sperrige Hardware-Konfigurationen erforderlich. Kombiniert mit einer Bibliothek spezieller Software-Applikationen kann Maveriq sofort genutzt werden, um anspruchsvolle Signalverarbeitungsaufgaben zu erfüllen.

Dazu zählen das Abtasten und die Decodieren von Mobilfunksignalen von Basisstationen und Mobiltelefonen, das Aufzeichnen von Breitband-HF-Signalen auf das interne SSD sowie HF-Playback. Auch die Implementierung von 2×2 MIMO- (Multiple Input, Multiple Output) Signalverläufen gehört dazu.

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