Capitolo 1
Software Defined Radio (SDR)
1 La tecnologia Software Defined Radio
Lo sviluppo delle comunicazioni wireless e la richiesta sempre maggiore di architetture flessibili in grado di supportare molteplici standard ha favorito, negli ultimi decenni, la nascita e la diffusione della Software Defined Radio (SDR): poiché la maggior parte delle funzionalità sono gestite via software, la Software Defined Radio permette di ridurre i costi e di rendere il sistema aggiornabile.
L‟obiettivo di questo capitolo è quello di presentare le principali caratteristiche che
contraddistinguono i sistemi Software Defined Radio, con particolare attenzione all‟architettura e ai paradigmi utilizzati; infine verrà fornita una descrizione dei componenti presenti nell‟USRP (Universal Software Radio Peripheral), il principale dispositivo utilizzato nel mondo SDR.
1.1 Cenni storici
Il termine “Software Defined Radio” fu introdotto per la prima volta nel 1991 da Joseph Mitola nella dissertazione [1], riguardo le possibilità di progettazione e sviluppo di hardware programmabili che consentissero la loro configurazione ad-hoc per utilizzi radio.
Nonostante il concetto di SDR sia stato definito ufficialmente nel 1991, in ambito militare la “Software Defined Radio” era nota in America già dalla fine degli anni ‟70, [2].
Il primo progetto pubblico sulla”Software Defined Radio” fu un progetto militare, chiamato “SpeakEasy”, sviluppato negli Stati Uniti tra il 1992 e il 1995 [3] il cui obiettivo principale era quello di emulare più di dieci comunicazioni radio militari preesistenti, operanti su una banda di frequenza compresa tra 2 e 2000 MHz, utilizzando hardware riprogrammabile. Nell‟ambito del
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progetto “SpeakEasy” fu impiegato il DSP più veloce dell‟epoca, il processore “Texas Instruments TMS320C40”, che lavorava a 40 MHz. Una successiva implementazione permise il supporto di fino a quattro processori „C40 impiegati parallelamente.
1.2 Concetto di Software Radio
In passato i sistemi radio venivano progettati in modo da supportare standard specifici: per esempio, un sistema poteva essere appositamente ideato per lo standard 802.11(b) e implementato mediante Application-Specific Integrated Circuit (ASIC). Nel momento in cui si fosse presentata la necessità di fornire supporto a un nuovo standard (per esempio lo standard 802.11(g)), sarebbe stato necessario sostituire l‟ASIC o, dove possibile, aggiungere hardware per l‟implementazione dello stesso. La Software Defined Radio definisce una nuova classe di sistemi implementati e/o controllati tramite software; non esistendo una vera e propria definizione univoca e globale di “Software Defined Radio”, il termine è di solito usato per indicare un ricetrasmettitore radio i cui parametri chiave sono definiti via software e in cui il comportamento a livello fisico può essere
significativamente alterato tramite software [4]. Agendo esclusivamente sul software, senza modificare la piattaforma hardware, è possibile riconfigurare il sistema in modo che possa riuscire ad operare su standard diversi ed eterogenei.
In letteratura vengono utilizzati diversi termini per indicare sistemi programmabili o riconfigurabili:
“Software Defined Radio”, SDR: questo termine è adottato dall‟SDR forum, un ente internazionale che valuta gli aspetti standard del software radio.
“Multi-Standard Terminal”, MST: si tratta di un terminale capace di supportare diversi standard, non necessariamente software defined anche se può essere implementato in questo senso. Questo tipo di terminale offre sia un roaming internazionale completo (rispetto ad un componente single-standard), sia un facile processo di upgrade in grado di trasformare un sistema che utilizza uno standard datato in uno di nuova concezione (ad esempio la transizione da “Global System for Mobile Communications”, GSM, a “Wideband Code-Division Multiple Access, WCDMA”).
“Reconfigurable Radio”: questo termine è usato per indicare la possibilità di riconfigurare sia il software che il firmware, ad esempio, attraverso l‟uso di componenti logici
programmabili come i Field Programmable Gate Array (FPGA).
“Flexible Architecture Radio”, FAR: questa è una definizione più estesa rispetto alla precedente, in particolare indica che tutti gli aspetti del sistema radio sono flessibili (non solamente la sezione baseband/digital). Per esempio, in una FAR, il numero e il tipo di stadi di up/down conversion e la banda dei filtri a IF e a RF, devono essere gestibili via software; purtroppo, ad oggi, questo risulta essere ancora un obiettivo puramente utopico per la software radio.
Sono stati definiti anche altri termini oltre a quelli sopra menzionati, che, tuttavia, possono essere ricondotti ad una delle categorie citate.
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Oggi il punto di riferimento per la ricerca e sviluppo in questo campo è costituito dall‟SDR Forum [5], un‟organizzazione internazionale senza scopo di lucro nata nel 1996 al fine di accelerare lo sviluppo dei sistemi di comunicazione radio basati sul concetto di SDR. La “Software Defined Radio” ha riscosso un consenso ampiamente positivo, tanto che si possono contare più di 100 organizzazioni in tutto il mondo che partecipano al forum tra cui molte aziende costruttrici di apparati radio (che trarrebbero ampi benefici da un approccio comune), e università che contribuiscono con la ricerca scientifica allo sviluppo dei sistemi SDR.
I principali vantaggi apportati dall‟impiego di sistemi SDR si possono riassumere come segue: Miglioramento della progettazione: riduzione del design-cycle time e iterazioni più veloci. Vantaggi nella produzione: grazie all‟impiego di hardware digitale, i costi dovuti alla
fabbricazione e al collaudo degli apparati radio sono significativamente ridotti.
Funzionamento multimodale: nel mondo SDR è possibile apportare modifiche variando il software caricato in memoria.
Uso di tecniche di signal-processing avanzate: permettono l‟implementazione di nuove strutture di ricevitore e di nuove tecniche di elaborazione del segnale.
Riduzione del numero di componenti impiegati: è possibile implementare funzioni come la sincronizzazione, la demodulazione e la correzione dell‟errore mediante l‟impiego di processori digitali.
Maggiore flessibilità: è possibile introdurre modifiche per risolvere i problemi e aggiornamenti che consentono di aggiungere nuove funzionalità.
1.3 Classificazione dei sistemi Software Radio
Negli ultimi anni, nei sistemi radio, si è assistito alla sostituzione degli stadi analogici con quelli digitali, e la tendenza sembra quella di muoversi verso un sistema completamente digitale, in cui si cerca di sostituire, per quanto possibile, gli stadi analogici con hardware programmabile (DSP, FPGA, processori generici); ciò aiuterà a estendere le funzionalità del sistema ad un‟ampia gamma di trasmissioni radio, poiché i moduli software che implementano i diversi standard potranno essere caricati in tempo reale sul dispositivo a seconda delle esigenze, con tecniche Over
The Air (OTA) oppure con moduli di memoria (smartcard). Inoltre, nei terminali mobili, è prevista
la possibilità di aggiungere nuovi servizi, e, gli eventuali aggiornamenti per la correzione dei “bug”, potranno essere effettuati automaticamente e in modo autonomo.
Il forum SDR ha definito cinque livelli:
1. Livello 0: Hardware Radio (HR), si riferisce ad un sistema implementato utilizzando solamente componenti hardware non riprogrammabili e che quindi non può essere aggiornato a meno di una sostituzione fisica di una parte del sistema.
2. Livello 1: Software Controlled Radio (SCR), fa riferimento ad un sistema realizzato in software nella sola parte di controllo ed ha quindi una flessibilità limitata (per esempio, la modulazione e la banda di frequenza sono parametri che possono essere modificati solo cambiando l‟hardware). Questo modello è molto simile agli apparati radio digitali odierni. La Fig.1.1 mostra la struttura concettuale di un sistema SCR; poiché il convertitore A/D è
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posizionato dopo l‟elaborazione a frequenza intermedia, l‟elaborazione in banda base è gestita via software e un‟interfaccia uomo-macchina permette l‟inserimento manuale dei parametri da parte dell‟utente.
3. Livello 2: Software Defined Radio, (SDR), tale sistema inizia ad assomigliare all‟idea proposta dal prof. Mitola. Rispetto al modello precedente, la flessibilità è introdotta anche al livello fisico: infatti, tramite software, è possibile realizzare un controllo su varie
funzionalità come le tecniche di modulazione, gli algoritmi per la sicurezza, le elaborazioni del segnale a banda larga e a banda stretta. Inoltre è possibile coprire un ampio intervallo di frequenze (che comprende diversi standard di comunicazione) grazie ad una operazione di commutazione del sistema di antenna, e si ha la possibilità di correggere i bug di sistema o di introdurre nuove funzionalità mediante aggiornamento del software. Come mostrato in Fig.1.2, in una SDR la digitalizzazione del segnale in ricezione viene effettuata a valle dell‟antenna, tipicamente dopo la conversione a frequenza intermedia.
4. Livello 3: Ideal Software Radio, (ISR), è il punto di riferimento del concetto di radio definita via software. Il segnale viene trattato come digitale in tutto il sistema, ad eccezione dell‟antenna e di eventuali trasduttori per l‟utente finale; infatti, come mostrato in Fig.1.3, il convertitore A/D viene spostato nelle vicinanze dell‟antenna. Rispetto al livello precedente si eliminano l‟amplificazione, il filtraggio e la conversione di frequenza, che vengono realizzati con componenti analogici prima della conversione analogico/digitale. Il sistema è quindi completamente programmabile.
5. Livello 4: Ultimate Software Radio, (USR), risulta essere un dispositivo puramente utopico, possiede il massimo della flessibilità ma risulta di difficile realizzazione. E‟ questa la meta che si desidera raggiungere e viene utilizzato come termine di confronto. Supporta, via software, traffico programmabile, informazioni di controllo, diverse applicazioni in un ampio intervallo di frequenze. Può operare in qualunque contesto, fornendo servizi con qualsiasi standard di comunicazione e con qualsiasi banda di frequenza. In tempi brevi, l‟utente potrebbe cambiare il tipo di air interface in base al tipo di scenario in cui si trova. Con la tecnologia delle smartcard l‟utente può gestire il proprio denaro in modo da usufruire di vari servizi, videoconferenza, e-commerce e per assicurarsi garanzie sulla qualità del servizio (QoS). Questo tipo di dispositivo risulterebbe super leggero e a basso consumo energetico, in modo da poter essere integrato facilmente in un terminale mobile; inoltre non avrebbe alcuna antenna esterna e nessuna limitazione sulle frequenze operative, e dovrebbe avere una capacità enorme di calcolo in modo da poter soddisfare tutte le esigenze
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Figura 1.1 – Diagramma a blocchi di un sistema SCR.
Figura 1.2 – Diagramma a blocchi di un sistema SDR.
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In Fig.1.4 è riportata una rappresentazione grafica dei cinque livelli menzionati (le frecce indicano la parte del sistema gestibile via software), mentre in Fig.1.5 è riportata l‟evoluzione tecnologica in ambito SDR dal punto di vista temporale e della flessibilità.
Come specificato dall‟SDR forum, il più ambizioso terminale ad oggi realizzabile e proponibile sul mercato risulta essere un terminale di tipo SDR.
Figura 1.4 – Classificazione dei sistemi Software Radio.
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1.4 Architettura di un sistema SDR
Con il termine architettura si intende l‟insieme di componenti, funzioni e caratteristiche che contraddistinguono un sistema; un‟architettura non descrive in che modo un sistema debba essere implementato, ma indica le linee guida che il costruttore deve seguire affinché il sistema
complessivo presenti prestazioni non inferiori ai limiti prestabiliti in fase di progetto. Dato un generico sistema, è possibile descriverlo mediante livelli di astrazione, che permettono di scomporre un problema complesso in sottoproblemi facilmente gestibili con una progettazione modulare: in questo modo è possibile aggiungere un nuovo servizio modificando, per esempio, le funzioni di un solo livello e lasciando intatti gli altri. Anche l‟architettura di un Software Radio può essere
idealmente scomposta in quattro livelli di astrazione:
Hardware Platform: è il livello più basso e comprende moduli programmabili come i processori e le logiche programmabili (DSP, FPGA);
Radio Infrastructure: in questo livello i dati utili sono distribuiti ai diversi componenti della piattaforma hardware;
Radio Applications: in questo livello i processi lavorano insieme per supportare una applicazione radio, inoltre sono previsti protocolli wireless e protocolli standard per lo scambio dati (come il TCP/IP);
Communication Service: nel più alto livello di astrazione le applicazioni software consegnano agli utenti i servizi di comunicazione.
La comunicazione tra i diversi livelli di astrazione è resa possibile dalle Applications
Programming Interface (API), che forniscono una sintassi che consente l‟accesso ai servizi offerti
dai livelli sottostanti.
1.5 Architettura Software
Affinché un sistema SDR risulti compatibile con altri sistemi, è necessario impiegare
un‟architettura comune, standardizzata e aperta; in questo modo i produttori possono far riferimento ad un unico modello, rendendo possibile la compatibilità tra dispositivi diversi. Un‟architettura aperta non è definita attraverso regole molto strette, ma rappresenta per lo più una visione
concettuale, non indica quale sia l‟implementazione di un sistema ma le caratteristiche generali che questo deve avere. Da un punto di vista economico, l‟utilizzo di un‟architettura permette di ottenere vantaggi a livello commerciale poiché la presenza di un unico modello di riferimento promuove la competizione tra le aziende produttrici e può portare ad un abbassamento complessivo dei prezzi. Per quanto riguarda la Software Defined Radio, esistono due organizzazioni che promuovono standard software:
La Software Communications Architecture Specification (SCAS o SCA) [5]: scelta dal progetto JTRS (Joint Tactical Radio System) [6], fissa gli obiettivi per i futuri sistemi di comunicazione (ad esempio l‟aumento della flessibilità, dell‟interoperabilità,
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SDR forum: ha sviluppato la Distributed Object Computing Software Radio Architecture (DOCSRA), un insieme di linee guida per lo sviluppo di architetture radio aperte, e le
object oriented radio programmabili via software.
Le due architetture, SCA e DOCSRA, sono entrambe orientate agli oggetti e presentano caratteristiche comuni (nel prossimo capitolo si analizzerà nel dettaglio lo standard SCA).
1.6 Paradigmi SDR
Come riportato in Fig.1.6, i sistemi SDR possono essere suddivisi in tre categorie: 1. Reconfigurable Radio
2. Programmable Radio 3. Fully Software Radio
I sistemi radio riconfigurabili (Reconfigurable Radio) prevedono l‟impiego di FPGA, molto utilizzati in tutte le applicazioni nelle quali è richiesto un grande costo computazionale per l‟elaborazione del segnale. Poiché gli FPGA corrispondono ad hardware programmabile, il loro impiego permette di coniugare i vantaggi legati alla flessibilità offerta dal software con la velocità dell‟hardware: in particolare, da un punto di vista computazionale, le prestazioni sono ottimali (solo gli ASIC consentono di ottenere risultati migliori). La progettazione non risulta semplice in quanto l‟implementazione avviene a basso livello utilizzando linguaggi come il VHDL, l‟assembly o simili. I tempi di sviluppo e i costi sono principalmente imputabili all‟hardware impiegato e il tempo di ricompilazione del codice risulta essere molto più alto rispetto alle soluzioni che impiegano DSP o GPP.
I sistemi radio programmabili (Programmable Radio) possono lavorare utilizzando DSP o piattaforme ibride DSP/FPGA; lo sviluppo del sistema prevede la programmazione in C++ dei DSP. I tempi di sviluppo sono inferiori rispetto alle soluzioni che prevedono l‟utilizzo degli FPGA e, da un punto di vista economico, risultano essere anche più vantaggiosi. Per quanto riguarda il costo computazionale e il tempo di ricompilazione del codice, questi sistemi rappresentano un
compromesso tra i risultati ottenuti nel caso di impiego degli FPGA e nel caso “Fully Software”.
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Per quanto riguarda i sistemi radio “Fully Software” (Fully Software Radio), questi prevedono l‟impiego di un processore “general purpose” e la programmazione in C o C++ (linguaggi orientati agli oggetti). I tempi di sviluppo sono di gran lunga inferiori rispetto ai due casi precedenti e, anche da un punto di vista economico, risulta essere una soluzione più vantaggiosa rispetto alle casistiche già viste. Per ciò che concerne il costo computazionale, le prestazioni sono inferiori rispetto ai casi che sfruttano FPGA e DSP, mentre, dal punto di vista del tempo di ricompilazione del codice, le prestazioni sono eccellenti rispetto ai casi visti. Questa scelta però risulta lungimirante dal punto di vista del progresso tecnologico in quanto i GPP, oltre ad abbinare la massima flessibilità tra gli elementi programmabili considerati finora, stanno anche aumentando vertiginosamente le proprie capacità di calcolo.
Figura 1.7 – USRP1.
1.7 Universal Software Radio Peripheral (USRP)
L‟Universal Software Radio Peripheral (USRP) è un apparato radio SDR sviluppato da Matt Ettus della Ettus Research LLC [7], in grado di trasmettere e ricevere segnali digitali. Esistono almeno due versioni dell‟USRP: la versione originale prende il nome di USRP1 (vedi Fig.1.7).
L‟USRP è costituito da due componenti fondamentali:
La motherboard: all‟interno sono presenti tutti i componenti per l‟elaborazione in banda base del segnale, quali FPGA, ADC, DAC e sottosistemi che si occupano della generazione del clock, della sincronizzazione e della regolazione di potenza.
Le daughterboard: ai quattro slot della motherboard possono essere collegate fino a quattro daughterboard, che effettuano elaborazioni di tipo analogico (come up/down
conversion, filtraggi e amplificazione). In Fig.1.8 è riportata una motherboard
collegata a quattro daughterboard differenti.
Questa struttura modulare permette di realizzare al più due front-end (in trasmissione e ricezione) collegando opportunamente le daughterboard agli slot disponibili.
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L‟USRP può essere vista funzionalmente come un sistema di acquisizione dati che si occupa, in ricezione, di acquisire il segnale, filtrarlo ed amplificarlo opportunamente grazie al front-end ad RF. Il segnale così elaborato sarà in seguito campionato e quantizzato a frequenza intermedia. Infine verrà eseguito lo shift digitale in banda base e i campioni così ottenuti verranno inoltrati all‟host computer; in trasmissione invece, riceve i campioni del segnale in banda base (elaborati dagli algoritmi software in esecuzione sull‟host computer), li converte a frequenza intermedia, li interpola, e affida il segnale analogico prodotto al front-end di trasmissione (ed eventualmente a una catena di amplificazione).
Figura 1.8 – Motherboard e Daughterboard della USRP.
In Fig.1.9 è riportato uno schema dell‟architettura di base dell‟USRP1. L‟FPGA è un EPIC12 FPGA Altera Ciclone ed è collegato ad un chip di interfaccia (la Cypress FX2), a sua volta
connesso al calcolatore mediante un collegamento USB 2.0. L‟USRP dispone di quattro convertitori A/D e di quattro convertitori D/A: i dati provenienti dalle daughterboard di ricezione vengono inviati agli ADC, che a loro volta inviano i campioni all‟FPGA, mentre in trasmissione l‟FPGA provvede a inoltrare i dati ricevuti dal calcolatore alle daughterboard di trasmissione.
L‟USRP1 è dotata di due canali di ricezione e due di trasmissione, indipendenti, ciascuno associato allo slot in corrispondenza del quale è stata installata la daughterboard. Ciascun canale di ricezione è provvisto di due ADC a 64 MSample/s con risoluzione di 12 bit. Il campionamento può essere sia reale che complesso, associando un ADC al canale I e uno al canale Q: in linea di
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complesso, aumenta a 64 MHz. Ogni ADC ha un range di ampiezza di 2 Volt picco-picco, ed è preceduto da un amplificatore a guadagno programmabile (PGA) che permette di amplificare il segnale analogico fino a 20 dB in modo da poter sfruttare l‟intera dinamica anche nel caso in cui il segnale di ingresso risulti essere particolarmente debole, riducendo così l‟errore di quantizzazione. Sul ramo di trasmissione sono presenti quattro convertitori DAC, due per canale, che lavorano a 128 MSample/s con una risoluzione di 14 bit; ciascun DAC può fornire una potenza di uscita di 10 dBm ed è seguito da un amplificatore a guadagno programmabile analogo a quello usato in
ricezione.
-Figura 1.9 – Architettura dell’USRP.
L‟FPGA è l‟elemento fondamentale dell‟USRP, in particolare effettua la conversione del segnale in banda base in digitale e riduce la velocità di trasmissione del flusso dei campioni per adattarla alle caratteristiche del collegamento USRP-computer. Per la parte ricevente l‟FPGA utilizza i Digital Down Converter (DDC), ciascuno costituito da un moltiplicatore complesso, da quattro stadi di filtri Cascaded Integrator Comb (CIC) e un decimatore; i filtri CIC presentano prestazioni molto elevate poiché costituiti unicamente da sommatori e elementi di ritardo, mentre l‟ultima parte del DDC contiene 31 filtri passa-banda per fornire al segnale una forma spettrale
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adeguata e avere una buona reiezione fuori banda (vedi Fig.1.10). La configurazione standard dell‟FPGA prevede due DDC; esiste anche una configurazione con quattro DDC senza i filtri passa-banda che consente di avere uno, due o quattro canali separati di ricezione.
Figura 1.10 – Struttura del DDC.
Infatti, nel caso di impiego di quattro DDC, nel percorso di ricezione sono presenti quattro ADC, ciascuno dei quali può essere indirizzato verso il ramo I o il ramo Q di ognuno dei quattro DDC; ciò consente di avere grande libertà nella definizione dei canali di ricezione. Come prima operazione il DDC porta il segnale in ingresso dalla frequenza intermedia alla banda base (lavorando in digitale), successivamente effettua una decimazione sul segnale in modo che la velocità del flusso dei
campioni sia adattata al collegamento USB 2.0. Il segnale a frequenza intermedia (complesso) viene moltiplicato, attraverso l‟NCO, per un segnale esponenziale a frequenza costante (di solito pari alla frequenza intermedia) in modo tale che il segnale risultante sia anch‟esso complesso e centrato in un intorno della banda base. Successivamente viene effettuata la decimazione del segnale di un fattore N; il decimatore è costituito da una cascata di filtri passa basso che selezionano la banda (pari alla banda del segnale in ingresso divisa per il fattore N) e da un sottocampionatore che, riducendo la velocità del flusso dei campioni, restringe la banda del segnale in ingresso in modo che sia pari a quella fissata dai filtri. In base a quanto detto, il DDC riduce la larghezza di banda del segnale di interesse di un fattore N stabilito secondo le esigenze del programmatore.
Il fattore più limitante dell‟USRP consiste nel collegamento con il calcolatore tramite USB 2.0: infatti, questo tipo di collegamento, prevede una velocità del flusso dei bit pari a 32 MB/s e, tenendo presente che sull‟interfaccia i campioni IQ sono rappresentati su 16 bit (16 bit per il ramo I e 16 bit per il ramo Q), ogni campione complesso è rappresentato su 4 byte. Ciò implica che la massima velocità di trasmissione del flusso dei campioni complessi sul collegamento USB risulta pari a 8 MSample/s; di conseguenza, nonostante la frequenza di campionamento degli ADC
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procurasse una banda massima di 64 MHz, il collegamento USB 2.0 abbassa questo valore a 8 MHz.
Quando sono attivi più canali di ricezione, i campioni provenienti da questi vengono interlacciati (il tasso di decimazione deve essere lo stesso per tutti i canali).
Per quanto riguarda invece la parte di trasmissione, vale il ragionamento inverso: come riportato in Fig.1.11, i campioni arrivano all‟FPGA sui due rami I e Q ed entrano nel Digital Up
Converter (DUC), che esegue un‟interpolazione del segnale di ingresso di ordine N ed effettua la
moltiplicazione complessa per un segnale esponenziale di frequenza costante, convertendo in questo modo il segnale dalla banda base alla frequenza intermedia. Successivamente il segnale viene inviato ai due DAC e alle daughterboard di trasmissione; come visto nel caso dei canali di
ricezione, anche i canali di trasmissione devono avere tutti lo stesso tasso N di interpolazione (che può però differire dal fattore di decimazione).
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Figura 1.12 – USRP2.
L‟USRP può funzionare anche in modalità full-duplex: in questo caso il lato di trasmissione e di ricezione sono completamente indipendenti l‟uno dall‟altro e l‟interfaccia USB deve supportare contemporaneamente la comunicazione nei due versi.
L‟USRP2 (vedi Fig.1.12) ha una struttura e un funzionamento simili alla versione precedente, ma, grazie alle modifiche apportate, le prestazioni risultano essere superiori. In particolare, la velocità di campionamento dei convertitori A/D e D/A è maggiore, e ciò consente:
La rappresentazione di segnali aventi una banda maggiore;
Un aumento del numero di bit con cui ciascun campione viene rappresentato, che implica una riduzione dell‟errore di quantizzazione e un conseguente miglioramento della qualità del segnale.
Rispetto alla precedente versione, l‟USRP2 presenta le seguenti differenze:
Al posto dell‟FPGA Altera è presente la Xilinx Spartan 3 2000, che è ottimizzata per il processing sui segnali digitali;
Non viene utilizzata l‟interfaccia USB 2.0 ma la Gigabit Ethernet, favorendo così un incremento della velocità con cui i campioni complessi viaggiano sull‟interfaccia da 8 MSample/s a 25 MSample/s, inserendo un ritardo nella comunicazione con piattaforma e host pc.
In questa nuova versione, la configurazione dell‟USRP2 e del firmware sono memorizzati in una scheda Secure Digital (SD) Flash, per consentire una facile programmazione senza bisogno di hardware particolare.
L‟USRP2 può trasmettere e ricevere simultaneamente su due antenne, e tutti i clock e gli oscillatori locali sono pienamente coerenti, permettendo così di creare un sistema Multiple Input Multiple
Output (MIMO).
Anche questa seconda versione, come la precedente, fornisce in maniera open source tutti gli schemi elettrici di motherboard e daughterboard, il firmware ed i driver senza dover acquistare alcuna licenza.
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Gli svantaggi della USRP2 rispetto alla prima versione, oltre alla latenza introdotta dall‟interfaccia ethernet, sono il maggior costo (precisamente raddoppiato) e la presenza di solo due slot al posto dei quattro della USRP1, uno per la trasmissione e uno per la ricezione.
