Software-definierte Funkkommunikation

Die SDR-Technologie macht es möglich, dass eine für allgemeine Zwecke eingerichtete Hardwareplattform Kompatibilität zu verschiedenen Systemen der drahtlosen Kommunikation bietet, indem die Softwarekonfigurationen aktualisiert werden. Das bedeutet Flexibilität für die Funkkommunikationssysteme und ermöglicht die Aufnahme von neuen Funktionen und das einfache Upgrade des Systems.

SDR-Systeme können entweder auf der Grundlage der HF- oder der IF-Abtastung implementiert werden. Beim ersteren Abtastverfahren werden die HF-Signale direkt in digitale Signale umgewandelt, so dass die analogen Schaltkreise so weit wie möglich verringert werden können. Diese Methode ist allerdings bei der Implementierung sehr schwierig, denn die HF-Abtastung benötigt extrem schnelle A/D-Wandler und DSP. Das zweite Abtastverfahren ist gegenwärtig das beliebtere. Zuerst werden die HF-Signale in IF-Signale umgewandelt, die dann zur Digitalisierung abgetastet werden können. Auch wenn dieses Verfahren hinsichtlich der Flexibilität einen Kompromiss darstellt, sind die Anforderungen an die Leistungsfähigkeit der Geräte deutlich geringer und die Implementierung gestaltet sich viel einfacher.

Die Hardware eines SDR-System besteht im Wesentlichen aus einer Antenne, einem HF-Frontend, A/D-Wandlern und einem DSP. Um ein breiteres Frequenzband abzudecken, kann eine Breitbandantenne oder mehrere Antennen eingesetzt werden. Das HF-Frontend übernimmt mehrere Aufgaben, wie Filterung, Aufwärts- und Abwärtsumwandlung, Leistungsverstärkung und rauscharme Verstärkung. Der A/D-Wandler ist in die Empfangskette des Systems integriert und sorgt für die Umwandlung von analog in digital, während der D/A-Wandler für die Umwandlung von digital in analog in der Sendekette angesiedelt ist. Sowohl der A/D- als auch der D/A-Wandler muss über eine ausreichend große Bandbreite und Geschwindigkeit verfügen, um die Nyquist-Abtastrate zu erfüllen. Zur Entlastung des DSP kann ein DDC (digitaler Abwärtswandler) verwendet werden, der die Ausgabe des A/D-Wandlers in das Basisband umwandelt und so die Datenübertragungsgeschwindigkeit verringert. Der ähnlich geartete DUC (digitaler Aufwärtswandler) kann zum gleichen Zweck auch in der Sendekette eingesetzt werden. Eine weitere Option für diese Funktion ist die Verwendung eines FPGA anstelle des DDC und DUC. Der DSP ist verantwortlich für die Verarbeitung des Basisbandsignals und die Modulation/Demodulation, Entstörung und FEC (Vorwärtsfehlerkorrektur).

Daneben findet in modernen Kommunikationssystemen meist eine nichtkonstante Hüllkurvenmodulation Anwendung, für die üblicherweise Verstärker in den linearen Bereichen laufen müssen, was zu einer geringeren Effizienz führt. Der Betrieb der Verstärker in den nichtlinearen Bereichen könnte zu einer höheren Effizienz führen, aber dann müsste ein dedizierter Chip oder ein FPGA vor dem Leistungsverstärker eingesetzt werden, um für die CFR (Verringerung des Scheitelfaktors) und DPD (digitale Vorverzerrung) der Signale zu sorgen.

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