Software Defined Radio

La tecnologia SDR consente di ottenere la compatibilità tra una piattaforma hardware generica e diversi sistemi di comunicazione wireless mediante l'aggiornamento delle configurazioni software. Introduce la flessibilità nei sistemi radio e consente di aggiungere nuove funzioni e aggiornare i sistemi con facilità.

È possibile implementare sistemi SDR basati su campionamento RF o IF. Il primo metodo di campionamento consiste nella conversione diretta del segnale da RF a digitale in modo da ridurre quanto più possibile la sezione di circuiteria analogica. Tuttavia, questo metodo comporta un'alta difficoltà di implementazione, poiché il campionamento RF richiede convertitori A/D e DSP ad altissima velocità. Il secondo metodo di campionamento è attualmente il più diffuso. Prevede dapprima la conversione del segnale RF in un segnale IF, che viene quindi campionato per la digitalizzazione. Per quanto comporti una perdita in termini di flessibilità, questo metodo richiede prestazioni dei dispositivi sostanzialmente inferiori e facilita notevolmente l'implementazione.

L'hardware di un sistema SDR consiste essenzialmente in un'antenna, un front-end RF, convertitori analogico-digitale (ADC) e digitale-analogico (DAC) e un DSP. Per coprire una banda di frequenze più ampia, è possibile utilizzare un'antenna a banda larga o più antenne. Il front-end RF svolge una serie di operazioni, tra cui il filtraggio, la conversione Up e Down, l'amplificazione di potenza e l'amplificazione a basso rumore. L'ADC opera nella catena di ricezione del sistema ed esegue la conversione da analogico a digitale, mentre il DAC si trova nella catena di trasmissione ed esegue la conversione da digitale ad analogico. ADC e DAC devono entrambi disporre di una larghezza di banda operativa e di una velocità sufficienti a soddisfare la frequenza di campionamento Nyquist. Per alleggerire il carico di lavoro del DSP, è possibile utilizzare un dispositivo DDC (Digital Down Converter) per convertire l'uscita dell'ADC in banda base e ridurre così la velocità di trasferimento dati. Allo stesso scopo è possibile utilizzare un dispositivo analogo, il DUC (Digital Up Converter), anche nella catena di trasmissione. Un'altra opzione per questa funzionalità consiste nell'uso di un FPGA in sostituzione di DDC e DUC. Il DSP opera sul segnale in banda base, con modulazione/demodulazione, anti interferenza e FEC (Forward Error Correction).

Inoltre, nei moderni sistemi di comunicazione generalmente viene adottata una modulazione di inviluppo non costante, che richiede spesso un funzionamento degli amplificatori di potenza in regione lineare, quindi con un'efficienza ridotta. Il funzionamento degli amplificatori nelle regioni non lineari può ottenere un'efficienza maggiore, ma è necessario aggiungere un chip o FPGA dedicato a monte dell'amplificatore di potenza per implementare CFR (Crest Factor Reduction) e DPD (Digital Pre-Distortion) sui segnali.

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