Problemlöser SDR #####

Vorteile eines „Software Defined Radio“-Konzeptes

Bei der Implementierung einer SDR-Plattform ist es empfehlenswert, einen Vektorprozessor als Erweiterung der klassischen SIMD-Verarbeitung (Single Instruction Multiple Data) von Operationen zu nutzen. Die Hinzunahme solcher Intra-Vektor-Operationen erlaubt die zusätzliche Interaktion zwischen einzelnen Elementen innerhalb eines Vektors; so lassen sich zum Beispiel frei wählbare Umstellungen von Daten vornehmen – für FFT-Butterflies, zum Entfernen des Pilotkanals oder für andere bei der Verarbeitung von Kommunikationssignalen häufig vorgenommene Rechenoperationen. Damit steigt im Vergleich zu reinen SIMD-Architekturen die Recheneffizienz, da bei SIMD-Anwendungen in solchen Fällen oftmals nur ein Umschalten auf eine sequenzielle Verarbeitung als Alternativlösung zur Verfügung steht.

Mit ihrer Fähigkeit, Modemfunktionen für viele verschiedene Kommunikationsstandards flexibel zu implementieren und nahtlose Verbindungsübergaben von einem zu anderen Standard zu verhandeln (Bild 2), sind programmierbare EVPs eine der Schlüsselvoraussetzungen zur Umsetzung einer leistungsfähigen SDR-Architektur.

Neben der Arbeit mit sehr hohen benötigten GOPS-Werten erfüllen diese Prozessoren auch die Anforderungen von akkubetriebenen Mobilprodukten bezüglich Chipfläche und Herstellungskosten. Das Maß an individueller Programmierbarkeit dieser Systeme erlaubt dabei nicht nur eine problemlose Unterstützung der Vielzahl von modernen drahtlosen Kommunikationsstandards – sie bietet dem Gerätehersteller auch eine flexibel anpassbare Systemarchitektur, um mit neuen Evolutionsstufen und Anwendungsszenarien dieser Standards Schritt halten und neue Algorithmen laufend implementieren zu können. Die EVP-Architektur ermöglicht es dem Hersteller darüber hinaus, Produkte per OTA-Downloads (Over The Air) zu reparieren oder aufzurüsten, um damit unnötige Geräterücksendungen aus dem Feld zu vermeiden und dem Konsumenten ein noch höherwertigeres Produkt zu bieten (größere Abdeckung bzw. höhere Bitraten für Downloads).

Die Software-Programmierung von Vektorprozessoren sollte jedoch nur in solchen Fällen Anwendung finden, in denen sich durch kürzere Markteinführungszeiten, eine höhere Produktdifferenzierung oder geringere Fertigungskosten ein echter Mehrwert erzielen lässt. Es gibt heute noch einige Bereiche der Basisbandverarbeitung, bei denen eine software-programmierte Modemfunktion unter Umständen nicht die Lösung erster Wahl ist, sondern wo eine Anwendung von mehreren festverdrahteten, dedizierten Sub-Modulen eine bessere Alternative darstellt.

Codecs verlangen erhebliche Verarbeitungs-Ressourcen

Codecs umfassen beispielsweise Funktionen wie Viterbi-Algorithmen und Turbo-Codierung/-Decodierung, die im Falle einer software-programmierten Codec-Engine erhebliche Verarbeitungs-Ressourcen in Anspruch nehmen würden – und zwar besonders angesichts der hohen Bitraten, die hier verarbeitet werden (typischerweise über 100 Mbit/s). Da die Unterschiede zwischen den Standards hier jedoch eher gering sind, erfordern diese Funktionen nicht zwingend eine Programmierung per Software. Daher ist es in solchen Fällen sinnvoller, sie per Hardware-Beschleunigung in einem rekonfigurierbaren Codec und nicht als software-programmierten Codec zu verarbeiten. Gleiches gilt übrigens auch für die Kanalfilterung.

Eine SDR-Realisierung wird aus diesem Grund wahrscheinlich niemals ausschließlich software-programmiert sein. Stattdessen wird hier ein Mix aus Programmierbarkeit und software-gesteuerter Rekonfigurierbarkeit im HF-Front-End zum Einsatz kommen, bei dem Embedded Controller, digitale Signalprozessoren, Vektorprozessoren und Hardware-Beschleuniger alle einen Teil zur Gesamtfunktion des Systems beitragen.

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3. Konvergenz treibt Entwicklung neuer HF-Architekturen voran
4. Vorteile eines „Software Defined Radio“-Konzeptes
5. Pluspunkte softwarebasierter Konzepte