Max Home IndustryЭто нишевая новость, но она дает интересный взгляд на другой мир, если вы не глубоко озабочены аппаратным / программным обеспечением. Если вы знаете все о программно определяемых радиостанциях, просто пропустите этот пункт, чтобы узнать о Sora от Microsoft Research.
Первоначально радиоприемники и передатчики были построены с использованием аналоговых компонентов, таких как катушки, конденсаторы и другой захватывающей электроники. Однако давно известно, что, как и любая другая аналоговая схема, ту же работу можно выполнить, используя только программное обеспечение. То есть вы можете построить программно-определяемое радио (SDR).
Задумайтесь на мгновение о том, как цифровые звуковые карты пришли на смену аналоговым проигрывателям. Да, вам все еще нужен динамик и усилитель мощности, чтобы все это работало, но действительно сложная обработка сигнала выполняется на звуковой карте. Современное программное обеспечение радио аналогично; только вместо громкоговорителя есть антенна, и аудиоусилитель становится простым приемником.
В этот момент вы можете подумать, что трансивер, работающий на радиочастоте, действительно все, что вам нужно. В идеальном мире программное обеспечение также выполняло бы работу трансивера, с преобразователем AtoD и DtoA, подключенным непосредственно к антенне. В некоторых случаях даже антенна — это программная конструкция.
Настоящее преимущество идеи программного радиовещания заключается в сложности современной радиотехники. Первоначально сигнал, который вы хотели передать, использовался для модуляции радиочастотного (RF) сигнала довольно простыми способами — амплитудной модуляцией или частотной модуляцией. Сегодня мы используем сложное сочетание амплитудной и фазовой модуляции.
Эти схемы модуляции, например, заставляют работать Wi-Fi. В основном эти схемы модуляции встроены в программируемые массивы или цифровые сигнальные процессоры (DSP), но если вы хотите исследовать передовые схемы радиосвязи, вам необходимо иметь возможность создавать настраиваемую модуляцию. Чтобы сделать это возможным, многие радиомодули имеют аналоговые входы IQ, которые устанавливают амплитуду РЧ-сигнала на входе I и квадратурный (сдвиг по фазе на 90 градусов) сигнал на входе Q. Соедините эти два сигнала вместе, и в результате вы получите сигнал любой амплитуды и фазы.
Итак, теперь мы подошли к программной части системы. Возьмите один радиомодуль с вводом / выводом IQ и подайте его на преобразователи AtoD / DtoA программного радио. Теперь вы можете создать любую схему модуляции, какую только захотите, и обработать сигнал в соответствии с написанным вами кодом. Намного проще, чем создавать оборудование.
Представляем Сору
Большая проблема заключается в том, чтобы заставить программное обеспечение работать с достаточной скоростью, чтобы достаточно быстро передавать данные на радиомодуль и от него. Именно здесь на помощь приходит новая система Sora от Microsoft Research. Она состоит из некоторого программного обеспечения и специальной платы радиоуправления RCB, которая вставляется в слот PCIe и взаимодействует с радиомодулем для передачи данных IQ, среди прочего, на скорости до 16,7. Гбит / с. Программное обеспечение использует только стандартный многоядерный процессор и современный SIMD (Single Instruction Multiple Data) для реализации всего, начиная с физического уровня.
Чтобы показать, что все это работает, и дать некоторое представление о том, для чего это может быть использовано, исследовательская группа Microsoft реализовала 802.11 WiFi с использованием только (ну почти) программного обеспечения и утверждает, что он работает так же, как и коммерческие карты 802.11 WiFi. Возможность проникнуть внутрь реализации 802.11 и добавлять модификации и собирать данные является одним из огромных преимуществ программного подхода, но его также можно использовать для создания нестандартных и неиспользуемых режимов работы.
Также была продемонстрирована система, создающая мягкую реализацию LTE, и это может быть использовано для создания телефонов 4G действительно четвертого поколения.
На этом фоне видео Microsoft Research по этой теме теперь должно иметь смысл.
Теперь мы подошли к сути — как его получить. Программная часть проста — вы можете просто загрузить ее из Microsoft Research. Аппаратное обеспечение гораздо сложнее. Вы должны покупать по цене от 500 до 2000 долларов. радиомодуль, подходящий для частот, с которыми вы хотите работать, и есть несколько готовых вариантов, например WARP. Однако карта RCB доступна только в том случае, если вы заполнили форму, проверенную академическим учреждением, и сделали ее для вас на месте по цене около 1500 долларов США. Также есть небольшой вопрос, что Microsoft разрешает его использование только в исследовательских и образовательных целях. Так что, если вы изобретатель-одиночка или часть небольшой группы, планирующей следующий этап коммуникационной революции, вам нужно искать в другом месте.