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從事WiFi,藍芽,5G毫米波等無線通訊系統與晶片設計近30年的工程師 !

2021年10月24日 星期日

29. 5G毫米波 - 聊聊軟體定義無線電(SDR)的現況

 軟體定義無線電的概念雖然很漂亮, 但之前由於IC製程還不夠先進, 數位電路與時鐘還沒有辦法跑得夠快, 使得幾年前的CPU/DSP沒有辦法跑得太快, 很多功能不得不透過特定應用的晶片(Application Specific IC, ASIC)的方式實現才跑得動.

ADC/DAC的取樣率與解析度也同樣達不到用單一組很強的規格, 像很高的取樣率與很高的解析度, 就可以涵蓋很多應用與規格的程度.

這兩個主要的因素使得軟體定義無線電的概念遲遲無法真正實現!! 

這也是為什麼還是不久之前, 不同規格與應用的電子產品就需要推出一顆對應的IC, 例如像是1990年代WiFi剛推出來的時候, MAC跟PHY都是透過單獨一顆晶片來實現, 射頻收發也是單獨一顆晶片, 因此設計實現WiFi模組時需要將這些晶片與其他被動元件一起整合到PCB板子上, 不像現在多已是整合在一起的單晶片! 

但是隨著這幾年來CMOS IC製程的不斷進步, 現在的系統單晶片 SoC, 單一顆 SoC 就可以整合很多核的CPU與DSP, 而單一顆CPU/DSP也可以跑到 3 GHz以上, 甚至更快!! 另一方面, 目前商用ADC/DAC設計的取樣率也已經可以達到十幾GHz, 解析度還可以同時達到12, 14甚至16-位元的設計, 以ADI AD9371為例, 支援頻寬可以達到100MHz, 取樣頻率122.88MHz, ADC解析度12位元, DAC解析度10位元. 

再以Xilinx 第一代的RFSoC中整合了8個12位元4.096GHz取樣率的ADC與8個14位元6.554GHz取樣率的DAC 這也使得軟體定義無線電的實現正逐步地變得可能!!


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