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[经验] 剖析基于SDR实现宽带无线视频信号链的过程

前天 16:49  148 SDR 信号链
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集成式射频(RF)捷变收发器不只普遍用于蜂窝电话基站的软件定义无线电(SDR)架构,也适用于工业、商业和军事应用中的无线高清视频传输,如无人机应用。本日咱咱咱们将——剖析基于SDR实现宽带无线视频信号链的过程,和传输的数据量、相应的RF占用信号带宽、传输距离和发射功率;

一、信号链
图1所示为采纳SDR实现的简化无线视频传输计划。摄像机捕捉到影像,并颠末过程以太网、HDMI、USB或其余接口将视频数据发送至基带处理器。图像编码/解码可颠末过程硬件或FPGA处理。RF前端包含RF开关和衔接到可编程集成式收发器的LNA和PA。

图1. 无线视频传输示用意
必要传输多少数据?
颠末过程应用高效视频编码(HE VC) 技术,可以或许或许低落数据速率并节省带宽。
表1总结了分歧视频格式下的未压缩和已压缩数据速率。其假设条件是视频的位深度为32位,帧速率为60 fps。在1080p的例子中,压缩后的数据速率为7.45 Mbps,如许的数据率才会加倍容易地被基带处理器和无线物理层停止处理。

表1. 压缩数据速率
二、信号带宽
颠末过程改变采样速率、数字滤波器和抽取参数,盛铂SDR平台可支撑的通道带宽规模为低于200 kHz到40 MHz,并采纳零中频收发器,具有用来发射复数数据的I通道和Q通道。复数数据含有实部和虚部,分离对应I通道和Q通道,它咱咱们位于同一频带上,因此其频谱效力是单通道频谱效力的两倍。压缩视频数据可以或许或许映射到I和Q通道以创建星座点,也便是符号。图2显示了一个16QAM的例子,每个星座点符号代表四个二进制比特。

图2. 16 QAM星座图和星座图中I和Q数字波形
对付单载波体系,I和Q数字波形在进入DAC之前必要颠末过程脉冲整形滤波器,使所传输的信号在有限带宽内成形。脉冲整形可应用FIR滤波器,滤波器相应如图3所示。为了确保信息逼真度,必需称心对应于符号速率的最小信号带宽。符号速率与压缩视频数据成正比。对付OFDM体系,应应用IFFT将复数数据调制到各个子载波上,使其在有限带宽内传输信号。

图3. 脉冲整形滤波器相应

表2.各种调制阶数的RF占用信号带宽(α= 0.5)
盛铂科技SDR平台可实现大于40MHz信号带宽,支撑表2中统统视频格式的传输,而且支撑更高的帧速率。高阶调制占用的带宽更小,每个码元可表示更多的信息/位,但是解调所需的信噪比(SNR) 更高。
三、传输距离和发射器功率
在无人飞行器等应用中,最大传输距离是一个关键参数。但是,对峙通讯不中止同样很重要,即使距离较小时也是如斯。氧气、水和其余障碍物(从容空间衰减除外)可能会使信号衰减。图4显示了无线通讯信道损耗的模子。

图4. 无线通讯信道损耗模子
通常将解调或规复发射器信息所需的最小输入信号(Smin) 作为接收器灵敏度。获得接收器灵敏度后,结合某些假设条件可计算出最大传输距离。
最小信噪比与调制/解调阶数相干。在相同的信噪比下,低阶调制可获得更低的误码率,而在相同的误码率下,高阶调制必要更高的信噪比来解调。因此,如果发射器离接收器很远,则接收到的信号较弱,信噪比不敷以支撑高阶解调。为了使发射器对峙在线状况,并使视频格式对峙同一视频数据速率,则基带应应用低阶调制,其价值是增长带宽。如许有助于确保接收到的图像清楚不模糊。幸运的是,咱咱咱们可颠末过程具有数字调制和解调功效的软件定义无线电来改变调制办法。上述阐发基于如许的假设条件:发射器的RF功率对峙恒定。在天线增益相同时,较大的RF发射功率将能到达更远处具有相同接收灵敏度的接收器,尽管如斯,最大发射功率应相符FCC/CE辐射模范。
别的,载波频率也会对传输距离发生影响。当波在空间中流传时,会发生散射损耗。在相等的从容空间距离上,频率越高,损耗越大。例如,相较于2.4 GHz,载波频率为5.8 GHz时在相同传输距离上的衰减将超过7.66 dB。

王栋春 前天 22:40
没有接触过类似的技术  学习一下
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