Agilex 9 Direct RFソフトウェア無線（SDR）は、従来固定されていた信号処理機能をプログラマブルなデジタルハードウェアに移行することで、最新のRFシステムの設計方法を変革します。周波数変換、フィルタリング、チャネル処理に専用のアナログ回路を多用する従来の方式とは異なり、SDRアーキテクチャはプログラマブルな処理を用いて、帯域幅、周波数、アプリケーション要件の変化に合わせて信号経路を適応させます。
SDRシステムがより広い瞬時帯域幅へと進化するにつれ、課題はもはやRFデータの取得だけにとどまりません。高速コンバータは膨大な量のデータを生成し、それをリアルタイムで処理、転送、同期、および削減する必要があります。そのため、FPGA処理、メモリ帯域幅、高速接続、クロック、およびシステムレベルの統合に厳しい要求が課せられます。
Agilex® 9 Direct RFシリーズは、高性能RFデータコンバータとFPGAベースの処理、クアッドコアArm®プロセッサ、DSPリソース、高速トランシーバを統合することで、これらの要件に対応します。このプラットフォームは、最大64 GSPSのDirect RFサンプリングレートと最大58 Gbpsのトランシーバレートをサポートし、広帯域RF処理とリアルタイム信号解析のための高度に統合された基盤を提供します。
スーパーヘテロダイン方式から直接RFサンプリング方式へ
従来のスーパーヘテロダインSDRアーキテクチャでは、ミキサー、局部発振器、中間周波数（IF）段を用いてRF信号をデジタル化前に変換します。この方式は依然として広く用いられていますが、アナログ段が増えるごとに信号経路の複雑さが増し、フィルタリング、同期、信号完全性に関する設計上の考慮事項が生じます。
直接RFサンプリングは、従来とは異なるアプローチを採用しています。RF信号を元の周波数に近い周波数でデジタル化することで、周波数変換や信号処理機能の大部分をデジタル的に実行できます。これにより、プログラマブルロジックを用いて、デジタルダウンコンバージョン、フィルタリング、デシメーション、チャネル化、FFTベースの信号解析といった処理が可能になります。
SDR設計者にとって、ダイレクトRFはアナログフロントエンドを排除するものではありません。むしろ、周波数変換と信号処理チェーンの大部分をデジタル領域に移行させ、RFフロントエンドはフィルタリング、ゲイン調整、マッチング、信号調整などの機能を引き続き提供します。
図1：簡略化されたDirect RF SDR信号経路
Agilex® 9 Direct RFが次世代SDRに最適な理由とは？
Agilex® 9 Direct RFは、極めて広帯域のRF信号取得および処理をサポートする能力において際立っています。デバイスによっては、Direct RFシリーズは最大64 GSPSのRFコンバータレートを提供し、広範囲のスペクトルにわたるRF信号の直接デジタル化を可能にします。対応する広帯域構成では、最大32 GHzの瞬時受信帯域幅を実現します。この広帯域機能は、高密度チャネル、超低コンバータインターフェース遅延、プログラマブルFPGAファブリック、統合されたクアッドコアArm®プロセッサ、および高速トランシーバによってさらに強化されています。
高速RF変換とプログラマブルFPGA処理を組み合わせることで、デジタルダウンコンバージョン、チャネル化、フィルタリング、FFT処理、ビームフォーミング、リアルタイム信号解析といった機能をデータソースに近い場所で実装することが可能になります。これにより、外部へのデータ移動を削減し、よりコンパクトなSDRアーキテクチャを実現できます。
最大58Gbpsのトランシーバー速度を備えたAgilex® 9は、 SDRシステム内外で大量の処理済みデータを効率的に転送できます。これらの機能により、広帯域RF信号の取得からリアルタイムデジタル処理まで高度に統合されたパスが実現され、Agilex® 9 Direct RFは、広帯域SDR、レーダー、電子戦、衛星通信、その他の高性能RFシステムといった要求の厳しいアプリケーションに最適です。
図2：Agilex 9 Direct RFベースSDRアーキテクチャ
iWave Agilex® 9 ダイレクトRFソリューション：
iWaveは、さまざまなRF処理およびシステム統合要件に対応するため、複数のフォームファクタと帯域幅カテゴリにわたるAgilex® 9 Direct RFソリューションを提供しています。
- iG-G67M® Agilex® 9 R17B 広帯域ダイレクトRFシステムオンモジュール
最大64 GSPSのサンプリングレートを持つ4つのADCおよび4つのDACチャネル、最大58 Gbps PAM4の高速トランシーバー、および統合されたクアッドコアArm® Cortex®-A53プロセッシングを備えた広帯域ダイレクトRF SoM。 - iG-G78M® Agilex™ 9 R31D ミッドバンド直接RFシステムモジュール
最大4GSPSで20個のADCチャネル、最大12GSPSで16個のDACチャネルをサポートするミッドバンドダイレクトRFプラットフォームで、要求の厳しいRF処理アプリケーション向けに高密度なチャネルを提供します。 - iG-G67V® Agilex® 9 ダイレクトRF 3U VPXプラグインモジュール
Agilex® 9 Direct RF処理を高性能システムアーキテクチャに導入するために設計された3U VPXベースのプラットフォームで、最大64 GSPSのサンプリングレートと最大58 Gbps PAM4の高速トランシーバーをサポートする4つのADCおよび4つのDACチャネルを備えています。
これらのプラットフォームを組み合わせることで、SoMおよびVPXベースのSDRアーキテクチャにおいて広帯域および中帯域RF処理を実装するための柔軟な選択肢が提供され、エンジニアはRF評価やプロトタイピングから生産指向のシステム開発へと移行できるようになります。
広帯域RF信号取得からリアルタイム処理まで
SDRの進化は、リアルタイム性能、柔軟性、システム効率を維持しながら、RFスペクトルのより多くの部分をデジタル処理する必要性によってますます推進されています。Agilex® 9 Direct RFは、高速RFデータコンバータ、FPGAベースの処理、Arm®処理、および高速接続を単一のプラットフォームに統合し、エンジニアが信号チェーンのより多くの部分をプログラマブルハードウェアに移行できるようにします。
システム設計者にとって、このアーキテクチャは、広帯域データ取得、リアルタイム信号処理、およびアプリケーション固有のデジタルアーキテクチャをサポートできる、高度に統合されたSDRプラットフォームへの道筋を提供する。
iWave社のAgilex® 9ダイレクトRFソリューションは、iG-G67M® R17BダイレクトRF広帯域SoM、iG-G78M® R31DミッドバンドダイレクトRF SoM、およびiG-G67V® 3U VPXプラグインモジュールなど、さまざまなフォームファクタとRF帯域幅オプションを提供し、次世代SDR、レーダー、電子戦、衛星通信、およびRFテストシステムの開発に対応します。
iWaveは、 Agilex® 9とDirect RFテクノロジーを、量産対応のSoMおよびVPXプラットフォームと組み合わせることで、エンジニアが広帯域RFシステムの開発と評価から、展開可能な高性能組み込みソリューションへの移行を加速できるようにします。
iWave Globalは、システムオンモジュール、FPGAプラットフォーム、ODMサービスを専門とする組み込みコンピューティングソリューションの大手プロバイダーです。高性能システムとRFシステムに関する深い専門知識を活かし、お客様の製品開発と市場投入までの時間を短縮します。
