ソフトウェア無線（SDR）、レーダー、電子戦（EW）といった最新のRFアプリケーションでは、低遅延で高速かつ柔軟な信号処理がますます求められています。これらのアプリケーションでは、変化するRF環境に適応し、干渉や妨害の影響を軽減するために、動作周波数を迅速かつ正確に変更できる機能も必要です。RFSoCの周波数ホッピング機能は、RF処理プラットフォーム内で直接、高速かつ高精度な周波数切り替えを可能にするため、こうした要求の厳しいアプリケーションに最適です。
これらの課題に対処するため、iWaveは、iG60M® Zynq™ UltraScale+™ RFSoCシステムオンモジュール（SoM）とMATLAB®、Simulink®、およびSoCブロックセット™を組み合わせることで、モデルベースのRF開発ワークフローを実現し、アルゴリズム開発からリアルタイムハードウェア実装までシームレスなプロセスを可能にしました。
この機能は、リアルタイム周波数ホッピングアーキテクチャによって実証されており、iWave Zynq™ UltraScale+™ RFSoCプラットフォームが高速信号処理と高精度周波数制御を実行できることを示しています。統合型RFデータコンバータ（RFDC）を活用することで、RFSoC内部で動的な搬送波周波数切り替えが可能になり、外部RFハードウェアの必要性を低減し、システム全体のアーキテクチャを簡素化します。
従来のRFSoC周波数ホッピングシステムにおける課題：
従来の周波数ホッピングシステムでは、各ホップを管理するために外部プロセッサと周波数シンセサイザを使用することが多い。プロセッサはホッピングアルゴリズムを実行し、ホップコードを生成し、各ホップごとにシンセサイザを更新する。
この方法は広く用いられているものの、システムが複雑化する可能性がある。追加のRFコンポーネントが必要となり、統合とテストに要する時間も長くなる。また、プロセッサの関与によって周波数切り替え速度が制限される場合もある。
高速なホッピング、正確な同期、および柔軟性を必要とするアプリケーションの場合、これらの制約により、システム開発がより困難になり、時間もかかる可能性があります。
ソリューションのハイライト：
- iG-G60M® ジンクTM ウルトラスケール+TM RFSoC ZU48/47/43/28/27/25DR devices
- 統合SD-FEC IPブロック
- 最大930Kのロジックセルと425KのLUT
- 最大 5Gsps の 8 つの ADC チャネルと最大 9.85Gsps の 8 つの DAC チャネル
- 最大28.21GbpsのPL GTY高速トランシーバー16個
- PS GTR高速トランシーバー×4（最大6Gbps）
- ソフトウェア機能：PYNQプロトタイピングサポート、マルチタイル同期、PCIe（XDMA）検証済み、MATLABサポート
周波数ホッピングアプリケーションの場合、 iG-G60M ZU48DR このプラットフォームは、RFデータコンバータ（RFDC）のリアルタイム数値制御発振器（NCO）制御機能を活用しています。これにより、プログラマブルロジック（PL）を介して搬送波周波数を動的に更新できるため、周波数遷移の高速化、正確な同期、柔軟な周波数ホッピングが可能になり、複雑な外部シンセサイザ制御の必要性が軽減されます。このため、このプラットフォームは、ソフトウェア無線（SDR）、電子戦（EW）、レーダー、セキュア通信などのアプリケーションに最適です。
RFSoC周波数ホッピングアーキテクチャ
周波数ホッピングスペクトラム拡散（FHSS）は、送信機と受信機の間で共有される予め定義されたホッピングシーケンスに従って搬送波周波数が急速に変化する通信技術である。
FHSSは複数の周波数チャネルを切り替えることで、通信の信頼性を向上させ、干渉、混雑、意図的な妨害の影響を軽減します。セキュアな無線通信、航空宇宙・防衛、レーダー、航空電子機器、ソフトウェア無線（SDR）などの分野で広く利用されています。
従来の周波数ホッピングシステムでは、プロセッサがホッピングアルゴリズムを実行し、各ホッピング間隔ごとにホッピングコードを生成します。このコードによって必要な周波数が決定され、外部周波数シンセサイザによって設定されます。適切なタイミングで、シンセサイザは変調およびデータ伝送に必要な局部発振器の周波数を生成します。
受信経路も同様のプロセスに従い、同じホッピングシーケンスを用いて対応する局部発振器周波数を生成します。これにより、受信信号を正確にダウンコンバート、復調、復号することが可能になります。
周波数制御をハードウェアに近づけることで、このアーキテクチャはより高速な周波数切り替え、正確なタイミング、およびよりシンプルなシステム統合を可能にし、高性能な周波数ホッピングおよび周波数アジャイルRFアプリケーションのための柔軟な基盤を提供する。
シミュレーションからハードウェアへ：iWave RFSoC ZU48 DR SoMにおけるリアルタイムRF検証
シミュレーション後、設計はSoC Builderワークフローを使用して、カスタムRFSoC 48DRプラットフォームに展開されます。
ハードウェア検証の結果、送信経路における周波数遷移が正常に行われ、送信機と受信機間の同期が維持されていることが確認された。受信機の出力は常に安定した1MHzのトーンを生成し、両方の経路が同期して動作し、時間的に一致していることが示された。
展開前にシミュレーションで設計全体を検証できるようになったことで、統合作業が大幅に簡素化され、デバッグ作業も軽減された。
Zynq™ UltraScale+™ RFSoC開発のためのMATLAB®、Simulink®、およびSoCブロックセット™：
MATLAB®、Simulink®、SoC Block set™、HDL Coder、およびEmbedded Coderを組み合わせることで、iWave Zynq™ UltraScale+™ RFSoCプラットフォーム上で高度なRFアプリケーションを開発および展開するための完全なワークフローエコシステムが提供されます。
展開前に、設計全体をシミュレーションで検証できます。専用のテストベンチを使用することで、送信機の出力スペクトルを可視化し、周波数遷移を観察したり、ホッピング動作を確認したりできます。
このワークフローは、ハードウェア展開前にシステムレベルの検証を可能にすることで、開発時間を大幅に短縮します。
周波数ホッピングやリアルタイム信号処理から、SDR、レーダー、無線通信システムまで、iWaveのRFSoCソリューションは、複雑さを軽減し、市場投入までの時間を短縮しながら、柔軟で高性能なRF開発を可能にします。
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。
