Skalierbare Empfänger

Dr.-Ing. Piotr Szegvari
Ein softwaredefinierter Empfänger ist ein Empfänger, in dem die starren Hardwarekomponenten weitestgehend durch Softwarekomponenten ersetzt wurden. In Abhängigkeit der noch verbliebenden Hardwarekomponenten spricht man auch von einem Software-Empfänger oder idealen Software-Empfänger. Der im folgenden betrachtete Empfänger wird als softwaredefinierter Empfänger eingestuft, da der Hardwareteil lediglich aus einem rauscharmen Verstärker (LNA), einem Überlagerungsempfänger (IF-Tuner) und einem Analog-zu-Digital-Umsetzer (ADC) besteht. In Abhängigkeit des Frequenzbereichs des verwendeten Tuners kann damit jeder Rundfunkstandard durch Software nach-gebildet werden. Die Vorteile eines solchen softwaredefinierten Empfängers sind Flexibilität und unkomplizierte Inbetriebnahme auf der Kundenseite sowie Kostenreduzierung, kurze Ent-wicklungszeiten und auch hohe Flexibilität auf Herstellerseite. Als einziger Nachteil bleibt der verhältnismäßig hohe Rechenaufwand der nur von ent¬sprechend leistungsfähigen Prozessoren erbracht werden kann. Wird ein solcher softwaredefinierter Empfänger dann noch primär auf Universalprozessoren (GPPs - General Purpose Processors) eingesetzt, bedarf es einer kundengerechten Lösung zur Reduzierung des erwähnten Nachteils, da der Hauptvorteil der Flexibilität durch eine ständige An¬passung an den Prozessor verloren gehen würde. Hierfür bietet sich ein skalierbares System (siehe Abb.) an, dass in Abhängigkeit der zur Verfügung stehenden Ressourcen die Qualität des Empfängers anpasst und damit den benötigten Rechenaufwand variiert. Die Anpassung der Qualität kann hierbei durch unterschiedliche Parameter der verwendeten Softwaremodule und/oder durch speziell entwickelte skalierbare Module realisiert werden.

Eine weitere Möglichkeit der Skalierung besteht in der Verwendung unterschied-licher Prozessoren innerhalb eines PCs (Personal Computers). Dabei stellt die Verwendung von Multikern-Prozessoren bereits den Stand der Technik dar. Eine Verwendung des Grafikkerns (GPU) oder einer vorhandenen Physik-Beschleuniger-Karte (PPU), was bei vielen PC-Spielern keine Seltenheit mehr ist, könnte einem skalierbaren System enorme Geschwindigkeitsvorteile verschaffen. Welcher der Prozessoren dabei primär verwendet wird, könnte anhand einer Priorisierung der laufenden Anwendungen entschieden werden.

Die ersten Ergebnisse, die in diesem Zusammenhang am Lehrstuhl erzielt wurden, konzentrieren sich momentan auf theoretische Erkenntnisse, die durch die Simulation eines PAL-TV-Empfängers unter Simulink® entstanden sind. Die echtzeitfähige Implementierung und die Untersuchung dieses PAL-TV-Empfängers hinsichtlich seiner Skalierbarkeit sind die Schwerpunkte, an denen zur Zeit gearbeitet wird. Allerdings befindet sich die Simulation und Realisierung eines DVB-Empfängers in Vorbereitung und kann damit als Representant für den digitalen Fernsehrundfunk aufgefaßt werden.

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