集成式射頻（RF）捷變收發器不僅廣泛用于蜂窩電話基站的軟件定義無線電(SDR)架構，也適用于工業、商業以及軍事應用中的無線高清視頻傳輸，如無人機應用。今天我們將——剖析基于SDR實現寬帶無線視頻信號鏈的過程，以及傳輸的數據量、相應的RF占用信號帶寬、傳輸距離和發射功率；

一、信號鏈

圖1所示為采用SDR實現的簡化無線視頻傳輸方案。攝像機捕捉到影像，并通過以太網、HDMI、USB或其他接口將視頻數據發送至基帶處理器。圖像編碼/解碼可通過硬件或FPGA處理。RF前端包括RF開關以及連接到可編程集成式收發器的LNA和PA。

圖1. 無線視頻傳輸示意圖

需要傳輸多少數據？

通過使用高效視頻編碼(HE VC) 技術，可以降低數據速率并節省帶寬。

表1總結了不同視頻格式下的未壓縮和已壓縮數據速率。其假設條件是視頻的位深度為32位，幀速率為60 fps。在1080p的例子中，壓縮后的數據速率為7.45 Mbps，這樣的數據率才會更加容易地被基帶處理器和無線物理層進行處理。

表1. 壓縮數據速率

二、信號帶寬

通過改變采樣速率、數字濾波器和抽取參數，盛鉑SDR平臺可支持的通道帶寬范圍為低于200 kHz到40 MHz，并采用零中頻收發器，具有用來發射復數數據的I通道和Q通道。復數數據含有實部和虛部，分別對應I通道和Q通道，它們位于同一頻帶上，因此其頻譜效率是單通道頻譜效率的兩倍。壓縮視頻數據可以映射到I和Q通道以創建星座點，也就是符號。圖2顯示了一個16QAM的例子，每個星座點符號代表四個二進制比特。

圖2. 16 QAM星座圖以及星座圖中I和Q數字波形

對于單載波系統，I和Q數字波形在進入DAC之前需要通過脈沖整形濾波器，使所傳輸的信號在有限帶寬內成形。脈沖整形可使用FIR濾波器，濾波器響應如圖3所示。為了確保信息逼真度，必須滿足對應于符號速率的最小信號帶寬。符號速率與壓縮視頻數據成正比。對于OFDM系統，應使用IFFT將復數數據調制到各個子載波上，使其在有限帶寬內傳輸信號。

圖3. 脈沖整形濾波器響應

表2.各種調制階數的RF占用信號帶寬(α= 0.5)

盛鉑科技SDR平臺可實現大于40MHz信號帶寬，支持表2中所有視頻格式的傳輸，并且支持更高的幀速率。高階調制占用的帶寬更小，每個碼元可表示更多的信息/位，但是解調所需的信噪比(SNR) 更高。

三、傳輸距離和發射器功率

在無人飛行器等應用中，最大傳輸距離是一個關鍵參數。但是，保持通信不中止同樣很重要，即使距離較小時也是如此。氧氣、水和其他障礙物（自由空間衰減除外）可能會使信號衰減。圖4顯示了無線通信信道損耗的模型。

圖4. 無線通信信道損耗模型

通常將解調或恢復發射器信息所需的最小輸入信號(Smin) 作為接收器靈敏度。獲得接收器靈敏度后，結合某些假設條件可計算出最大傳輸距離。

最小信噪比與調制/解調階數相關。在相同的信噪比下，低階調制可得到更低的誤碼率，而在相同的誤碼率下，高階調制需要更高的信噪比來解調。因此，如果發射器離接收器很遠，則接收到的信號較弱，信噪比不足以支持高階解調。為了使發射器保持在線狀態，并使視頻格式保持同一視頻數據速率，則基帶應使用低階調制，其代價是增加帶寬。這樣有助于確保接收到的圖像清晰不模糊。幸運的是，我們可通過具有數字調制和解調功能的軟件定義無線電來改變調制方式。上述分析基于這樣的假設條件：發射器的RF功率保持恒定。在天線增益相同時，較大的RF發射功率將能達到更遠處具有相同接收靈敏度的接收器，盡管如此，最大發射功率應符合FCC/CE輻射標準。

此外，載波頻率也會對傳輸距離產生影響。當波在空間中傳播時，會發生散射損耗。在相等的自由空間距離上，頻率越高，損耗越大。例如，相較于2.4 GHz，載波頻率為5.8 GHz時在相同傳輸距離上的衰減將超過7.66 dB。

盛鉑科技SDR平臺可實現P-1最大26dBm（不含天線）輸出，而接收靈敏度為-104dBm，將在盡可能遠的距離實現無人機系統穩定信息傳輸的驗證。