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嵌入GPU赋能射频仪器与软件无线电:AI信号处理是未来?
- 分类:焦点推荐
- 作者:Onetest
- 来源:onetest仪器资源库
- 发布时间:2025-02-13 12:28
- 访问量:664
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特性
小尺寸:9.75 英寸 ×4.25 英寸 ×1.45 英寸
低重量:2.6 磅
射频覆盖范围:高达 18GHz
瞬时带宽:高达 450MHz
集成信号处理:英伟达 Orin NX 和 AMD Ultrascale + 现场可编程门阵列(FPGA)
应用就绪:由 Epiq 的 libsidekiq 应用程序编程接口(API)提供支持
优势
射频边缘的人工智能和机器学习:Matchstiq™ X40 将射频前端与多个数字收发器通道相结合,覆盖范围高达 18GHz,搭配高性能的英伟达 Orin NX 16G GPU/CPU 以及 AMD Zynq Ultrascale+ FPGA。它配备了高性能组件,在射频边缘提供前沿的数据处理能力。
两种配置:Matchstiq™ X40 将射频前端与多个数字收发器通道相结合,覆盖范围高达 18GHz,搭配高性能的英伟达 Orin NX 16G GPU/CPU 以及 AMD Zynq Ultrascale+ FPGA。它配备了高性能组件,在射频边缘提供前沿的数据处理能力。
Epiq Solutions 与 DeepSig 的合作通过生成式人工智能助力下一代测向技术
2、AIR7310系列 300MHz至6GHz 2收2发人工智能软件无线电模块 100MHz带宽 GPU处理|Deepwave Digital

技术规格
参数 | 数值 |
---|---|
射频集成电路 | Analog Devices AD9371 |
MIMO 通道(发射 × 接收) | 2×2(100MHz 带宽,每通道 125MSPS 采样率) |
频率范围 | 300MHz 至 6GHz(发射 / 接收) |
接收器模拟增益 | +35dB,噪声系数 3.0dB |
最大发射功率 | +20dBm |
嵌入式 GPU 模块 | NVIDIA Jetson Orin NX 16GB |
GPU 核心 | 1024 个(安培架构),32 个 Tensor 核心 |
CPU | ARM 8 核 Cortex® v8.2 64 位 |
内存 | 16GB 共享内存 |
存储 | 2TB NVMe(PCIe 4.0x2 M.2 2280 模块) |
FPGA | Xilinx Artix-7 200T |
导航与定时 | GNSS 接收器 |
1PPS 精度 | 与协调世界时(UTC)同步精度达 5ns |
振荡器 | 温补晶体振荡器(TCXO) |
网络 | 1Gbps 以太网 |
电源 | PoE++ |
HDMI | 支持 3840×2160(4K)分辨率 |
工作温度范围 | 0°C 至 50°C |
操作系统 | AirStack(基于 Ubuntu 的实时 Linux 系统) |
3、UCRP4320 75MHz至6GHz 高性能小型化通用认知无线电平台 4RX/4TX 200MHz带宽 |彬鸿科技
4、IC880x系列 1MHz至6/7.2GHz便携式多通道收发射频一体机|立思方
异构计算平台
以CPU+FPGA+GPU异构计算平台为核心,集成多路射频收发通道,实现多任务高速信号处理。
接下来,交给AI,预测下趋势:
随着无线通信技术的飞速发展,射频测试仪器和软件无线电在通信、雷达、电子战等领域中的重要性日益凸显。GPU因其强大的并行计算能力,在实时信号处理、大规模数据运算等领域具有显著优势。例如,射频仪器和软件无线电需要处理高频、多通道的无线信号,传统CPU难以满足实时性要求,而GPU的并行架构可加速信号处理、频谱分析等任务。
GPU的可编程性(如CUDA架构)使其能够动态支持多种通信协议和算法迭代,从而适应5G、物联网等多样化场景需求。
此外,人工智能和深度学习技术的兴起进一步推动了GPU在射频领域的应用,例如通过GPU加速的神经网络优化无线信号调制与解调。
嵌入GPU(图形处理单元)技术为这些设备带来了显著的性能提升和新的应用可能性,成为未来发展的关键趋势之一。
市场趋势
高性能需求推动GPU嵌入:随着5G、6G等新一代通信技术的发展,以及雷达、电子战等领域的复杂信号处理需求,射频测试仪器和软件无线电需要处理的数据量和计算复杂度不断增加。GPU的并行计算能力能够满足这些高性能需求,提升信号处理效率和实时性
市场增长潜力巨大:据市场研究机构预测,未来几年内,嵌入GPU的射频测试仪器和软件无线电市场将保持快速增长。这主要得益于通信、国防、航空航天等行业的持续投入和技术升级需求。
技术优势
提升信号处理效率:GPU的并行计算能力显著提高了信号处理速度,能够快速完成复杂的信号处理任务,如FFT、滤波、解调等。例如,cuSignal库在GPU上的执行时间远低于CPU,展示了GPU在信号处理中的高性能优势
增强实时性:嵌入GPU的设备能够更快速地处理和分析数据,满足实时性要求较高的应用场景,如雷达信号处理、实时频谱分析等。
提高灵活性和可扩展性:GPU的嵌入使得射频测试仪器和软件无线电平台具有更高的灵活性和可扩展性,能够更方便地进行功能升级和扩展,满足不同应用场景的需求。
未来展望
6G通信的推动:6G通信技术的发展将对射频测试仪器和软件无线电提出更高的性能要求。GPU的并行计算能力和灵活性使其成为6G空口信号处理的理想硬件平台,能够满足高传输速率、低延迟和广泛移动应用场景的需求。
人工智能与机器学习的融合:随着人工智能和机器学习技术的发展,嵌入GPU的射频测试仪器和软件无线电将能够更高效地进行信号分析和处理,实现自动信号识别、干扰抑制等复杂功能,提高系统的智能化水平。
小型化与便携化:未来,射频测试仪器和软件无线电将朝着小型化、便携化方向发展。嵌入GPU技术能够在保持高性能的同时,减小设备体积和功耗,提高便携性和可靠性,满足野外、现场测试等应用场景的需求
GPU未来是否会代替FPGA做信号处理?
1. GPU和FPGA在信号处理中的优势
GPU的优势:
强大的并行计算能力:GPU拥有数千个核心,能够并行处理大量数据,显著提高信号处理效率。例如,NVIDIA的RTX系列GPU具有强大的CUDA核心,能够并行执行大量计算任务,适用于快速傅里叶变换、卷积运算等算法。
丰富的软件生态系统:GPU拥有丰富的软件生态系统,如NVIDIA提供的CUDA编程框架,以及开源的深度学习框架TensorFlow、PyTorch等,这些工具降低了开发者的门槛,使得更多人能够利用GPU进行信号处理算法的开发和优化。
成本效益:GPU可以在通用的计算机硬件平台上使用,不需要专门的FPGA开发板和编程设备。随着GPU技术的不断发展,其价格逐渐下降,性能不断提升,使得GPU在大规模信号处理应用中具有更高的成本效益。
FPGA的优势:
高度的灵活性:FPGA可以根据不同的信号处理需求进行定制化编程,实现并行处理,适用于对实时性要求极高、算法复杂度较低且需要频繁调整逻辑的信号处理任务,如雷达信号处理、通信基站的信号调制解调等
低延迟和高实时性:FPGA在处理实时性要求极高的任务时具有优势,能够实现低延迟和高实时性,适用于需要快速响应的场景。
2. GPU在信号处理市场中的崛起
GPU+FPGA的SDR产品:
一款典型的GPU+FPGA的SDR产品由NVIDIA Jetson Orin NX 16GB提供动力,集成了宽带射频收发器、FPGA、ARM处理器。该产品与基于Python的框架以及预安装的AirStack软件无缝兼容,简化了部署过程,同时其紧凑的设计确保了在实验室和野外环境中的可靠性
该产品的射频收发频率范围为300MHz至6GHz,信号带宽为100MHz,FPGA使用的是Artix 7 FPGA,属于中低端FPGA,主要用于信号的采集和发射,复杂的信号处理则通过PCIe传给GPU完成。
GPU在信号处理中的应用趋势:
随着GPU技术的不断发展,其在信号处理领域的应用越来越广泛。例如,NVIDIA的Jetson系列嵌入式平台从2014年的Jetson TK1到2022年的Jetson AGX Orin,性能不断提升,价格逐渐下降,使得GPU在信号处理中的应用更加普及
GPU的并行计算能力和丰富的软件生态系统使其在信号处理市场中逐渐占据优势,尤其是在大规模信号处理应用中。
3. GPU是否会完全代替FPGA?
短期内不会完全代替:
尽管GPU在信号处理领域表现出色,但FPGA在某些特定场景中仍具有不可替代的优势。例如,FPGA在处理实时性要求极高的任务时具有低延迟和高实时性,适用于需要快速响应的场景。
FPGA的灵活性和定制化编程能力使其在某些特定应用中仍然具有优势,如雷达信号处理、通信基站的信号调制解调等。
长期趋势:
随着GPU技术的不断进步,其在信号处理领域的应用范围可能会进一步扩大。特别是在大规模、通用性强的信号处理任务中,GPU可能会逐渐蚕食FPGA的市场份额。
然而,FPGA在某些特定场景中的优势仍然不可忽视,因此GPU和FPGA在信号处理领域可能会形成互补关系,而不是完全替代。
结论
GPU在信号处理领域具有显著的优势,特别是在并行计算能力和软件生态系统方面。随着技术的不断发展,GPU在信号处理市场中的份额可能会逐渐增加。然而,FPGA在某些特定场景中仍具有不可替代的优势,因此短期内GPU不会完全代替FPGA。未来,GPU和FPGA可能会在信号处理领域形成互补关系,共同推动技术的发展