軟件無線電 (SDR) 這個“抱怨的老兵”在充滿灰塵的休息室里對未來躍躍欲試。在這個大時代，除了戰場無線電、電子對抗和蜂窩小區基站外，它還在等待從其他領域大獲成功的機會。

而射頻 (RF) 半導體和計算加速技術的不斷發展極大的降低了 SDR 硬件成本，簡化了相應的軟件實施，以更低的價格開辟了新應用。機遇來自當前的下一個大事件 — 物聯網 (IoT)，以及發展中國家的低成本重新配置無線電，還有發燒友的開放平臺等。

發展的焦點是 SDR 體系結構的關鍵成本點。進行討論的一種方法是了解大部分 SDR 實現有哪些相同的部分，技術變革是怎樣影響它們的。

深入基帶

從最終用戶的角度看，SDR 系統的主要模塊是可編程基帶處理器。要理解整個概念實際上是從這一模塊開始的。在其中，計算電路完成的功能包括，把輸出數據變換成基帶頻率范圍內的調制波形，把輸入的數字化基帶波形變換為接收數據。

SDR 概念很簡單：如果您只是處理數字數據，那么在數字信號處理器 (DSP) 等可編程處理器而不是固定硬件上完成這一工作。然后，您可以通過修改在處理器上執行的軟件，來修改濾波器、調制方法、糾錯算法，以及數據包或者數據流協議。

這是一個很強大的概念，但確實有些樂觀了。能夠滿足復雜的算法、數據速率和基帶頻率要求的可編程引擎必須非常強大：例如，最快的 DSP 芯片，或者高端 FPGA。這實際上限制了基帶處理器的成本，無法發揮其可移植性和易于編程的優勢。

深入 RF

基帶處理器并不是 SDR 概念中唯一的難題。信號鏈的下一環節是數據轉換：發送器的數模轉換，以及接收器的模數轉換，還有相應的模擬濾波器。那么，必須要有上下轉換器實現信號在基帶和 RF 之間的轉換，還要有濾波器和放大器：發送側的預驅動電路，當然還有接收側的低噪聲放大器 (LNA)。最后是采用不同工藝技術的獨立組件：功率放大器 (PA)、天線放大器，以及天線開關等。

這些 RF 模擬和混合信號組件的問題在于它們本質上不是可編程的 — 傳統上是采用固定功能 RF 模擬組件實現的。雖然您可以通過修改軟件來改變 SDR 的基帶功能，但是改變載波頻率或者射頻帶寬意味著完全改變或者復制硬件組件。

聰明的設計人員想出了解決方法 — 可調振蕩器、可調濾波器和增益可調放大器，通過負載寄存器來調整它們，從而管理模擬通路。但是這些方法起到的作用有限 — 要滿足大范圍可調模擬組件的帶寬和線性度要求，必須付出很大的成本和功耗。因此，多頻段、連續可調SDR會需要多組RF信號通路，包括從本地振蕩器直至天線的所有通路。

在很多潛在的大批量應用中，這種限制帶來了成本、體積和功耗問題。對于認知無線電等某些特殊應用，信號會出現在寬帶頻譜的任意位置，無法滿足多個 RF 鏈的需求。

雖然面臨很大的基帶計算負載和多個 RF 收發器難題，但 SDR 顯然能很好的工作。它用在發達國家的高端軍事和應急響應應用中，否則就要采用填滿了各種單一功能無線電設備的機箱或者機架。它還用在商業應用中，這類應用的協議、調制和頻帶的組合是有限的，而且是事先知道的。而其他領域的應用機會還有待挖掘。

達到成本點

很顯然，低成本 SDR 平臺會有很大的市場潛力。重新認識到這一點，業界在成本問題上雙管齊下。一方面是尋找以高性價比實現可編程基帶處理器的方法。另一方面是使用統一的寬帶可配置 RF 收發器。

基帶問題是兩個問題中最難解決的。PicoChip 等風投公司早期的工作表明 — 該公司后來被 Mindspeed 技術公司收購，相繼被 Intel 收購，對于蜂窩小區基站，中等規模的簡單 DSP 引擎陣列能夠非常高效的支持基帶處理。

最近，另外兩種體系結構方法展示了很好的結果，這兩種方法都是基于通用 CPU 內核輔以計算加速器這一概念。當 SDR 要突破調制方法和協議相對有限的應用范圍時，具有通信加速器的高端微控制器展示了優異的能力。例如，可以使用 Freescale QorIQ MCU 來實現 LTE 基帶。

沒有以前的基帶限制要求，設計團隊可以使用相同的底層體系結構，但是加速器功能在 FPGA 中實現。好消息是工藝和集成技術的發展使得這些設計能夠在價格合理的小系統 FPGA 中實現，有沒有集成 CPU 內核都可以。

Lime 微系統公司 CEO Ebrahim Bushehri 解釋說：“例如，如果您要支持 OFDM LTE，那么，基帶處理器需要加速功能才能實現快速傅里葉變換和 turbo 編碼，還有協議堆棧卸載等。取決于您要處理的功能范圍，您可以在通用 DSP 芯片、FPGA，或者在 ASIC SoC 中實現這些功能。利用 FPGA 替代方案，您可以靈活的試驗并研究不同的空中接口。它保證了您的數據轉換器有正確的硬件接口?！?/p>

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