软件无线电(SDR)这个“诉苦的老兵”在充溢尘埃的歇息室里对未来摩拳擦掌。在这个大时代，除了战场无线电、电子对抗和蜂窝小区基站外，它还在等候从其他范畴大获成功的时机。
而射频(RF
)半导体和核算加快技能的不断开展极大的降低了SDR硬件本钱，简化了相应的软件施行，以更低的价格拓荒了新运用。时机来自当时的下一个大事件——物联网(IoT)，以及开展中国家的低本钱从头装备无线电，还有本站的敞开渠道等。
开展的焦点是SDR体系结构的要害本钱点。进行评论的一种办法是了解大部分SDR完结有哪些相同的部分，技能革新是怎样影响它们的。
深化基带
从最终用户的视点看，SDR体系的首要模块是可编程基带处理器。要了解整个概念实际上是从这一模块开端的。在其间，核算电路完结的功用包含，把输出数据变换成基带频率规模内的调制波形，把输入的数字化基带波形变换为接纳数据。
SDR概念很简略：假如您仅仅处理数字数据，那么在数字信号处理器(DSP)等可编程处理器而不是固定硬件上完结这一作业。然后，您可以经过修正在处理器上履行的软件，来修正滤波器、调制办法、纠错算法，以及数据包或许数据流协议。
这是一个很强壮的概念，但的确有些达观了。可以满意杂乱的算法、数据速率和基带频率要求的可编程引擎有必要十分强壮：例如，最快的DSP芯片，或许高端FPGA。这实际上约束了基带处理器的本钱，无法发挥其可移植性和易于编程的优势。
深化RF
基带处理器并不是SDR概念中仅有的难题。信号链的下一环节是数据转化：发送器的数模转化，以及接纳器的模数转化，还有相应的模仿滤波器。那么，有必要要有上 下转化器完结信号在基带和RF之间的转化，还要有滤波器和放大器：发送侧的预驱动电路，当然还有接纳侧的低噪声放大器(LNA)。最终是选用不同工艺技能 的独立组件：功率放大器(PA)、天线放大器，以及天线开关等。
这些RF模仿和混合信号组件的问题在于它们本质上不是可编程的——传统上是选用固定功用RF模仿组件完结的。尽管您可以经过修正软件来改动SDR的基带功用，可是改动载波频率或许射频带宽意味着彻底改动或许仿制硬件组件。
聪明的规划人员想出了处理办法 — 可调振荡器、可调滤波器和增益可调放大器，经过负载寄存器来调整它们，然后办理模仿通路。可是这些办法起到的效果有限 — 要满意大规模可调模仿组件的带宽和线性度要求，有必要支付很大的本钱和功耗。因而，多频段、接连可调SDR会需求多组RF信号通路，包含从本地振荡器直至天 线的一切通路。
在许多潜在的大批量运用中，这种约束带来了本钱、体积和功耗问题。关于认知无线电等某些特别运用，信号会出现在宽带频谱的恣意方位，无法满意多个 RF 链的需求。
虽 然面对很大的基带核算负载和多个RF收发器难题，但SDR显然能很好的作业。它用在发达国家的高端军事和应急呼应运用中，不然就要选用填满了各种单一功用 无线电设备的机箱或许机架。它还用在商业运用中，这类运用的协议、调制和频带的组合是有限的，并且是事前知道的。而其他范畴的运用时机还有待发掘。
到达本钱点
很显然，低本钱SDR渠道会有很大的商场潜力。从头认识到这一点，业界在本钱问题上左右开弓。一方面是寻觅以高性价比完结可编程基带处理器的办法。另一方面是运用一致的宽带可装备RF收发器。
基带问题是两个问题中最难处理的。PicoChip等风投公司前期的作业标明该公司后来被Mindspeed技能公司收买，相继被Intel收买，关于蜂窝小区基站，中等规划的简略DSP引擎阵列可以十分高效的支撑基带处理。
最 近，别的两种体系结构办法展现了很好的成果，这两种办法都是根据通用CPU内核辅以核算加快器这一概念。当SDR要打破调制办法和协议相对有限的运用规模 时，具有通讯加快器的高端微操控器展现了优异的才干。例如，可以运用Freescale QorIQ MCU来完结LTE基带。
没有曾经的基带约束要求，规划团队可以运用相同的底层体系结构，可是加快器功用在FPGA中完结。好消息是工艺和集成技能的开展使得这些规划可以在价格合理的小体系FPGA中完结，有没有集成CPU内核都可以。
Lime 微体系公司CEO Ebrahim Bushehri解说说：“例如，假如您要支撑OFDM LTE，那么，基带处理器需求加快功用才干完结快速傅里叶变换和turbo编码，还有协议仓库卸载等。取决于您要处理的功用规模，您可以在通用DSP芯 片、FPGA，或许在ASIC SoC中完结这些功用。运用FPGA代替计划，您可以灵敏的实验并研讨不同的空中接口。它确保了您的数据转化器有正确的硬件接口。”
处理收发器
软件界说基带也有处理计划——足以支撑体系规划人员灵敏的处理规划投入和功用规模的联系。而收发器问题依然很要害：假如每一个要掩盖的频带都需求独自的RF信号链，那就无法完结低本钱。
抱负状况下，天线和基带接口之间两个方向的整条信号通路带宽十分大，在整个规模内也是线性的，那么，规划人员只需求设置本地振荡器驱动组成器，调理几个RF滤波器参数，取得所需的挑选功用，就可以挑选要掩盖的恣意窗口。这尽管还没有完结，可是也不远了。
Bushehri 仿真了有必要要考虑的要害信号通路组件(图2)。在发送侧，有基带数模转化器(DAC)、增益可调放大器(VGA)、可调低通滤波器、辅佐锁相环(PLL) 和本地振荡器组成宽带功用，以及第二个VGA、PA、天线开关等。关于大部分调制办法，组成器的一切组成都有必要是相同仿制的：一条通路用于同相(I)，一 条通路用于正交(Q)信号。在接纳通路上，天线开关后边是RF滤波器、LNA、组成器组件，然后是包含了VGA的I和Q通路、低通滤波器，以及ADC。
在用处不变的规划中，会环绕规划意图来优化这些通路的每一单元。您相同也可以对SDR进行优化，旨在使其可以运用在密切相关的频率和调制计划中。可是一个敞开SDR规划要习惯任何运用环境，对RF硬件提出了很高的要求。
Bushehri 说，好在CMOS RF工艺不断进步，数字辅佐模仿和RF规划越来越老练，逐步可以满意这些要求。他指出，例如最近发布的Lime器材——LMS7002M现场可编程RF收 发器IC。该器材是65 nm RF CMOS芯片，为2 x 2多输入多输出(MIMO)软件界说收发器供给大部分50MHz至3.8 GHz信号通路 (图1)。
图1. 新的现场可装备RF/基带收发器%&&&&&%支撑对载波频率、带宽和滤波器特征参数进行在电路设置。
对每一个模块的需求是清晰的。PLL、组成器、RF VGA和LNA有必要在整个3.75 GHz频带内坚持平整和低噪声，有必要有满足的线性度来支撑包含多载波作业在内的运用模型。Bushehri以为，“电路规划十分难”。一方面，即便选用先 进的工艺技能，有很好的规划技巧，也无法完结一个宽带组件。芯片运用多个压控振荡器来掩盖频率规模，而发送和接纳别离只要一个PLL 。
工 作在基带频率的收发器规划部分也相同十分重要。为支撑Lime可以到达的运用规模，片内基带模块——转化器、VGA和可编程滤波器，有必要支撑从100 kHz至108 MHz的带宽规模。这关于可编程低通滤波器和12位数据转化器并非可有可无，特别是您增加了低功耗需求的状况。
一 些其他运用场景也扩展了芯片规模。可以旁路大部分功用模块，因而，规划人员假如需求可以替换更专用的外部组件。Lime还在基带通路的数字端集成了乘法累 加器模块，从基带数字硬件中卸载高性能数字滤波器。芯片包含集成8051 MCU内核，在操控软件和内部寄存器之间完结笼统功用。
外部组件
宽带可编程收发器处理了许多规划难题。可是还有RF天线滤波器、开关和PA等未处理的问题。对 于这些，最显着的问题是PA。可是Bushehri说，有商用宽带PA契合收发器的带宽要求，或许关于更特别的运用，芯片供给了多路驱动输出，因而，用户 可以把多个PA调整连接到不同的频带。
还有可以到达3.8 GHz的天线开关，其插入损耗和隔离度目标都契合要求。这样，用户面对的首要难题是经过可调RF滤波器取得所需的接纳器挑选功用。
可编程基带处理器和DSP加快功用，可编程RF信号通路，细心的挑选外部组件，这些要素组合起来可以以合理的本钱，在较小的电路板上完结十分灵敏的SDR。这为体系开发人员带来了许多他们感兴趣的时机。
至少，技能进步使得生产商可以经过一个硬件规划，供给几种类型产品服务于许多无线商场，在各类IoT中。他们更感兴趣的是，体系开发人员可以开发一个机箱——轻轻小区或许空白收发器，敏捷对其初始化，习惯各种已知的现场环境。
另一方面，技能不断进步，认知无线电完结一切功用 — 可以扫描、解说并呼应宽谱信号，开展中国家的应急呼应体系和服务供给商也用得起认知无线电，这些国家或许彻底没有基础设施，资源十分贵重，可是要求长途方位服务。这类功用或许会从根本上改动开展中国家的游戏规则。
并且，较低的价格点也将为认知无线电翻开宽广的本站商场。这不光使规划人员更了解概念，还会促进从业余无线电直至嵌入式核算和机器人等敞开体系的立异，改善已有的技能。认知无线电敞开社区尽管才刚刚鼓起，可是潜力巨大。
