什么是SDR ？

SDR (Software Definition Radio), “軟件定義的無(wú)線電” 　　一種無(wú)線電廣播通信技術(shù)，它基于軟件定義的無(wú)線通信協(xié)議而非通過(guò)硬連線實(shí)現(xiàn)。換言之，頻帶、空中接口協(xié)議和功能可通過(guò)軟件下載和更新來(lái)升級(jí)，而不用完全更換硬件。SDR 針對(duì)構(gòu)建多模式、多頻和多功能無(wú)線通信設(shè)備的問(wèn)題提供有效而安全的解決方案。 　　SDR 能夠重新編程或重新配置，從而通過(guò)動(dòng)態(tài)加載新的波形和協(xié)議可使用不同的波形和協(xié)議操作。這些波形和協(xié)議包含各種不同的部分，包括調(diào)制技術(shù)、在軟件中定義為波形本身的一部分的安全和性能特性。 　　隨著移動(dòng)通信的發(fā)展，從２０世紀(jì)９０年代初開(kāi)始，軟件無(wú)線電（Ｓｏｆｔｗａｒｅ Ｒａｄｉｏ）的概念開(kāi)始廣泛流行起來(lái)。由于多種數(shù)字無(wú)線通信標(biāo)準(zhǔn)共存，如ＧＳＭ、ＣＤＭＡ－ＩＳ９５等，每一種制式對(duì)其手機(jī)都有不同的要求，不同制式間的手機(jī)無(wú)法互連互通。為了解決這個(gè)問(wèn)題，軟件無(wú)線電方案提出將２ＭＨｚ～２０００ＭＨｚ的空中信號(hào)全部收下來(lái)進(jìn)行抽樣、量化，轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號(hào)用軟件處理。換句話說(shuō)，就是把空中所有可能存在的無(wú)線通信信號(hào)全部收下來(lái)進(jìn)行數(shù)字化處理，從而與任何一種無(wú)線通信標(biāo)準(zhǔn)的基站進(jìn)行通信。從理論上說(shuō)，使用軟件無(wú)線電技術(shù)的手機(jī)與任何一種無(wú)線通信制式都兼容。 　　雖然在理論上軟件無(wú)線電有良好的應(yīng)用前景，但在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，它需要極高速的軟、硬件處理能力。由于硬件工藝水平的限制，直到今天，純粹的軟件無(wú)線電概念也沒(méi)有在實(shí)際產(chǎn)品中得到廣泛的應(yīng)用。但一種基于軟件無(wú)線電概念基礎(chǔ)上的軟件定義無(wú)線電技術(shù)卻越來(lái)越受到人們的重視。在２００１年１０月份舉行的ＩＴＵ－８Ｆ會(huì)議上，軟件定義無(wú)線電被推薦為今后無(wú)線通信發(fā)展極有可能的方向。 軟件定義無(wú)線電是一個(gè)系統(tǒng)和體系，它必須有可重新編程和可重構(gòu)的能力，使設(shè)備可以使用于多種標(biāo)準(zhǔn)、多個(gè)頻帶和實(shí)現(xiàn)多種功能，它將不僅僅使用可編程器件來(lái)實(shí)現(xiàn)基帶數(shù)字信號(hào)處理，還將對(duì)射頻及中頻的模擬電路進(jìn)行編程和重構(gòu)，目前人們對(duì)軟件定義無(wú)線電的功能的要求包括：重新編程及重新設(shè)定的能力、提供并改變業(yè)務(wù)的能力、支持多標(biāo)準(zhǔn)的能力以及智能化頻譜利用的能力等等。應(yīng)該看到，ＳＤＲ并不是一種孤立的技術(shù)，而是可為所有技術(shù)使用的公共平臺(tái)。 軟件定義無(wú)線電與軟件無(wú)線電最重要的一點(diǎn)不同之處在于，前者不要求將全頻帶內(nèi)（２ＭＨｚ～２０００ＭＨｚ）的空中無(wú)線信號(hào)都收下來(lái)，而是通過(guò)手動(dòng)配置／自動(dòng)查找的方式，一個(gè)頻帶一個(gè)頻帶地找出當(dāng)前空中最適合于通信的頻帶和制式。眾所周知，由于各種各樣的原因，ＩＭＴ２０００或稱３Ｇ標(biāo)準(zhǔn)并未如其初衷所設(shè)想的那樣，形成一個(gè)全球統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，而是形成了歐洲的ＷＣＤＭＡ、北美的ｃｄｍａ２０００和中國(guó)的ＴＤ－ＳＣＤＭＡ為代表的系列標(biāo)準(zhǔn)。多種不同標(biāo)準(zhǔn)帶來(lái)的一個(gè)問(wèn)題就是手機(jī)在不同制式標(biāo)準(zhǔn)之間的漫游和兼容問(wèn)題。此外，考慮到３Ｇ標(biāo)準(zhǔn)從現(xiàn)有２Ｇ標(biāo)準(zhǔn)平滑過(guò)渡的問(wèn)題，３Ｇ的手機(jī)最好還同時(shí)支持ＧＳＭ和ＣＤＭＡ－ＩＳ９５協(xié)議。如果采用軟件定義無(wú)線電技術(shù)，使用通用的軟件平臺(tái)，通過(guò)手動(dòng)配置／自動(dòng)查找的方式，依次工作在可能的工作頻段和制式模式下，對(duì)接收到的數(shù)字信號(hào)采用針對(duì)性的軟件處理方案處理，從中選出并跳轉(zhuǎn)到最適合的工作頻段和制式下進(jìn)行通信，就可實(shí)現(xiàn)對(duì)各種模式的全兼容，其優(yōu)勢(shì)將是不言而喻的。 當(dāng)然，要實(shí)現(xiàn)ＳＤＲ的目標(biāo)，人們目前還需要面對(duì)巨大的挑戰(zhàn)，包括體系結(jié)構(gòu)、寬帶可編程、可配置的射頻和中頻技術(shù)等等。而在用軟件定義無(wú)線電方案實(shí)現(xiàn)不同的無(wú)線通信制式時(shí)，ＴＤ－ＳＣＤＭＡ標(biāo)準(zhǔn)由于其特性，更容易與軟件定義無(wú)線電方案相結(jié)合。因?yàn)椋裕模樱茫模停潦俏ㄒ幻鞔_將智能天線和高速數(shù)字調(diào)制技術(shù)設(shè)計(jì)在標(biāo)準(zhǔn)中，明確用軟件無(wú)線電技術(shù)來(lái)實(shí)施的標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)ＴＤ－ＳＣＤＭＡ技術(shù)用ＳＤＲ來(lái)實(shí)現(xiàn)相對(duì)也比較方便。首先，ＴＤ－ＳＣＤＭＡ標(biāo)準(zhǔn)中每個(gè)頻帶的帶寬較窄，信號(hào)處理量不是很大，易于使用軟件平臺(tái)實(shí)現(xiàn)，而不必采用處理速度要求非常高的硬件平臺(tái)，因此移植到基于軟件定義無(wú)線電方案非常容易，不必再考慮如何由硬件平臺(tái)轉(zhuǎn)換到軟件平臺(tái)。其次，ＴＤ－ＳＣＤＭＡ標(biāo)準(zhǔn)中上、下行信號(hào)都采用同步傳輸方式，因此在解調(diào)時(shí)可以采用實(shí)現(xiàn)方案相對(duì)簡(jiǎn)單的相干解調(diào)方案，而不必使用復(fù)雜的非相干解調(diào)，也使得軟件編程處理量下降，便于實(shí) 　　現(xiàn)。 　　開(kāi)源軟件無(wú)線電　 　　開(kāi)源軟件無(wú)線電（Gnuradio）或 開(kāi)源軟件定義無(wú)線電 是一個(gè)對(duì)學(xué)習(xí)，構(gòu)建和部署軟件定義無(wú)線電系統(tǒng)的免費(fèi)軟件工具包。發(fā)起于2001年，Gnuradio 現(xiàn)在成為 GNU 的正式項(xiàng)目之一。慈善家 John Gilmore 發(fā)起并捐助 $320,000.00 (US) 給 Eric Blossom 用來(lái)構(gòu)建代碼和維護(hù)。 　　Gnuradio 是一個(gè)無(wú)線電信號(hào)處理方案，它遵循 GNU 的 GPL 的條款分發(fā)。它的目的是給普通的軟件編制者提供探索電磁波的機(jī)會(huì)，并激發(fā)他們聰明的利用射頻電波的能力。 　　正如所有軟件定義無(wú)線電系統(tǒng)的定義， 可重構(gòu)性是其最重要的功能。再也不需購(gòu)買一大堆發(fā)射接收設(shè)備，只要一臺(tái)可以裝載信號(hào)處理軟件（這里：Gnuradio）通用的設(shè)備。目前它雖然只定義幾個(gè)有限的無(wú)線電功能，但是只要理解無(wú)線發(fā)射系統(tǒng)的機(jī)理（算法），你便可以任意的配置去接受它。 　　Gnuradio 起源于美國(guó)的麻省理工學(xué)院的 SpectrumWare 項(xiàng)目小組開(kāi)發(fā)的 Pspectra 代碼的分支。2004年被完全重寫(xiě)。所以今天的 Gnuradio 已不包含原 Pspectra 任何代碼。另外值得一提的是 Pspectra 已被用作創(chuàng)立商業(yè)化的 Vanu Software Radio. 　　Gnuradio 開(kāi)發(fā)了通用軟件無(wú)線電外設(shè) （USRP)，它是一個(gè)包含4個(gè)64 MS/s 的12位 ADC，4 個(gè) 128 MS/s 的 14 位的 DAC，以及其它支持線路包括高速的 USB 2.0 接口。該USRP能夠處理的信號(hào)頻率高達(dá)16 MHz寬。一些發(fā)射器和接收器的插件子板，可覆蓋0至5.9MHz 頻段。 它是Ettus研發(fā)的。