SDR (Software Definition Radio), “软件定义的无线电”

　　一种无线电广播通信技术，它基于软件定义的无线通信协议而非通过硬连线实现。换言之，频带、空中接口协议和功能可通过软件下载和更新来升级，而不用完全更换硬件。SDR 针对构建多模式、多频和多功能无线通信设备的问题提供有效而安全的解决方案。 　　SDR 能够重新编程或重新配置，从而通过动态加载新的波形和协议可使用不同的波形和协议操作。这些波形和协议包含各种不同的部分，包括调制技术、在软件中定义为波形本身的一部分的安全和性能特性。 　　随着移动通信的发展，从２０世纪９０年代初开始，软件无线电（Ｓｏｆｔｗａｒｅ Ｒａｄｉｏ）的概念开始广泛流行起来。由于多种数字无线通信标准共存，如ＧＳＭ、ＣＤＭＡ－ＩＳ９５等，每一种制式对其手机都有不同的要求，不同制式间的手机无法互连互通。为了解决这个问题，软件无线电方案提出将２ＭＨｚ～２０００ＭＨｚ的空中信号全部收下来进行抽样、量化，转化成数字信号用软件处理。换句话说，就是把空中所有可能存在的无线通信信号全部收下来进行数字化处理，从而与任何一种无线通信标准的基站进行通信。从理论上说，使用软件无线电技术的手机与任何一种无线通信制式都兼容。 　　虽然在理论上软件无线电有良好的应用前景，但在实际应用时，它需要极高速的软、硬件处理能力。由于硬件工艺水平的限制，直到今天，纯粹的软件无线电概念也没有在实际产品中得到广泛的应用。但一种基于软件无线电概念基础上的软件定义无线电技术却越来越受到人们的重视。在２００１年１０月份举行的ＩＴＵ－８Ｆ会议上，软件定义无线电被推荐为今后无线通信发展极有可能的方向。 软件定义无线电是一个系统和体系，它必须有可重新编程和可重构的能力，使设备可以使用于多种标准、多个频带和实现多种功能，它将不仅仅使用可编程器件来实现基带数字信号处理，还将对射频及中频的模拟电路进行编程和重构，目前人们对软件定义无线电的功能的要求包括：重新编程及重新设定的能力、提供并改变业务的能力、支持多标准的能力以及智能化频谱利用的能力等等。应该看到，ＳＤＲ并不是一种孤立的技术，而是可为所有技术使用的公共平台。 软件定义无线电与软件无线电最重要的一点不同之处在于，前者不要求将全频带内（２ＭＨｚ～２０００ＭＨｚ）的空中无线信号都收下来，而是通过手动配置／自动查找的方式，一个频带一个频带地找出当前空中最适合于通信的频带和制式。众所周知，由于各种各样的原因，ＩＭＴ２０００或称３Ｇ标准并未如其初衷所设想的那样，形成一个全球统一的标准，而是形成了欧洲的ＷＣＤＭＡ、北美的ｃｄｍａ２０００和中国的ＴＤ－ＳＣＤＭＡ为代表的系列标准。多种不同标准带来的一个问题就是手机在不同制式标准之间的漫游和兼容问题。此外，考虑到３Ｇ标准从现有２Ｇ标准平滑过渡的问题，３Ｇ的手机最好还同时支持ＧＳＭ和ＣＤＭＡ－ＩＳ９５协议。如果采用软件定义无线电技术，使用通用的软件平台，通过手动配置／自动查找的方式，依次工作在可能的工作频段和制式模式下，对接收到的数字信号采用针对性的软件处理方案处理，从中选出并跳转到最适合的工作频段和制式下进行通信，就可实现对各种模式的全兼容，其优势将是不言而喻的。 当然，要实现ＳＤＲ的目标，人们目前还需要面对巨大的挑战，包括体系结构、宽带可编程、可配置的射频和中频技术等等。而在用软件定义无线电方案实现不同的无线通信制式时，ＴＤ－ＳＣＤＭＡ标准由于其特性，更容易与软件定义无线电方案相结合。因为ＴＤ－ＳＣＤＭＡ是唯一明确将智能天线和高速数字调制技术设计在标准中，明确用软件无线电技术来实施的标准。同时ＴＤ－ＳＣＤＭＡ技术用ＳＤＲ来实现相对也比较方便。首先，ＴＤ－ＳＣＤＭＡ标准中每个频带的带宽较窄，信号处理量不是很大，易于使用软件平台实现，而不必采用处理速度要求非常高的硬件平台，因此移植到基于软件定义无线电方案非常容易，不必再考虑如何由硬件平台转换到软件平台。其次，ＴＤ－ＳＣＤＭＡ标准中上、下行信号都采用同步传输方式，因此在解调时可以采用实现方案相对简单的相干解调方案，而不必使用复杂的非相干解调，也使得软件编程处理量下降，便于实 　　现。 　　开源软件无线电　 　　开源软件无线电（Gnuradio）或 开源软件定义无线电 是一个对学习，构建和部署软件定义无线电系统的免费软件工具包。发起于2001年，Gnuradio 现在成为 GNU 的正式项目之一。慈善家 John Gilmore 发起并捐助 $320,000.00 (US) 给 Eric Blossom 用来构建代码和维护。 　　Gnuradio 是一个无线电信号处理方案，它遵循 GNU 的 GPL 的条款分发。它的目的是给普通的软件编制者提供探索电磁波的机会，并激发他们聪明的利用射频电波的能力。 　　正如所有软件定义无线电系统的定义， 可重构性是其最重要的功能。再也不需购买一大堆发射接收设备，只要一台可以装载信号处理软件（这里：Gnuradio）通用的设备。目前它虽然只定义几个有限的无线电功能，但是只要理解无线发射系统的机理（算法），你便可以任意的配置去接受它。 　　Gnuradio 起源于美国的麻省理工学院的 SpectrumWare 项目小组开发的 Pspectra 代码的分支。2004年被完全重写。所以今天的 Gnuradio 已不包含原 Pspectra 任何代码。另外值得一提的是 Pspectra 已被用作创立商业化的 Vanu Software Radio. 　　Gnuradio 开发了通用软件无线电外设 （USRP)，它是一个包含4个64 MS/s 的12位 ADC，4 个 128 MS/s 的 14 位的 DAC，以及其它支持线路包括高速的 USB 2.0 接口。该USRP能够处理的信号频率高达16 MHz宽。一些发射器和接收器的插件子板，可覆盖0至5.9MHz 频段。 它是Ettus研发的。