軟體無線電前景如何？

01-05

我在目前的PhD研究中做了挺多軟體無線電（software defined radio, SDR）的東西。說點我的看法。

現在商用的無線電設備主要都是用硬體實現的，即把無線電的信號處理等功能做到專用晶元裡面。這樣的好處是大規模生產時成本可以降得很低，可以達到很高的運行速度；但是壞處是開發周期長，且每一次流片很貴。如果你在開發新的通信協議新的信號處理演算法，難免會有bug，如果每次出bug都要重新流片，那肯定是會浪費很多錢，且浪費很多時間。

軟體無線電可以很好地避免硬體實現的缺點。所謂軟體，就是除了最基本的、不得不用硬體實現的單元如天線、放大器、混頻器、AD/DA等之外，其餘的用軟體的方式實現：採用FPGA/PLD/CPU等，開發者可以通過修改軟體來改變無線電的功能，而無需修改電路。簡單來說，可以大致認為把射頻部分用硬體來做，而基帶信號的數字處理用軟體來做。比如，把基帶調製方式從BPSK改成64-QAM，在每個包前面加一段preamble，把時域信號做FFT的到頻域信號，把OFDM裡面的某些子載波用作pilot，這些都可以用軟體實現，要修改的話改改軟體的代碼就行了，不用改電路。開發中可以快速迭代，開發周期短。

在我看來，軟體無線電最主要的應用在於科研。真正要做成產品，成本很重要，雖然流片一次很貴，但是只要做好了晶元，後面的生產成本就變得很低了。所以比較合理的是：在科研之中用軟體無線電，而公司確定技術成熟、要做產品賣錢的時候，再做晶元。

目前科研中使用較多的SDR平台有USRP、WARP等等。不同的平台的開發難度、技能要求、適用場景都是不一樣的。USRP一般的用法是在電腦上用GNURadio（寫C++和python）控制無線電硬體。如果不去修改USRP的FPGA的話，那它的FPGA基本只把IQ sample傳給電腦，剩下所有的東西都在電腦上做。好處是簡單，開發容易，缺點是慢，delay長throughput低。WARP可以選擇採用類似USRP的在電腦上做處理的方式（寫matlab），也可以選擇完全在它的FPGA上面做開發，使得delay短throughput高。當然，USRP也可以改FPGA，如果你把所有東西都在FPGA做照樣很快。我自己主要是在WARP上面做FPGA實現的。

題主問的「軟體無線電的前景」，不知說的事商業應用的前景還是什麼。其實也不能說沒有商業前景，因為其實用FPGA來做軟體無線電的話，速度也可以達到跟ASIC級別的性能，只是肯定單價貴一些。據說beecube都能直接用來部署基站了。FPGA的實現方式，其實也很「硬」，in terms of開發周期長。但有一點我覺得比較確定的是：不做FPGA的話，基本是沒有商用前景的，因為達不到速度的要求。無線電中的信號處理通常是需要很高的處理速度的，delay要小throughput要高。如果用電腦來做信號處理，幾乎不可能做到商用。雖然現在電腦的處理速度一直在提升，但性能的差距還是太大了。信號處理的throughput可以argue說用多核處理器和GPU可以提升throughput，但即便電腦有很高的配置，要縮短delay也很難：信號從RF進來上到電腦再下去RF可能已經1ms過去了，根本meet不到像802.11標準裡面的DIFS/SIFS那種要求。

說個黑的：SDR造就了所有的偽基站……用於繞過ASIC的供應鏈。

如果你只做研發不創業，SDR和ASIC乾的活沒大區別。

你說的是軟體定義無線電？(Software Defined Radio，SDR)

我只用過NI的USRP-2920。感覺不錯。以前學習無線電都是從插板子開始做起，但是隨著學習的深入，總不能浪費時間和精力，每次做實驗都去自己找個板子搭個平台再去做自己想做的實驗。SDR把硬體部分的工作全都轉換成了軟體的工作。只要在電腦上敲敲代碼連連線就能實現以前費盡心思插板子找元件的工作。大部分實驗已經可以利用虛擬儀器模擬了。如果想要看到實物，只要連上USRP，幾乎所有需要的硬體都集成在裡面，編好程序就可以調用硬體。

統一的硬體和可修改的軟體是多麼美好的一件事啊。偷懶是科技進步的第一推動力。

是無線電和軟體的兩個領域的交叉學科，需求無線電和軟體知識。它源於軍事領域，現在隨著技術的發展已經延伸到民用和商用領域，民用方面在移動通信應用前途比較好，我國的TD-SCDMA網路中已經有相關技術的應用，有可能在4G網路中得到更多運用。民間組織對於這方面的涉足和比較深入，開源組織GNU已經搭建了進行相關研究的軟體平台。要說美國軍事領域也開發了個什麼2M-2G赫茲的智能天線來的（記得不是很清楚了）。

發展現狀是這樣，前景可以自己感覺。

軟體無線電的發展和前途決定於通用及專用計算硬體的發展，因為比較於專用集成電路實現的信號處理來說，軟體的實時處理能力仍然不佔優勢，所以將來的軟體無線電的研究焦點在於如何充分利用並且發展通用計算平台的計算能力，以及如何高效協調計算任務分配，如何在計算架構上做創新。一句話，SDR的前途取決於computer architecture。

來，我來請一個人，hackrf的創始人之一：@王康。我想他應該會有不錯的答案~