完善的平台、成熟的工具加速SDR探索与开发

总结： 一对集成式、单电路板、通用软件无线电外设平台可实现70 MHz至6 GHz的连续频率覆盖，同时支持强大的设计和评估工具。

软件定义无线电(SDR)是一种日益切实可行和重要的通信系统。原则上，它允许单个硬件设计支持多种格式、协议和频率之间的通信，包括GSM基站、LTE基站、MIMO设计等。

基本SDR架构看上去相对简单（或者至少从原理图上看是这样），直接将放大后的RF信号数字化，无需下变频和使用本地振荡器，或者通过任何由硬件驱动的调谐，然后采用不同算法对结果数字化处理。然而，对于想要探索SDR潜力、评估其适用性，甚至开发他们自有应用的硬件和软件工程师而言，有一个挑战：将所有的硬件和软件准备就绪是极为困难的。在带宽、动态范围、位数和其他性能参数方面，对模拟信号链元件的要求非常严格。

在模拟前端(AFE)中叠加分立通道以支持最宽的目标RF频谱的需要——范围可从100 MHz左右扩展到数GHz——使提供SDR平台的能力变得更为复杂。因此，电路板空间的元器件成本、器件数目、功耗以及部署宽带SDR的成本可能会超过SDR带来的任何潜在优势。另外，仅有基本的开发硬件和软件，而无适当的工具与支持是不够的。

一款模拟IC改变现状

这些便是Ettus Research™——一家具有SDR领域逾十年领先经验的企业——着手设计通用软件无线电外设(USRP™)时所面对的问题；该产品是一款完全集成式直接转换收发器，可配置为多种格式、协议或频率。其目的是面向低成本市场设计一款高效率、高性价比、易于使用的器件。

他们还希望支持MIMO（多路输入/多路输出），这种高级技术目前正越来越受关注，可作为提升性能、获得更高数据速率和更低误比特率的途径。他们面对的主要硬件挑战是满足单芯片、宽带、高性能信号链的前端要求，因为将频谱重叠AFE通道并联连接使用会让设计过于复杂，且成本太高。

幸运的是，Ettus的需求与RF IC可提供的特性正巧相吻合，这款器件便是ADI公司的AD9361 RF捷变收发器；该器件针对此SDR的要求而量身定制，尺寸为10 mm × 10 mm，集成双独立通道（如图1所示），具有200 kHz至56 MHz用户可调谐RF带宽，以及12位分辨率，另外还有构建70 MHz至6 GHz信号链所需的其他特性与性能。使用该器件可将整个AFE浓缩在相对简单的单个电路中。

图1： ADI的AD9361针对灵活SDR设计中的用户可调谐宽带、低噪声而优化。

其最终的SDR设计产生两款密切相关的产品：基础B200 1×1通道和B210 2×2通道（用于MIMO应用）USRP平台（见图2），它们易于使用，并由强健的软件生态系统提供支持，采用丰富的C API设计。每个单元均包括一个开放可重编程Spartan6 FPGA用于数据处理，以及一个SuperSpeed USB 3.0端口用于连接。图3请注意，AD9361具有极高的性价比，可以同时应用于1×1和2×2设计；1×1设计只是不提供针对第二通道的额外支持。　

图2和图3： USRP B210（左）和B200（右）提供低成本SDR实验平台，是完全集成的单电路板通用软件无线电外设，连续频率覆盖范围为70 MHz至6 GHz。

这些完全集成的直接变频收发器可配置为FM和TV广播接收信号的实验和评估、采用OpenBTS进行GSM基站原型制作、使用GNU无线电GPS、WiFi、ISM等进行开发。提供USRP Hardware Driver™，简化GNURadio的软件原型制作，并让用户参与开源SDR社区。

在本设计中使用AD9361的另一个优势，是可获得操作灵活性。关键参数（如增益和带宽）未事先在硬件设计阶段固定，而是通过SPI端口接口，使用软件和处理器设置，甚至即时更改。这可让算法针对特定的频段、带宽、SNR和目标格式优化硬件性能，同时无需对并非最优的权衡取舍作出让步。

USRP B200实时系统吞吐率基准值为61.44MS/s（正交调制），对主机PC而言具有最高56 MHz的瞬时RF带宽，以便使用GNURadio SDR设计环境进一步处理。为UHD（USRP硬件驱动程序）软件提供完全支持可允许现有设计代码的无缝重新使用，从而用户可即刻着手GNU无线电的开发，并采用OpenBTS为其自有GSM基站进行原型制作，同时将B200代码轻松转移到性能更佳且为业界所支持的USRP平台。

极大地挖掘SDR的潜力

在概念上提出软件定义无线电的优势是一回事，而事实上SDR则远为强大。为了更清楚地演示这一点，Ettus Research应用工程师Balint Seeber最近让一台B200单元和笔记本电脑昼夜不停地运行一周，探索旧金山地区。

此处提供有关他的一段详细采访。在采访中，他披露了很多有趣的信号和隐秘世界详情。

与过去的探索者专注地理细节不同，Balint的这次旅行专注其周遭的RF环境。

长久以来，SDR是吸引很多设计人员的神秘领域，这些设计人员希望完全了解SDR能为他们的一系列不同应用带来何种好处。Ettus公司的B200和B210产品采用高度集成、极致带宽RF捷变收发器IC（如AD9361），有了这些产品，工程师便可探索并利用SDR，从而揭开其神秘面纱，并提升这项技术的吸引力。

Ettus Research、USRP和USRP硬件驱动程序为National Instruments公司的注册商标。文中提及的其它产品和公司名称均是各自公司的商标或商品名称。