过去 — 软件定义无线电的 30 年

很难相信“软件定义无线电”（SDR）一词已经存在了大约 30 年。这在科技界已经很久了。特别提款权仍然是一个常见的讨论话题，它所承载的误解远不止于此。SDR是“一种无线电，其中部分或全部物理层功能由软件定义”，根据无线创新论坛（前身为SDR论坛）。该术语侧重于波形的物理 （PHY） 层处理，与射频 （RF） 前端无关，这是一个常见的误解。

30年后，SDR已成为占主导地位的行业标准。从军用战术无线电到蜂窝手机，无线电几乎是SDR。半导体和软件技术将继续创新，推动更高的开发生产力和更具成本效益的产品，因此特别提款权有望保持其地位。这些因素意味着SDR确实是一个已解决的问题，无线电现在正在演变为频率捷变的智能通信系统。

现在 — 软件定义无线电成为事实上的行业标准

在信号情报 （SIGINT）、电子战、测试和测量、公共安全通信、频谱监控和军事通信 （MILCOM） 等市场中，SDR 已成为事实上的行业标准。其中一些市场正在使用硬连线专用集成电路 （ASIC），而另一些市场已经在使用可编程数字信号处理器 （DSP）。图 1 显示了过去 30 年采用特别提款权的进展情况。最靠近中心的深蓝绿色部分代表了第一批从硬件无线电架构转向 SDR 架构的市场，无论他们是否使用术语 SDR。

推动这些市场转向SDR的技术是ADI公司RF集成电路（RFIC）的出现，以及Xilinx等公司高性价比的DSP密集型FPGA。这两种技术结合在一起，满足了军事战术无线电市场数十亿美元的需求，产生了某种“市场涟漪”，市场对SDR技术的发展产生了巨大影响，远远超出了MILCOM市场。联合战术无线电系统（JTRS）计划资助了军用无线电SDR的开发和产品化，从而创建了一个强大的供应商生态系统，包括半导体、工具和软件公司。在工具方面，SDR要求波形在不同的硬件平台之间尽可能可移植，这导致了软件通信架构（SCA）核心框架等工具的出现，以及电子设计自动化（EDA）和半导体公司更好的编程工具。

图 1：连续几代特别提款权已经主导了无线电行业，并将继续发展。

未来 — 下一代软件定义无线电

特别提款权的下一步是什么？随着 4G 手机的普及推动了 SDR，5G、物联网 （IoT） 和传感器网络等新兴技术的前景有望再次将 SDR 的数量增加另一个数量级。将把特别提款权提升到这些崇高高度的技术驱动力是什么？与之前采用特别提款权的飞跃一样，它可能是硬件和软件技术的结合。

硬件的下一个技术驱动因素之一是将模拟和数字技术结合到单个单片芯片上，以降低成本、尺寸、重量和功耗 （SWaP）。对于基础设施，该驱动器可以是具有集成模数转换器 （ADC） 和数模转换器 （DAC） 的 FPGA。对于手机和传感器，可以是应用处理器，也可以是集成ADC和DAC。

但是，如果软件和工具不随之发展，硬件上的新创新将不会很有用。毕竟，这就是特别提款权的全部意义所在。为了能够开发这些芯片以及在其上运行的波形和应用软件，需要更好的系统级工具，这些工具可用于跨模拟和数字域进行设计和调试。随着 SDR 被用于越来越复杂的任务，它们被设计为更强大的 FPGA，专为密集型 DSP 而设计（图 2）。因此，对能够处理快速增长的数据量和复杂性的FPGA工具的需求不可避免地不断增长。

图 2：后续每一代FPGA中的DSP片数量都在继续快速增长。

虽然通用处理器 （GPP） 过去曾很好地服务于 SDR 社区，但它们正在努力满足 5G 和 MILCOM 等领域所需的性能。LabVIEW FPGA 模 块 和 RF 片 上 网络 （RFNoC） 等 软件 工具 提供 了 简化 的 用户 体验， 使 FPGA 编 程 更加 高效。

最终，整合将推动下一代特别提款权的产生。将模拟和数字技术集成到混合信号芯片中将是关键，但SDR已经从根本上达到了一个点，即增长的主要限制在于软件，而不是硬件。如果没有能够无缝编程 GPP 和 FPGA 的软件开发环境，下一代 SDR 的附加硬件功能将得不到充分利用，开发将停滞不前。LabVIEW FPGA 等 工具 的 功能 使 非 HDL 专家 的 无线 工程 师 能够 开发 和 快速 迭代 复杂 设计， 为 解锁 下一代 SDR 提供 了 最佳 机会。