软件无线电与开放无线电

Lime 微系统公司 CEO Ebrahim Bushehri 解释说："例如，如果您要支持 OFDM LTE，那么，基带处理器需要加速功能才能实现快速傅里叶变换和 turbo 编码，还有协议堆栈卸载等。取决于您要处理的功能范围，您可以在通用 DSP 芯片、FPGA，或者在 ASIC SoC 中实现这些功能。利用 FPGA 替代方案，您可以灵活的试验并研究不同的空中接口。它保证了您的数据转换器有正确的硬件接口。"

处理收发器

软件定义基带也有解决方案 — 足以支持系统规划人员灵活的处理设计投入和功能范围的关系。而收发器问题仍然很关键：如果每一个要覆盖的频带都需要单独的 RF 信号链，那就无法实现低成本。

理想情况下，天线和基带接口之间两个方向的整条信号通路带宽非常大，在整个范围内也是线性的，那么，设计人员只需要设置本地振荡器驱动合成器，调节几个 RF 滤波器参数，获得所需的选择功能，就可以选择要覆盖的任意窗口。这虽然还没有实现，但是也不远了。

Bushehri 仿真了必须要考虑的关键信号通路组件 (图2)。在发送侧，有基带数模转换器 (DAC)、增益可调放大器 (VGA)、可调低通滤波器、辅助锁相环 (PLL)和本地振荡器合成宽带功能，以及第二个 VGA、PA、天线开关等。对于大部分调制方法，合成器的所有组成都必须是同样复制的：一条通路用于同相 (I)，一条通路用于正交 (Q)信号。在接收通路上，天线开关后面是 RF 滤波器、LNA、合成器组件，然后是包括了 VGA 的 I 和 Q 通路、低通滤波器，以及 ADC。

在用途不变的设计中，会围绕设计目的来优化这些通路的每一单元。您同样也可以对 SDR 进行优化，旨在使其能够应用在密切相关的频率和调制方案中。但是一个开放 SDR 设计要适应任何应用环境，对 RF 硬件提出了很高的要求。

Bushehri 说，好在 CMOS RF 工艺不断进步，数字辅助模拟和 RF 设计越来越成熟，逐渐能够满足这些要求。他指出，例如最近发布的 Lime 器件 —；LMS7002M 现场可编程RF收发器 IC。该器件是 65 nm RF CMOS 芯片，为 2 x 2 多输入多输出 (MIMO)软件定义收发器提供大部分 50 MHz 至 3.8 GHz 信号通路 (图1)。

图1. 新的现场可配置RF/基带收发器IC支持对载波频率、带宽和滤波器特征参数进行在电路设置。

对每一个模块的需求是明确的。PLL、合成器、RF VGA 和 LNA 必须在整个 3.75 GHz 频带内保持平坦和低噪声，必须有足够的线性度来支持包括多载波工作在内的使用模型。Bushehri 认为，"电路设计非常难"。一方面，即使采用先进的工艺技术，有很好的设计技巧，也无法实现一个宽带组件。芯片使用多个压控振荡器来覆盖频率范围，而发送 和接收分别只有一个 PLL 。

工作在基带频率的收发器设计部分也同样非常重要。为支持 Lime 能够达到的应用范围，片内基带模块 — 转换器、VGA 和可编程滤波器，必须支持从 100 kHz 至 108 MHz 的带宽范围。这对于可编程低通滤波器和 12 位数据转换器并非可有可无，特别是您增加了低功耗需求的情况。

一些其他应用场景也扩展了芯片范围。可以旁路大部分功能模块，因此，设计人员如果需要可以替换更专用的外部组件。Lime 还在基带通路的数字端集成了乘法累加器模块，从基带数字硬件中卸载高性能数字滤波器。芯片包括集成 8051 MCU 内核，在控制软件和内部寄存器之间实现抽象功能。

外部组件

宽带可编程收发器解决了很多设计难题。但是还有RF天线滤波器、开关和 PA 等未解决的问题。对于这些，最明显的问题是 PA。但是 Bushehri 说，有商用宽带 PA 符合收发器的带宽要求，或者对于更特殊的应用，芯片提供了多路驱动输出，因此，用户可以把多个 PA 调整连接到不同的频带。

还有能够达到 3.8 GHz 的天线开关，其插入损耗和隔离度指标都符合要求。这样，用户面临的主要难题是通过可调RF滤波器获得所需的接收器选择功能。

可编程基带处理器和 DSP 加速功能，可编程 RF 信号通路，仔细的选择外部组件，这些因素组合起来能够以合理的成本，在较小的电路板上实现非常灵活的 SDR。这为系统开发人员带来了很多他们感兴趣的机会。

至少，技术进步使得生产商能够通过一个硬件设计，提供几种型号产品服务于很多无线市场 — 在各类 IoT 中。他们更感兴趣的是，系统开发人员可以开发一个机箱—微微小区或者空白收发器，迅速对其初始化，适应各种已知的现场环境。

另一方面，技术不断进步，认知无线电完成所有功能—能够扫描、解释并响应宽谱信号，发展中国家的应急响应系统和服务提供商也用得起认知无线