什么是软件无线电？

通信

什么是特别提款权软件无线电？特别提款权是如何设计的？优点和缺点是什么？本文涵盖了关于这个有趣主题的介绍性信息。
定义软件-定义
据我所知，“软件无线电”并不是一个完全标准化的术语，只有一个官方含义。因此，我需要做的第一件事就是确定我所说的“软件无线电”到底是什么意思实际上，我首先要提到两件我并不想说的事情:

一个典型的基于硬件的射频通信系统，可以通过软件以某种方式进行修改，不是软件无线电。例如，如果一个无线电同时拥有频率调制和幅度调制的硬件，并且允许用户通过软件(或固件)设置在两者之间进行选择，那么我们不处理 SDR。这可以称为软件控制的无线电。

完全基于硬件的数字数据链不是 SDR。软件无线电中的“软件”并不是指系统传输数字数据的事实。

既然我们已经有了两个特别提款权不是什么的例子，下面是我对“软件无线电”的定义的尝试:

软件无线电是一个概念，根据这个概念，射频通信是通过使用软件(或固件)来执行通常由硬件执行的信号处理任务来实现的。软件无线电是一种射频通信系统，它集成了大量基于软件的信号处理功能。

一些细节
这给了你一个大概的概念; 这里有两个点扩展了基本定义:

特别提款权不一定是数字通信系统。这可能看起来有违直觉，但是一个非常复杂的数字(实际上，混合信号)电路板可以用来实现纯模拟射频通信，例如模拟音频信号的传输。

SDR 不必同时提供发送和接收功能。它可能只是一个发射器或者只是一个接收器。如果它能够同时发送和接收，它可能在软件中实现 Rx 路径，在硬件中实现 Tx 路径。没有理由说软件必须用于所有的事情。

在软件定义的 RF 数据链路中接收路径的一个例子

最低要求
无线电，像任何其他电子系统一样，可以包含不同程度的基于软件的功能。这就产生了一个问题: 什么时候一个普通的收音机变成了软件无线电？需要多少软件？
我的答案是，决定不是基于软件的数量，而是基于软件执行的任务。在我看来，如果你想称某个东西为 SDR，软件应该负责传统上由硬件执行的基本 rf 信号处理任务。这些措施包括:
对于传输路径:

产生基带波形

产生中频(中频)波形

产生射频波形(这里的“ RF”指的是发送到天线的最终的、最高频率的信号)

接收路径:

对接收到的射频信号或中频信号进行采样和解调

对基带信号进行采样和解码(这只适用于数据链路，因为“解码”的意思是分析基带信号以确定每个符号表示的二进制信息)

您可能已经注意到，我没有在这个列表中包括过滤。去除不需要的频率成分ーー例如，对采样的基带信号进行低通滤波ーー当然是射频通信的一个重要方面; 然而，在我看来，如果软件执行的唯一主要任务是滤波，那么一个系统就不具备 SDR 的资格。但是如果你认为我太排外，不要犹豫表示反对。

使用软件和数模转换器产生 FSK 基带波形

组成部分
我认为确认以下内容是安全的: 如果您的系统没有一个数据转换器和一个相当重型的处理器，那么它就不是 SDR。
通常，处理器是一个 DSP，在这种情况下代表“数字信号处理器”而不是“数字信号处理”这个名称是为了强调某些功能而设计的处理器，例如高核频率或便于进行数学计算的硬件。这些特性使 DSP 芯片与微控制器分离开来，但是很明显，随着微控制器变得越来越快、越来越复杂，界限会变得模糊。
如果你想在软件中实现解码，DSP 需要非常强大，因为这涉及到一些严肃的数学问题，而且处理器需要执行解码计算的速度足以跟上传入的数据。另一方面，如果你使用处理器所做的就是生成一个基带波形，这个波形将被发送到 DAC 并由硬件上转换，那么一个高于平均水平的微控制器就足够了。
数据转换器将是 ADC 或 DAC (或两者都是)。您需要接收功能的 ADC 和传输功能的 DAC。这里一个明显的限制是最大采样率: RF 通信涉及高频率，有时甚至是非常高的频率，转换器的采样率必须足够高以提供足够的信噪比。
正反两方面
在我看来，大多数射频通信系统仍然是在硬件上实现的，这并不奇怪: sdr 通常需要大量的软件开发和复杂的 PCB 设计。此外，关键部件ーー高性能的数据转换器和坚固的处理器ーー并不便宜。将所有这些与一个单芯片、高度集成的收发器(比如这个)进行比较，这个收发器处理大量的细节，并为您提供页面的性能数据，这样您就可以在打开原理图编辑器之前大致了解系统的能力。
那么，为什么还要为特别提款权操心呢？好吧，首先，我发现他们智力充沛，因为他们提供了一个车辆，仔细分析射频信号，并试验调制和解码技术。他们还使自定义射频通信系统更容易与那些有限的经验与射频设计。
更实际的好处是灵活性ーー主要的灵活性。如果一个 RF 系统的重要部分是由软件控制的，那么系统功能的重要部分就可以通过下载一个新的程序文件进行改进、修改甚至彻底改造。实际上，改进和修改甚至可以并入到现有的软件中，这为高度自适应的射频通信打开了大门ー系统可以通过自动改变调制方案或解码算法来响应一个事件或一个长时间的条件。

软件无线电可以在 FSK 和 QPSK 之间进行切换，在此基础上，软件无线电可以提供较低的误码率

总结
我希望你们现在对软件无线电是什么有了一个清晰的概念，尽管这个概念可能有点理论化。就成本和简单性而言，sdr 无法与基于单芯片硬件的解决方案竞争。尽管如此，它们对于研发项目来说是有趣和有价值的工具，而且它们还支持高级功能，这对于专门的、高性能的 RF 系统来说是非常有益的。

王栋春 · 2022-4-15 22:21:31

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