软件定义无线电(SDR)技术发展历史简介

热度38票  浏览1135次 【共0条评论】【我要评论 时间:2017年9月07日 09:11

软件定义无线电(SDR)不是新技术,已为很多的无线设备(除了制造低成本基于ASIC的低功耗设备,如智能手机和平板电脑)广泛所采用。自SDR首次提出以来已有30多年了,下面简单介绍下在SDR三十年演进历史中的主要事件。

▌1984年 E-System创造出“软件无线电”术语

E-Systems,就是现在的雷神,在一份公司的新闻稿里创造了“软件无线电”一词。它提到了一个数字基带接收机原型,配备了处理器阵列,处理宽带信号的干扰消除和解调的自适应滤波。

▌1991 SPEAKeasy

第一个军事计划是DARPA的SPEAKeasy,专门要求用软件来实现物理层组件的无线电功能。最初美国空军的首要目标是单台无线电可以支持十种不同的军用无线电协议并工作在2MHz和2GHz之间任意频率。第二个目标是并入新协议和调制的能力,从而可以适应未来的无线电硬件。从DARPA的描述来看,“SPEAKeasy是企图创建无线电世界的PC”。

▌1992 Joseph Mitola在IEEE发表了软件无线电论文

Joe Mitola在1992年 IEEE 美国电信系统会议 (National Telesystems Conference)上发表了关于软件无线电的论文 - “Software Radio: Survey, Critical Analysis and Future Directions”。许多人将其称为软件无线电教父,Miltola也被认为创造了”软件无线电“一词的人,尽管E-Systems先用了。 E-Systems原型机仅仅是一个接收机,因此不是一个完整无线电。后来,1998年Mitola又提出了“认知无线电”概念,无线电可以意识到其频谱环境,并根据需要智能适应。

▌1996 SDR论坛创立

1996年,致力于SDR的第一个行业协会成立 - “模块化多功能信息传输系统(MMITS,The Modular Multifunction Information Transfer System)论坛”。1998年变成了SDR论坛,在2010年又成为了无线创新论坛。 论坛由来自政府、行业和学术界的人员和组织组成,推进发展SDR相关技术为目标。 它组建了多个工作组和委员会,以激励和引导创新和标准。

▌1997 JTRS创立

JTRS是Joint Tactical Radio System (联合作战无线系统)的缩写,由美国国防部创建,通过抽象层和接口的标准化和定义提高互操作性和博兴可以移植性,称为软件通信架构(SCA, Software Communication Architecture)。数十亿的计划雄心勃勃,在经历了困难、延期和成本超支之后,于2011年被美国国防部副国务卿正式取消了该计划,认为产品和技术不可能满足既定的要求。然而,它却极大地促进了SDR数十年的发展进步。 像Rohde & Schwarz、Thales和Harris等设备制造商已经在部署符合SCA的无线电。 此外,欧洲防务局设立了欧洲安全软件定义无线电(European Secure Software Defined Radio,ESSOR)计划,继续JTRS SCA的工作。

▌1998 嵌入式SDR自动代码生成

Nutaq(后来的Lyrtech)与MathWorks合作创建了第一个开发环境,可以从TI DSP和Xilinx FPGA的仿真模型直接生成可执行代码。 这一创新解决了开发人员和研究人员一个大难题:为嵌入式处理器写代码。DSP和FPGA配置在SignalMster的板上,与A/D和D/A模块连接,是实验室和大学搭建原型首批商业化的SDR开发平台之一。

▌2001 GNU Radio

由MIT的一个PSpectra框架演变而来,GNU Radio由Eric Blossom创立,Sun Microsystems的员工John Gilmore资助。 GNU Radio是PC环境开发SDR应用的开源框架。 截至2012年已拥有5000多个用户,是目前最流行的SDR开发工具。 齐全的波形支持,如P25、802.11、ZigBee、蓝牙、RFID、DECT、GSM,甚至是LTE(仍在进行中)都可以从存储库下载并运行在任何的x86系统上。

▌2004 FCC首次批准商业化SDR

Vanu公司的Anywave基站成功地通过了FCC( Federal Communications Commission,美国联邦通讯委员会)认证。Anywave是一个能够同时运行GSM和CDMA两个运营商的双模基站,所有协议层在x86 CPU上运行。Vanu公司是由Vanu Bose创立,MIT Pspectra框架的主要贡献者。

▌2004 PHY处理器

Picochip(现在的 Mindspeed Technologies)推出了PC102,专为PHY处理(通常称为基带处理器)而设计的处理器。PC102针对3G基础设施市场,有308个处理单元,14个专用协处理器(加速器)和能处理MAC层以及其他协议的单元。PC102板子大大减少了无线设备的尺寸、成本和功耗。Picochip是新一代专业处理器的发起者。它为新的玩家铺平了道路,如Octasic的24核OCT2224W和Coherent Logix的HyperX系列,促使传统供应商提出SDR优化的架构,产生了TI的Keysto系列和Freescale的QorIQ。

▌2006年 TI和Xilinx一起推动嵌入式SDR开发

Texas Instruments和Xilinx与Nutaq(后来的Lyrtech)一起合作,创建了第一个完全集成独立的SDR开发平台。 它配备了一个ARM、一个DSP、一个FPGA和一个可调的前端,频率从200 MHz到1 GHz。 该平台比鞋盒小,而且可以由电池供电,这为SDR走出实验室的应用和实验开辟了新的可能性。

▌2008 Sandbridge Technologies推出基带处理器

Sandbridge Technologies推出了SB3500基带处理器,能够在任何通用的多模、多功能移动平台所需的无线协议上运行。其架构创新为当今使用或为今后开发的任何无线协议提供可升级的性能,包括LTE、HSPA、3G WiMAX、Wi-Fi、DVB-H、GPS以及所有多媒体格式。2011年 Sandbridge Technologies公司被无锡德思普公司所收购。

▌2009 第一款商用单芯片射频前端

Lime Microsystems公司推出了射频集成电路(RFIC)LMS6002。 随后又推出了LMS6002D,已集成了数据转换器。 RFIC在400 MHz和4 GHz之间任意可调,支持高达28 MHz带宽,并提供一个可选的16位基带滤波器组。 此后,其他芯片厂商也开始提供RFIC解决方案。

▌2015 微软研究院软件无线电项目Sora开源

2015年微软研究院软件无线电项目Sora(Microsoft Research Software Radio)正式通过GitHub开源。Sora的软硬件平台的创新使得它可以在PC上完成高性能的无线信号处理。

华为、中兴早在一些网络基础设施上采用了SDR技术。2015年联芯发布的28nm SoC智能手机芯片平台LC1860直接让SDR技术应用到了小米公司的红米2A。SDR在手机上的成功应用,也意味着一个无线新时代的到来。SDR正在逐步应用到更多的产品和领域,芯片技术的发展是SDR技术发展的推动力。SDR可以支持无限量的通讯协议和多媒体应用,这得益于SDR芯片的计算能力。物联网、5G等网络的发展会给SDR带来新的发展空间。而近几年发展起来的“异构系统架构”(HSA,Heterogeneous System Architecture)技术的将会为SDR技术发展注入带来新的活力。

最后,看一看NI公司对SDR的发展的描绘:

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