0 SDR是啥
软件无线电（Software Defined Radio，SDR）是一种实现无线通信的新概念和体制。在硬件中可以通过组件（例如混频器，滤波器，放大器，调制器 / 解调器，检测器等）实现，也可以通过软件手段实施。一开始软件无线电应用在军事领域，在21世纪初，由于众多公司的努力，使得它已从军事领域转向民用领域，成为经济的、应用广泛的、全球通信的第三代移动通信系统的战略基础。
基本的SDR系统由模数转换器的个人计算机组成，之前是某种形式的RF前端。大量的信号处理被交给通用处理器，而不是在专用硬件（电子电路）中完成。这种设计产生一种无线电设备，它可以仅仅基于所使用的软件来接收和发送广泛不同的无线电协议（有时也称为波形）。
1 开发平台
SDR 架构中，最受欢迎的两类开源平台分别是开源软件定义无线电（GNU Radio）和开源软件通信体系框架嵌入式解决方案（OSSIE）。二者都是着手于标准化和可移植化的代码开发，GNU Radio 的出发点是提供一种信号处理框架，而OSSIE 的目标是提供一种软件通信体系架构（SCA）操作环境。
1.1 GNU Radio 平台
GNU Radio 是一种设计SDRs 的开源架构，其主要组件包括6 个部分：通用框架、调度器、C++ 和Python 工具、数字信号处理（DSP）模块、用户接口界面、硬件前端的接口。
- 一个为信号处理模块准备的通用框架，并且其可以连接到一个或多个其他模块。
- 一个调度器，用于激活每个处理模块并且管理模块之间的相关数据传输。
- C++和Python 工具，用于建立多个模块间的流图，并将该流图连接到调度器上。
- 一组足够多的用于滤波器、跟踪环等的常用DSP模块。
- 用户接口界面，允许用户拖拽模块、模块连线来实现GNU Radio 的设计。
- 一个与商用硬件前端的接口。前端硬件包括数模/模数转换器（DAC/ADC）和上下变频器，来提供了通用处理器（GPP）和无线物理环境的接口。
GNU Radio 运行在Linux 系统上。GNU Radio 结合通用软件无线电外设（USRP）开发板，可以认为是一种SDR 平台，相关人员可以利用这种平台进行一些算法的快速开发和SDR 研究。
1.2 OSSIE 平台
OSSIE 是一种开发 SCA 兼容无线电的开源平台，提供了一种 SCA 操作环境。OSSIE 分配包括以下部分：
- 用来选择模块和互联模块的用户接口。
- 定义新模块的用户接口，可以创建C++程序框架，用户根据应用需要可以增减框架内所需要的信号处理代码。
- 用来检查和调试波形的用户接口，该接口允许开发人员监视中间模块中的信号。监控器可以在运行中添加，便于观察中间波形，进行模块调试。
- 基于开源对象请求代理（ORB）的SCA 兼容公共对象请求代理体系结构（CORBA）。
- 一系列学习指南和实验课程。Windows 用户可以直接下载相关组件并运行，不需要安装Linux，相对GNU Radio 上手容易。
GNU Radio 由专门的业余爱好者创立，以节省开支和临时应急验证为目的的一种快速开发工具；而OSSIE符合军方开发标准。二者都是着手于标准化和可移植化的代码开发。
GNU Radio 的出发点是提供一种信号处理框架，与之不同的是OSSIE的目标是提供一种SCA 操作环境。GNU Radio 运行在Linux 平台上，且直接访问文件系统和硬件；SCA 波形运行在OSSIE 提供的一个良好的操作环境下，应用程序界面抽象描述了文件系统和硬件。在GNU Radio 上的模块之间通过Python 或者C++指令来互相连接，采样数据是通过用户自定义的循环缓冲来传输。OSSIE 采用可扩展标记语言（XML）文件定义模块连接，而实际是通过CORBA 服务完成了连接。最重要的是OSSIE 基于ORB 结构，采用了传输控制协议/互联网络协议（TCP/IP）传输采样数据。特别说明，ORB 允许不同的模块运行在不同的机器上，而GNU Radio平台上的流图只能在同一台机器上运行。通过比较发现，GNU Radio 更像是OSSIE 中一种功能组件，完成的是OSSIE 的信号处理功能。
基于GNU Radio 和OSSIE 两类平台出现一系列SDR 软件架构，例如PrismTech 公司的Spectra CX 环境。这些SDR 架构与专用处理器（现场可编程门阵列/DSP）相连接或者将专用处理器抽象成封装组件，将无线电波形集中管理，根据需要进行装配组件形成波形应用，灵活调用。这样就完成了软件无线电平台开发雏形。
2 用于SDR信号处理的硬件结构
SDR 要求硬件系统具有功能可重构、较高的实时处理能力，要求适应性广、升级换代简便。在一般情况下要求SDR 硬件系统具备如下特点：
- 支持多处理器系统，
- 具有宽带高速数据传输I/O 接口，
- 结构模块化、标准化、规范化等。
常见的SDR平台就是CPU+DSP+FPGA这种形式。即便我们不具备全部硬件，但仍然可以进行SDR 开发，因为SDR 更像是一种设计理念，重在软件和算法处理，其组件（不管是硬件平台，还是软件算法）满足同一种规范，则具备SDR 可重构的灵活性。目前，存在3种主流SDR 硬件平台结构：
- 基于GPP 的SDR 结构；
- 基于 GPP（General Purpose Processor, 通用处理器）的SDR 结构提供了最大的灵活性和最简单的开发。GPPs最适合用于实验室环境的研究和开发，研究者能够快速尝试一系列算法和波形。一款高配PC在运行相当复杂的波形情况下，数据率≥1 Mbit/s，并且通过以太网、USB、PCI 等标准接口可以直接处理数字基带或者低中频采样数据。并且可以通过多核处理来提高数据的吞吐量。
- 但是，对于这种结构来说更适合处理数据块，并不擅长处理实时采样数据，数据延时和抖动是其面临的主要问题。操作系统会引进延时和抖动，Windows 系统抖动可能超过10 ms，而像VxWorks这种实时操作系统抖动可以限制在1 ms内。
- 基于GPP 的SDR 结构比较简单，其结构一般如下图所示，只包括天线、ADC/DAC、数据缓冲模块（FIFO）和GPP。这种架构对于开发人员来说，相当方便和灵活，直接接入个人PC 就可以进行算法开发和测试，但它也存在缺点，如上述所述，延时和数据处理的方式等。
- 基于现场可编程门阵列（FPGA）的SDR（Non-GPP）结构；
- 基于FPGA 的SDR 结构的实现比较困难。FPGA 适合于高数据速率和宽带宽信号波形应用，并且可以用于灵活实现无线电和多种多样的波形设计，但是在结构上与GPP 存在本质区别。GPP 在内存中执行指令且很容易从一个指令功能转换到另一种功能，而FPGA 上的功能直接映射成了硬件电路，一个新功能需要更多的FPGA 资源。同时，FPGA 的高度并行结构十分适合数据流处理，但是不适合密集型控制处理。
- 另一方面，FPGA 的配置文件高达40 MB，配置时间长达100 ms，而且重新配置是容易丢失芯片中的数据。这些问题直接造成了多波形设计中重新加载的时间太长的问题。虽然一部分FPGA 支持局部重配置的功能，但是这项技术相当困难并且严重受到开发工具的限制。让人兴奋的是，FPGA 实现了2011 年提出的3 项建议：
- 专用GPP 与FPGA 一同使用。
- 通过使用可用的逻辑资源在FPGA 上嵌入一个全功能的单片机。
- 将FPGA 和GPP 合并制作成单一器件（如Xilinx ZYNQ 系列）。
- 基于 GPP + FPGA/SDP 的混合SDR结构。
- 基于GPP+FPGA/DSP 的混合SDR结构，分为GPP+FPGA、GPP+DSP+FPGA 两种主要架构形式。这种组合结构融合不同器件的优点，取长补短，在功耗要求比较宽松的实验室环境下，能够给开发人员提供一种快速验证各类算法高性能平台。下图给出了这种结构的互联示意图。这种结构一般对异构器件间的数据交换的性能要求较高，不同器件间通信一般会采用PCIe[12] 接口方式（1.25 Gb/s/1x）和串行高速输入输出（SRIO）接口方式（1.5 Gb/s/1x）。PCI Express 主要用于计算机中芯片间、板卡间的数据传输，也有部分嵌入式市场；RapidIO 主要用于嵌入式系统内芯片间、板间数据传输，其目标就是嵌入式系统内的高性能互联。这种混合SDR 结构，性能上可以充分地利用各种器件的优势，但同时也存在着接口设计复杂和能耗大的问题。
3 器件选型
3.1 Lime 家
Lime家的收发二极管 RF Transceiver(他叫field-programmable RF (FPRF) transceivers)一共就3款：
基于以上的RFT，找到了2个Lime家在售的SDR设备：
- LimeSDR XTRX
- LimeSDR Mini 2.0
听名字就是第一个最吊。
XTRX用了AMD Artix™ 7 XC7A50T-2CPG236I作为FPGA和Lime Microsystems LMS7002M RF transceiver作为frontend。
- Fairwaves XTRX Rev 5 改良优化而来，并且开源了设计，可以定制化
- 30×51 mm 紧凑的 Mini PCIe 形式，
- 可用于从 2 发 2 收（2Tx2R）到 32 发 32 收（32Tx32R）的 多发多收（MIMO）配置
- Frequency range: 30 MHz – 3.8 GHz
- Bandwidth: 120 MHz
- 160MSps@12bit / 240MSps@8 bit per MIMO channel in 2×2 MIMO mode (8Gbit/s total bus bandwidth)
- Transmit power: max 10 dBm (depending on frequency)
- 可以与不同类型的数字处理器（如专用集成电路 ASIC、通用处理器 GPP、图形处理单元 GPU）结合使用，根据性能、功耗和成本的不同需求定制任何空中接口。
- < 10 µs bus latency, stable over time
这里是具体的Documentation。
LimeSDR Mini 2.0就垃圾很多了，不看了。
