對于世界各地的許多人、企業(yè)和組織來說，無線電通信是日常生活的重要組成部分，從廣播和電視廣播到移動(dòng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)、專用數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)到應(yīng)急服務(wù)通信、空中交通管制、導(dǎo)航系統(tǒng)以及許多其他技術(shù)。

蜂窩和專用數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)處于這一領(lǐng)域創(chuàng)新的前沿，正朝著更高的數(shù)據(jù)速率、更強(qiáng)大的安全性和可靠性、更高的移動(dòng)性、更低的延遲以及為不斷增加的用戶密度提供服務(wù)的方向發(fā)展。

為實(shí)現(xiàn)這些各種性能改進(jìn)而快速發(fā)展的無線電標(biāo)準(zhǔn)，以及不斷發(fā)展的用例和動(dòng)態(tài)訪問無線電頻譜的新范式，意味著無線電設(shè)備必須在現(xiàn)場不斷升級，并在操作上更加靈活。總的來說，這些要求使軟件定義無線電(Software Defined Radio，SDR)成為自然的解決方案。

SDR是一種無線電廣播通信技術(shù)，它基于軟件定義的無線通信協(xié)議而非通過硬連線實(shí)現(xiàn)。頻帶、空中接口協(xié)議和功能可通過軟件下載和更新來升級，而不用完全更換硬件。恰如其名，SDR具有通過軟件或可重定義邏輯改變自身功能的能力，從而通過動(dòng)態(tài)加載新的波形和協(xié)議可使用不同的波形和協(xié)議操作。

傳統(tǒng)的商用基站體積較大，需要設(shè)計(jì)很多專用的硬件電路；而SDR基站體積較小，大部分通信功能由軟件實(shí)現(xiàn)。SDR架構(gòu)舍去了傳統(tǒng)無線電電路中所有硬件單元包括變頻、混頻、濾波器、放大器、檢波器、解調(diào)器等，完全是一種新的架構(gòu)和技術(shù)。

SDR技術(shù)在軍用和商用無線電領(lǐng)域早已廣泛使用。隨著通信技術(shù)的快速發(fā)展，更輕松、更靈活地對通信設(shè)備進(jìn)行測試和測量變得越來越重要，尤其是在軍事應(yīng)用中。基于軟件定義無線電技術(shù)的測試設(shè)備為推進(jìn)這些通信提供了成本效益、靈活性和能力。

ZYNQ+AD9361

ZYNQ+AD9361是一種基于Xilinx Zynq FPGA和ADI公司的AD9361 RF捷變收發(fā)器的開源SDR硬件平臺(tái)。Zynq FPGA集成了ARM處理器和FPGA邏輯，可以實(shí)現(xiàn)高性能的數(shù)字信號處理。AD9361是一種高度集成的RF捷變收發(fā)器，能夠在70 MHz至6 GHz 的頻率范圍內(nèi)工作，支持多種調(diào)制方式。

通過將Zynq FPGA和AD9361 RF捷變收發(fā)器相結(jié)合，可以實(shí)現(xiàn)一個(gè)完整的 SDR系統(tǒng)。Zynq FPGA 可以用來實(shí)現(xiàn)數(shù)字下變頻、數(shù)字上變頻、信道濾波、解調(diào)和調(diào)制等數(shù)字信號處理功能。

AD9361 RF捷變收發(fā)器負(fù)責(zé)將射頻信號轉(zhuǎn)換為中頻或基帶信號，以便進(jìn)行數(shù)字信號處理，也負(fù)責(zé)將處理后的基帶或中頻信號轉(zhuǎn)換為射頻信號并發(fā)送出去。信號處理采用正交調(diào)制和解調(diào)將信號分為同相分量（I路）和正交分量（Q路）分別調(diào)制，再疊加在一起發(fā)送；接收時(shí)將I/Q混合信號分離后，再解調(diào)處理。

Zynq FPGA 和AD9361 RF 捷變收發(fā)器之間通常通過LVDS接口連接。Zynq FPGA可以通過AXI接口與ARM處理器進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換和控制。ARM 處理器可以運(yùn)行嵌入式操作系統(tǒng)，如Linux或FreeRTOS，用于實(shí)現(xiàn)上層協(xié)議棧和應(yīng)用程序。

Zynq UltraScale+ RFSoC平臺(tái)

使用Zynq UltraScale+ RFSoC平臺(tái)(以下簡稱為“RFSoC”)是專門針對射頻(RF)應(yīng)用的片上系統(tǒng)(SoC)。RFSoC是AMD(前身為Xilinx，于2022年被AMD收購)開發(fā)的第三個(gè)主要Zynq SoC，第一個(gè)是2010年初的Zynq-7000 SoC，Y也就是上面架構(gòu)中使用的ZYNQ。這里的Zynq UltraScale+多處理器SoC (MPSoC)先于RFSoC，除了無線電的特定功能外，它與MPSoc幾乎一樣。

所有三種SoC類型都由用于運(yùn)行軟件的處理系統(tǒng)(PS)、現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)的可編程邏輯(PL)以及兩部分之間的高速互連等部分組成。RFSoC器件架構(gòu)的如圖所示。請注意PS和PL部分，特別是PL包含一些對SDR應(yīng)用特別重要的突出顯示功能。

方案對比

可以看出，ZYNQ+AD9361是一種低成本的方案，而Zynq UltraScale+ RFSoC平臺(tái)則相對高很多，但是無論P(yáng)S還是PL的性能都是有很大的提升。另外一種折中的方式便是MPSoc+AD9361。

本文的截圖來自AMD出品的《Software Define Radio with Zynq UltraScale+ RFSoC》，你可以到AMD官網(wǎng)下載。

審核編輯：湯梓紅