2018年04月08日 | 和NI专家谈谈软件无线电的未来

日前，在EDICON期间，NI子公司Ettus Research营销总监Manuel Uhm接受了媒体采访。其在Ettus Research负责Ettus USRP（基于GNU Radio开源软件）、NI USRP（基于LabVIEW）和NI ATCA等软件无线电产品，同时Manuel还担任无线创新论坛的首席营销官http://www.wirelessinnovation.org/，该论坛负责军用无线电的SCA（软件通信架构）标准和用于海军雷达和海军陆战队员之间频谱共享的CBRS（公民宽带无线电服务）商业宽带服务。

因此此次访谈不光围绕NI SDR来进行，Manuel还介绍了很多关于无线创新论坛以及频谱共享等产业话题。

NI子公司Ettus Research营销总监Manuel Uhm

关于软件无线电与认知无线电

Manuel：SDR的一个广义定义就是通讯的物理层可以通过软件去定义一部分或者全部通过软件定义，这样我们把它称为Soft Define Radio的设备。按照这样的定义，其实目前所有的商用基站和终端都是Soft Define Radio的设备：对于基站来说，有通用的FPGA，可以对物理层做相关的更改。终端上比如高通、海思等通信芯片里面有DSP、Modem处理器去做编译码工作，也是一个软件定义无线电的设备。

而认知无线电（Cognitive Radio）是另外一种技术，它的频率是可以灵活变化的，它可以探索频段里面哪些频段没被使用，然后实现通信，可以帮助整个网络传输更有效率。认知无线电在传输前频段可以不停地更改，射频部分可以根据需求去选择不同的频段，所以认知无线电也是非常典型的一个Soft Define Radio。目前，NI关注的SDR应用也包括认知无线电部分。

无线创新论坛的作用

Manuel：无线创新论坛的前身是SDR论坛，主要做SDR相关的研究和推广，在几年前，SDR已经运用到各行各业、各个领域，所以SDR论坛重新定义了研究方向，目前主要针对两方向进行，一个是军用通信，一个是频谱分享。目前美国推出了一些频谱分享计划，包括利用模拟电视的空白频段进行通信等。而除了模拟电视之外，目前一些军用通信频段，也有可能开放给更多无线设备，而FCC将以频谱接入系统（Spectrum Access System， SAS）方式，实现不同用户及应用之间的频谱共享。目前除了美国之外，欧洲也在进行尝试，我们也希望能看到中国项目有所落地。

美国一个典型的频谱分享的案例是使用海军雷达系统的空闲时刻进行民用通信。由于是利用的雷达系统，并不存在通信概念，因此频谱共享的安全性及保密性不需要考量，更重要的是如何解决干扰问题。所以比如针对海岸线通信，我们会部署一些频谱传感器，类似USRP，以便发现频谱中是否有雷达使用，如果有就会关闭民用通信信道或者转移至其他频谱。

目前无线创新论坛包括美国FCC、军事机构、运营商、华为中兴等设备商以及Facebook、谷歌等，目前工作重点主要是在系统设计层面制定接口标准。

无线创新论坛未来的工作战略计划

工作组的分工

工作组组成

部分工作组成员

关于SDR产业

目前SDR设备的难点在哪里

Manuel：SDR设备目前分为软硬件两方面，如果从硬件设备来看，射频前端是最难得，因为需要考虑不同的频段、动态范围等等，所以NI也会为客户提供更丰富的产品组合满足这一问题。

而从软件方面考量，目前FPGA编程可能是最难的部分，因为在做SDR时，有些客户不是硬件工程师出身，只会做软件编程，所以NI的LabVIEW编程平台可以很好地帮助这些工程师，不需要了解FPGA的底层以及Verilog等硬件语言，这样可以大大提高开发效率，让软件工程师更好地进行通信算法的研究。

目前赛灵思在Vivado开发环境中也提供了高层次综合(HLS)工具，可以直接使用C,C++ 以及 System C 语言进行开发，对于GNU Radio来说，也有相应的工具链帮助客户开发FPGA。

谈谈开源

Manuel：2010年，NI收购了Ettus，因为Ettus的USRP在开源界的名气很高，所以一直作为NI的子品牌使用。作为平台提供方，NI所做的就是把选择权交给用户，并没有产品倾向性。GNU Radio、LabVIEW是一个并列的关系，会根据客户的需求，比如说LabVIEW的优势在于FPGA编程会比较方便，而开源平台的优势在于有些客户需要完整的源代码。所以在NI来看，没有一个倾向性，只是根据客户的需求去选择不同类型的软件与不同指标的硬件平台。

目前NI完整的软件无线电解决方案



最新USRP N310平台

除此之外，NI也曾经收购BEEcube，是基于开源BPS平台的公司，为高性能FPGA原型开发提供的产品和部署方案。

无论是开源软件或者LabVIEW来说，在SDR系统中都起着至关重要的作用，很多公司都可以提供Massive MIMO相关硬件，但除了NI之外，很少有公司能够提供一个Massive MIMO原型验证平台。因为硬件搭建容易，软件调试需要大量时间。

目前USRP由于其性价比和小尺寸，不光可用在6GHz以下的5G原型验证、频谱分享等应用，在更广的领域NI SDR硬件平台还可以进行毫米波的研发等应用。

除此之外，USRP在中国教育市场也颇受好评。包括北邮等通信学院利用USRP为学生们讲解通讯原理，因为通讯本身就是枯燥的学科，如果结合硬件，可以更好地理解干扰、编码、同步等理论，也结合硬件为师生们提供了相应的通信教学教材。

建设生态系统朋友圈

Manuel：5G从原型验证到终端设备测试，以及未来都是用SDR的方案，很难说有什么问题是SDR不能去解决的。但是这不是NI一家公司可以做的，所以我们我们开展了5G射频计划，和更多合作伙伴一起，开展5G研究工作。

如图所示，部分NI 5G射频领先用户计划公司。

同时NI也和国内的东南大学、北邮等合作开展研究工作。2017年，NI与东南大学达成战略合作，将共同聚焦毫米波联合科研中心和人才培养基地建设两大方向。首先，双方将基于NI灵活的软件定义无线电模块，在毫米波高速原型系统/毫米波MIMO通信系统和车载雷达毫米波测试和目标仿真系统等领域展开密切合作，共同构建针对毫米波系统的平台，携手突破毫米波通信关键技术难题，NI更将助力东南大学承担的国家重大课题的研发以及中国5G整体预研能力在全球的领先性。

近日，NI与三星合作开发用于5G新空口(5G NR)的5G测试用户设备，在2018 WMC上，演示了三星28GHz基站与NI测试UE进行通信的成果。，

而在英国伦敦举行的第20届GTI研讨会上，NI与Qorvo联合演示测试首款市售5G RF前端模块(FEM)。

可以说在5G的道路上，NI的合作伙伴越聚越多。

未来SDR技术的演绎路线是怎么样的？

Manuel：从产品角度来说，随着芯片的集成度越来越高，未来SDR设备体积更小、功耗更低。性价比更高。比如像Xilinx新推出的RFSoC 结构，拥有更多的射频功能，从而降低系统整体的功耗和成本，同时性能得到不断地提高，有更多资源做更复杂的计算。

而在市场方面来说，随着认知无线电、AI技术、处理器技术的兴起，无线电一定是变得越来越智能的，会出现自主的无线电传输平台，与之配套的测试方案也要变得智能。作为平台化供应商，NI需要不断地探索新的技术领域，通过集成不同软硬件，帮助客户创新未来。