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從事WiFi,藍芽,5G毫米波等無線通訊系統與晶片設計近30年的工程師 !

2021年9月6日 星期一

26. 5G毫米波 - 聊聊軟體定義無線電(SDR)跟我有什麼相關?

軟體定義無線電, Software Defined Radio, SDR 若真的能夠達到它一開始定義的終極目標, 對於一般消費者或是工程師都是有很大好處的!

以你, 我這樣的消費者來說, 我們現在擁有的各種不同無線通訊的裝置, 像是WiFi, 藍芽, 物聯網, 4G, 5G, ..., 等不同應用, 不同規格與標準的無線電傳輸, 若是最終硬體的部分就只剩下像是功率放大器與低雜訊放大器這種最基本, 最必要的部分,  其他功能能夠像現在的軟體APP, 直接透過軟體設定就可以選擇要作甚麼應用, 直接透過軟體就可以依據各種不同應用的要求, 自動設定頻寬, 濾波, 調變解調, 編解碼,...等功能與規格, 那就真的非常彈性又方便, 不用安裝這麼多不同的無線裝置, 一台就全部搞定!!! 

你或許會覺得, 咦! 目前手機不是就已經全都做到了嗎? 是的, 上面所描述的便利, 就像目前使用智慧型手機一般, 各種功能都已經整合進去了, 因此我們使用手機做各種無線傳輸的應用會覺得非常方便!! 

但其實目前各種不同的無線通訊裝置仍是各自使用各自的天線與射頻前端, 許多應用還是需要各自的基頻晶片, 因此手機會較大隻, 比較耗電, 也比較貴!!

當然以軟體定義無線電SDR 方式實現, 最主要的缺點就是, 若是你要同時使用藍芽或是手機, 因為頻率不同還有機會, 若是要同時使用藍芽與 2.4 GHz 的WiFi就不行, 因為頻段重疊, 必須另外設定不同多工的方式或是WiFi改用5.8 GHz頻段才能實現!!

對於設計工程師而言, 若是能夠真正實現不管是從彈性或是成本來看都是最佳的無線電實現方式, 天線與射頻前端都共用同一套, 其他部分的實現都可以用像C語言的設計語言設計模擬完之後, 直接porting到對應的平台或是 SoC 裡, 驗證與除錯就會容易得多, 來回驗證的時間也快很多!! 

否則像以前, 不同規格不同應用只能開 IC , 每次開 IC 都要非常戰戰兢兢, 因為每次開IC都要花很多錢, 好幾個月的時間! IC 製作完回來測試, 公司高層也是都緊盯進度, 就只怕有個萬一, 單單除錯就會很花時間, 同時也很花錢的大工程!! 

當然對於射頻IC或是射頻前端模組的設計工程師, 設計挑戰會大許多, 因為有許多濾波與干擾的問題要設計, 要克服!!

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