前段時間有幸參加了亞研院的譚焜研究員關于“軟件無線電”的講座。在講座中，譚老師詳盡地介紹了研究院自行設計的軟件無線電系統Sora的來龍去脈，讓我獲益頗深。盡管在之前幾個月的實習中我一直在Sora這個平臺上工作，但都只是窺一斑，此次講解才讓我真正看到了全貌，理解也深入了。更讓我啟發的是，譚老師結合自己的從“應用層轉入物理層”的研究經歷，闡述了計算機科學(CS)是如何進入到無線通訊這個通常屬于電子工程(EE)的領域的。從這個層面上，他認為軟件無線電一定能給無線通信的發展注入革命性的力量。

我們知道，在現代的人類社會中，無線通訊多姿多態，無處不在。隨便拿起一個手機，上面可能就繼承了多個不同的無線通訊模塊, GSM/CDMA，Bluetooth，Wi-Fi…其它的通訊標準還有LTE, 3G, 4G, ZigBee, Wimax…復雜多樣的標準讓人頭暈你是否想過有一天（這可能在2020年前就能真正發生），你的手機能夠兼容所有的標準，當你需要某種資源時，你只需要啟動對應的軟件就可以了！而這些軟件又都是可以在線下載的。

要實現這種夢想，一種辦法是把所能想到的無線通訊標準的硬件模塊都集成在設備上。這種辦法顯然是不可行的。其一，標準這么多，要都集成的話設備的體積，能耗，效能都會出現問題；其二，不具備兼容性，當新標準出來你就只能拆手機了…

另外一種辦法就是傳說中的軟件無線電了。我們知道，一般的無線電系統，對于基帶的處理（FFT,調制,編碼等）都是由專用硬件芯片實現的。這是因為專用芯片（如FPGA）有天然的優勢:速度快，他們的問題是可編程性非常差，所以只能適用于單一的標準。如果我們能把這些以前只有專用芯片能實現的運算交給通用的處理器（GPP），問題能否解決呢? 不然。通用處理器上的軟件往往又很難達到專用芯片所能達到的速度，對實時處理的支持也很差。

歷史上著名的軟件無線電有兩套。一套是美國的萊斯大學（Rice University）所開發的WARP Platform，然而其一萬美元/套的造價使開發者們望而生畏。另一套是開源世界中著名的GNURadio/USRP。它可以在低成本的射頻硬件和通用處理器上實現軟件定義無線電。實際上它非常成功，廣泛地應用于無線愛好者與開發人員。但人們也在抱怨，它的延遲和帶寬非常有限，很難和真正的商用網卡匹敵。

（專用FPGA+DSP芯片速度快，可變成性岔，通用處理器上的軟件可編程性高，速度慢。如何達到速度快，可編程性高的Sweet Point?）

如何才能達到上圖中的Sweet-point呢？以譚焜研究員領頭的 Sora開發小組注意到了計算機世界的變化：隨著單個CPU核的計算能力逐漸達到瓶頸，摩爾定律并沒有失效，而是在核的數量上依然發揮作用。同時，現代PC bus技術的進步速度也超出了人們的想象，PCIeV2能夠達到了5Gbps每條，即將出現的PCIeV3將會更快。Sora正是利用了以上兩個計算機世界中的技術發展，輔以多種多樣的優化設計，如固化計算用以空間換時間，SIMD的數據并行計算，靜態規劃，核間流水線, 為實時處理設置專用核……把所有的這些結合在一起，把一臺最不起眼的商用PC,變成了一個強大的軟件無線電站，其速度能夠與商用的產品匹敵。

在講座的最后，譚焜研究員向我們分享一些在開發Sora過程中體悟到的一些心得:

1,“歷史總會重復它自己”,通用的計算平臺總是能夠戰勝專用的平臺,只要前者的計算能力能夠達到應用的要求。想想二十年的多媒體計算，誰知道現在通用的CPU,GPU能夠處理那么大，當時只有專用圖形芯片才能處理的圖和視頻呢?

2,軟件無線電的時代已經到來。軟件無線電會把無線通訊的研究帶來本質的變化。比較下硬件和軟件的變革周期。20年間，Windows換了近10個版本,而無線通訊更新了不過三代(2G,3G,4G)。相信無線電變成“軟”的之后，其變革周期一定能大大縮短。

3，一般人們認為,無線是屬于電子工程(EE)的活，網絡是屬于計算機(CS)的活 。在未來無線和網絡無縫程度會越來越高，只能獨擋一面已經不行了。

1. Kun Tan & Sora :

http://research.microsoft.com/en-us/projects/sora/

http://research.microsoft.com/en-us/people/kuntan/

2. WARP :

http://warp.rice.edu/news.php

3. GNURadio:

http://gnuradio.org/redmine/projects/gnuradio/wiki

此文轉載自博客園，作者SouthSeven。