這篇文章是Taylor Killian今年8月發(fā)表在自己的博客上的。他對比了三款平價的SDR平臺，認為這三款產(chǎn)品將是未來一年中最受歡迎的SDR平臺。我覺得這篇文章很有參考價值，簡單翻譯一份轉(zhuǎn)過來。
原文在這里：
http://www.taylorkillian.com/2013/08/sdr-showdown-hackrf-vs-bladerf-vs-usrp.html

翻起來才發(fā)現(xiàn)，太長了。覺得這么長就沒必要翻譯了，不符合快速閱讀的習(xí)慣，深度閱讀的人顯然應(yīng)該直接看原文。但是既然開了個頭，就翻完吧。

以下是原文翻譯：

今年或者明年看起來是SDR的黃金年代。將有三款新的SDR平臺面世，用戶可以有很多選擇。這篇文章將比較這三款SDR平臺：Great Scott Gadgets生產(chǎn)的HackRF, nuand生產(chǎn)的bladeRF, 和Ettus生產(chǎn)的USRP (B200/210)。
HackRF是Michael Ossmann開發(fā)的，他還開發(fā)過Ubertooth，這是第一款也是唯一款低價的藍牙嗅探器(Bluetooth sniffer)。HackRF已經(jīng)開發(fā)了好幾個月了。Michael已經(jīng)免費發(fā)放了500塊HackRF的Beta版本給世界各地的黑客們。現(xiàn)在他正在開發(fā)正式版，并且正在眾籌網(wǎng)站Kickstarter上銷售。這將是市場上最便宜的一款SDR平臺，而且它可以工作在很寬的頻率范圍。
bladeRF也是在Kickstarter上成功建立的項目，而且產(chǎn)品都已經(jīng)交付給用戶了。bladeRF可以支持很寬的載頻范圍，帶有一個大容量的FPGA，還有高速的USB3接口。開發(fā)者在時鐘模塊上花了不少錢，提供了VCTCXO，可以把精度校準到50 ppb。所有的模塊都設(shè)計成同步的，因此沒有ClockTamer。這款硬件現(xiàn)在可以在nuand網(wǎng)站上購買。

剛開始，這篇文章是想拿Ettus的USRP B100和N210跟HackRF、bladeRF比較。但當我把初稿發(fā)給Ettus公司看的時候，他們說新的USRP B200/210很快就要發(fā)布了，而且給我寄了一塊開發(fā)版的B210。所以后來我重新修訂了這篇文章。現(xiàn)在B210已經(jīng)發(fā)布了，可以從Ettus購買。
Ettus可能是最老的SDR硬件生產(chǎn)商了。他們已經(jīng)生產(chǎn)了很多款不同的USRP。USRP B200/210與之前的老款產(chǎn)品完全不同，是“單板”設(shè)計，而不再是“母板/子板”的組合。它也使用了USB3接口，支持很寬的射頻頻段。B200/210有一個新設(shè)計的GPSDO接頭，可以通過GPS模塊把精度調(diào)整到幾個ppb。B210還是Ettus的第一款獨立支持2x2 MIMO的板卡。我會在B210上做一些測試，把測試結(jié)果發(fā)布在這個博客上。這里還有一些B210的高清晰圖片:)
下表是三款硬件的對比！(Alin：重點看這個表就夠了^_^)

Specs

	HackRF	bladeRF		USRP
		x40	x115	B100 Starter	B200	B210
Radio Spectrum	30 MHz – 6 GHz	300 MHz – 3.8 GHz		50 MHz – 2.2 GHz [1]	50MHz – 6 GHz
Bandwidth	20 MHz	28 MHz		16 MHz [2]	61.44 MHz [3]
Duplex	Half	Full		Full	Full	2x2 MIMO
Sample Size (ADC/DAC)	8 bit	12 bit		12 bit / 14 bit	12 bit
Sample Rate (ADC/DAC)	20 Msps	40 Msps		64 Msps / 128 Msps	61.44 Msps
Interface (Speed)	USB 2 HS (480 megabit)	USB 3 (5 gigabit)		USB 2 HS (480 megabit)	USB 3 (5 gigabit)
FPGA Logic Elements	[4]	40k	115k	25k	75k	150k
Microcontroller	LPC43XX	Cypress FX3		Cypress FX2	Cypress FX3
Open Source	Everything	HDL + Code Schematics		HDL + Code Schematics	Host Code[5]
Availability	January 2014	Now		Now	Now
Cost	$300[6]	$420	$650	$675	$675	$1100

[1] – Separate daughterboards are required to receive/transmit. The WBX transceiver is included in this kit
[2] – Half this if 16 bit samples are used
[3] – 56 MHz for single half duplex channel, 30.72 MHz per channel full duplex
[4] – There is a CPLD on the board, but no FPGA
[5] – Ettus confirmed that the HDL + Code + Schematics will be released for the B210/B200
[6] - Estimated retail price, cheaper though Kickstarter

射頻性能
HackRF和USRP B210的射頻范圍很寬。HackRF比B200/210還低20MHz，最高載頻都可以達到6GHz。B210/200主要基于AD9361芯片。這塊芯片其實是工作在70MHz~6GHz的，因此看起來B210/200稍微超出了一點使用范圍，降低到50MHz。HackRF則采用了另一種方案，它使用了多個不同的射頻芯片來支持寬頻段。如果你看看它的原理圖，就會發(fā)現(xiàn)它混合了幾塊芯片，每塊芯片負責(zé)一段頻譜，至少有6個頻段切換開關(guān)。希望這么多的器件沒有給系統(tǒng)引入太多噪聲。
另外，HackRF捆綁了一個上變頻器“Ham It Up”，如果通過Kickstarter把兩個東西打包購買的話，只要添$35就可以了。這個板卡可以使HackRF的載頻降低到300KHz。也可以單獨購買這個“Ham It Up”，大約$43。我覺得USRP B210/200和WBX也可以使用這個“Ham It Up”。
對于更老的USRP B100來說，它可以用不同的子板來覆蓋不同的頻段。WBX子板可以覆蓋50MHz~2.2GHz。新的CBX子板可以覆蓋到6GHz。不過這種單獨購買子板的方案的缺點是，成本會比HackRF和bladeRF高。

BladeRF可以支持300MHz到3.8GHz，它使用的芯片是LMS6002D。這款芯片提供了絕大部分射頻功能，包含所有的混頻器，ADC,DAC和其他一些功能。這款芯片與AD9361是類似的。不過，它最高只能支持3.8GHz。這意味著，不可能用bladeRF來實現(xiàn)5GHz頻段的802.11n。現(xiàn)在，bladeRF有計劃要發(fā)布一塊擴展板卡，允許載頻降低到10MHz，不過這個計劃仍然在進行當中，還沒有做出來。

雙工性能
值得注意的是，HackRF不同于其他兩款硬件，它不支持全雙工。這意味著要切換收和發(fā)的話，必須每次給控制器發(fā)送命令。微控制器處理切換可能要花費微秒級的時間。如果要算上信號到達計算機的時間，切換時間會更長。
bladeRF和USRP B210/200都可以支持全雙工。USRP B100也支持全雙工。有一些比較老的子板在B100上使用的時候，不支持全雙工。但大部分的子板都可以支持。
根據(jù)github上的文檔，B200有一個全雙工通道。而B210有兩個接收機和兩個發(fā)射機，目的是為了支持2x2 MIMO。兩個接收機可以調(diào)到同一個頻點，發(fā)射機同樣（可以與接收頻點不同）。這樣做可以利用無線信道的空間分集，傳輸更高速率的數(shù)據(jù)。MIMO技術(shù)已經(jīng)在4G LTE和802.11n系統(tǒng)中實現(xiàn)了。
需要注意的是，如果同時進行接收和發(fā)送。發(fā)射機可能會對接收機產(chǎn)生一些噪聲，因為畢竟發(fā)射機距離接收機很近。

與主機的通信
對SDR而言，與主機的通信方式是非常重要的，因為它決定了信號的帶寬和可靠性。
USRP B100和HackRF都使用USB2.0接口。這決定了最高的數(shù)據(jù)傳輸速率是35MB/s。然而，由于我們常常會在多個USB接口上插入其他設(shè)備，他們是共享帶寬的，因此實際的數(shù)據(jù)速率比這更低。
USRP B210/200和bladeRF使用USB3.0接口。它可以支持400MB/s的傳輸速率。這對于大部分SDR應(yīng)用來說，帶寬已經(jīng)足夠了。與USB2.0類似，多個USB接口會共享帶寬。
有個潛在的問題是，USB3.0可能會被干擾。Intel警告說，2.4GHz頻段的信號可能會對USB3.0造成干擾，建議采取一些屏蔽措施。一個簡單的辦法是，你可以給板卡包一張錫箔。bladeRF和B210/200的開發(fā)者都做了一些測試，并認為這不算什么大問題。bladeRF的射頻模塊外面是包有外殼的。B210/200也很容易添加銅外殼。另外B210/200的電路板上還有大面積的“鋪地”，這也能起到很好的屏蔽作用。
經(jīng)過我的測試，USRP B210與我的ASMedia控制器連接還是有問題的。它只能工作在USB2。實際上在我收到B210之前，Ettus的工程師就提醒過我，ASMedia USB3芯片不完全符合USB3標準。最后，我買了一個PCIe USB3接口卡，它用的是VL805芯片，價格大約$20，現(xiàn)在我可以正常工作在USB3模式了。鑒于bladeRF也用的是FX3芯片，所以我想它可能也跟ASMedia不匹配。

ADC/DAC
ADC和DAC的量化精度非常重要，增加一個bit就可以使精度加倍。因此，使用14-bit DAC的USRP B100比使用8-bit DAC的HackRF精度要好64倍。雖然說，一個便宜的8-bit精度的RTL-SDR就可以接收NOAA的氣象衛(wèi)星圖像，但是更高的精度顯然更有用。當然更好的天線和增益設(shè)置也會大有幫助。
另一個指標是ADC和DAC的轉(zhuǎn)換速度。更高的采樣率需要更大的處理帶寬。許多老的通信系統(tǒng)可以使用非常低速的ADC或DAC，但比較新的通信系統(tǒng)，例如WiFi a/b/g，需要至少20MSps的ADC/DAC。在這三款硬件中，只有USRP B210/B200能夠處理40MHz的802.11n信號。不過，即使USRP能夠處理，計算機是否能夠處理如此高速的數(shù)據(jù)，仍然是個巨大的挑戰(zhàn)。實際上，即使僅僅想把這樣高速的數(shù)據(jù)儲存下來，都是一件麻煩事。

帶寬

把所有的基帶數(shù)據(jù)傳到計算機，這是所有SDR硬件最主要的瓶頸，因為數(shù)據(jù)量實在太大。對使用USB2.0的USRP B100和HackRF來說，這一瓶頸非常明顯。而其他使用USB3.0的硬件，這一瓶頸就相對寬松一點。雖然bladeRF也使用USB3.0接口，但它不能達到與USRP B210/B200一樣的采樣帶寬。因為bladeRF使用了LMS6002D中的帶通濾波器。在bladeRF的論壇中，有討論如何關(guān)閉這一濾波器，這樣就可以使用外部的濾波器，從而增加采樣帶寬。關(guān)于USRP B210/B200，它的濾波器可以允許帶寬高達56MHz的信號通過。

FPGA

如何使用這些基帶信號呢？要么傳到計算機上處理，要么在板卡上處理。bladeRF和USRP B210/200都有比較強大的FPGA，還有FX3微控制器。B210使用Spartan 6 LX150 FPGA，它有150k邏輯單元；B200使用LX75 FPGA，有75k的邏輯單元。bladeRF使用Cyclone 4 FPGA，x40有40k邏輯單元，x115有115k邏輯單元。USRP B100用的是比較小的FPGA，有25k邏輯單元。而HackRF使用的是CPLD，信號處理主要依賴于板上的微控制器。

邏輯單元的數(shù)量決定了FPGA的處理能力，顯然越大越好。FPGA的長處是并行處理，短處是主頻一般比微控制器低。如果開發(fā)者不是很擅長HDL語言的話，處理效率可能會比較低。
在USRP的FAQ網(wǎng)頁上有FPGA的使用情況說明，說明了FPGA還剩多少資源可以使用。對B100而言，留給用戶開發(fā)的空間非常小，而B210/B200則有比較大的剩余空間可供用戶使用。關(guān)于bladeRF，據(jù)說x40 FPGA當前已使用了大約15%，因此剩余空間也非常充足。FPGA除了作為ADC/DAC與FX3之間的橋梁之外，還可以完成例如數(shù)字濾波器之類的信號處理任務(wù)。USRP中就包含了數(shù)字變頻，抽值和插值模塊等等。我沒有看bladeRF的功能，可能跟USRP差不多。

有一個差別需要注意的是，Ettus使用的是Xilinx的芯片，而nuand使用的是Altera的芯片，因此稍有不同。相比Altera，Xilinx的FPGA中有更多的DSP模塊，包括預(yù)加法器，乘法器和累加器；而Altera FPGA在DSP模塊部分只有乘法器。這意味著，加法需要用邏輯陣列來實現(xiàn)，所以同樣的功能，Altera FPGA需要更多的邏輯單元。而且，Altera的RAM比Xilinx少。不過對于bladeRF，芯片上的RAM可能也夠用了。還有一點需要注意的是，B210的LX150不支持免費的Xilinx ISE，而LX75和Altera的FPGA是可以使用免費的開發(fā)軟件的。
最后強調(diào)一下FPGA的價格。x40 Cyclone IV價格大約100美元，x115 Cyclone IV大約315美元。這都是Digi-Key上的報價，可能不是廠家的成本價。不過這個芯片選型，至少說明了nuand不是一塊高質(zhì)高端的硬件。

微控制器
除了較老的USRP B100，其他幾款板卡都有非常強大的微控制器。B100用的是FX2來提供USB2.0連接，只有16KB的RAM。bladeRF和B210/200都用的是FX3，提供USB3.0連接。HackRF用的是一個雙核LPC43XX芯片，處理USB2.0接口，以及控制射頻芯片。
HackRF的微控制器運行在204MHz的主頻，NXP制造，有一個ARM M4內(nèi)核和一個M0協(xié)處理器。含有64KB的ROM和264KB的SRAM。這顆芯片負責(zé)很多工作：發(fā)送和接收USB鏈路上的數(shù)據(jù)，控制板卡上所有的射頻芯片。還有計劃要往里面添加抽值和插值模塊。之所以選擇微控制器而不是FPGA來處理，是因為希望用戶能夠使用C語言來更快的修改代碼，而不是使用HDL語言。如果連上一個PortaPack，HackRF的這個微控制器能夠不連接計算機，就直接變身為一個頻譜分析儀。

FX3微控制器運行在200MHz主頻，有一個ARM926EJ-S內(nèi)核。這個芯片有GPIF，一旦開啟，可以使ARM內(nèi)核處于IDLE狀態(tài)。它有512KB的SRAM，沒有ROM。這款芯片有幾種啟動方式，包括USB啟動方式，firmware常常用這種方式加載。bladeRF有4MB的SPI Flash，它含有微控制器和FPGA的代碼，可以在脫機的情況下支持板卡的運行。B210只有32KB的EEPROM，用于存儲一些基礎(chǔ)配置程序，沒有Flash。因為沒有Flash，所以B210/200想要脫機運行的話，是非常困難的。nuand的開發(fā)者們希望能夠在bladeRF上脫機運行OpenBTS和OpenLTE。已經(jīng)有在B210上運行LTE系統(tǒng)的例子了，但是是在連接計算機（Core i7處理器）的情況下。能否在FX3上運行LTE系統(tǒng)，很值得懷疑。

開發(fā)者社區(qū)
軟件無線電是個很大的概念，已經(jīng)存在了十多年。一個硬件平臺的使用者論壇或者社區(qū)是非常重要的。這些人可以相互提供技術(shù)支持，分享新創(chuàng)意。他們推動著創(chuàng)新的車輪持續(xù)前進。因此，對于一個生產(chǎn)SDR平臺的公司，開發(fā)者社區(qū)是非常重要的，而且應(yīng)給予大力支持。最簡單的一個方法就是，開放源碼，開放硬件。下面說說這三家公司都是怎么做的。

源代碼
對SDR硬件而言，軟件是非常重要的。幸運的是，這三款硬件都支持GNU Radio，它包含大量的免費且開源的代碼。它還有非常好的圖形界面，適合快速開發(fā)和測試。HackRF和bladeRF在GNU Radio中的驅(qū)動，放在gr-osmosdr項目中，與RTL-SDR dongle的驅(qū)動包一樣。bladeRF的驅(qū)動是前幾個星期添加進去的（Alin：作者的寫作時間是2013年8月），因此如果你要用的話，請及時更新代碼。HackRF的驅(qū)動已經(jīng)發(fā)布有一段時間了。而對于USRP，gr-uhd原本就是GNU Radio的一部分，需要安裝UHD驅(qū)動庫，UHD驅(qū)動可以從Ettus官網(wǎng)得到。
這三款硬件板卡，所有的代碼，HDL文件和電路原理圖都可以免費獲得，除了USRP B210/B200的還沒有發(fā)布。HackRF更為開放，它甚至公布了所有的KiCad制板文件，包括原始格式的電路原理圖（不是PDF）和PCB布線圖。USRP B100和bladeRF的電路原理圖是PDF格式的。我希望B210/200也能盡快開放原理圖。HackRF的開放程度，使得其他人可以繼續(xù)改進HackRF的設(shè)計，而且也是開發(fā)者社區(qū)的讀者們非常好的學(xué)習(xí)材料。我想其他人可以很容易重用其中的一些設(shè)計。
USRP有一個獨特的好處是，它的應(yīng)用類代碼非常豐富。因為USRP已經(jīng)有很長的歷史了，從2006年以來，已經(jīng)有很多人使用過USRP。有很多的學(xué)術(shù)論文使用了USRP和GNU Radio進行實驗。也涌現(xiàn)出很多新穎的應(yīng)用和代碼。UHD，是所有USRP板卡通用的接口，經(jīng)過這么多年的優(yōu)化改進，已經(jīng)非常穩(wěn)定成熟。一個GNU Radio應(yīng)用，只要硬件滿足要求，就很容易在各種USRP板卡上使用。也就是說，USRP對GNU Radio的支持是最好的。Ettus還發(fā)布了一個免費的Linux鏡像，它包含了GNU Radio以及其他一些工具軟件，可以以最快的速度搭建出一個GNU Radio的開發(fā)環(huán)境。雖然這個鏡像目前只有UHD，但是把gr-osmosdr添加進去也應(yīng)該很容易。
HackRF比USRP的歷史要短得多，才剛開始開發(fā)一套代碼（Alin：開發(fā)環(huán)境驅(qū)動什么的），不過進展很快。它應(yīng)該能與GNU Radio兼容，正在測試當中。HackRF的優(yōu)勢在于，它有很多黑客型粉絲。已經(jīng)有至少500塊免費的HackRF交付使用，到本文寫作的時間為止，又有1100塊HackRF已經(jīng)在Kickstarter上被預(yù)定了。這些用戶可以為軟件開發(fā)做出很大的貢獻。相比USRP在學(xué)術(shù)界影響力，HackRF在黑客界有更大的影響力。當然，這兩個人群有一部分重合的地方。但我認為黑客們更有能力寫出更多更優(yōu)秀的代碼。
nuand團隊是最近才發(fā)布的bladeRF的GNU Radio驅(qū)動。我估計大約有400個用戶從Kickstarter上得到了bladeRF板卡。另外，還有相當一部分用戶直接從nuand的網(wǎng)站訂購了bladeRF。所有這些用戶都能夠為bladeRF的代碼開發(fā)做出貢獻。因為bladeRF跟USRP B210一樣，使用了FX3，大容量的FPGA和單芯片的射頻收發(fā)芯片，我估計兩款硬件的驅(qū)動代碼中，有相當一部分可以共享。雖然Xilinx和Altera之間的差別，給代碼重用帶來了一點麻煩，但是我想只要黑客們做出足夠的努力，bladeRF就可以與UHD接口兼容，于是可以兼容USRP已有的大量的應(yīng)用程序。

硬件
在硬件的開放性方面，HackRF是做得最好的。而USRP呢，B210/B200使用的AD9361芯片可能是一個開放性的障礙。因為Analog Devices網(wǎng)站上只提供了1頁的datasheet。因此除了Ettus公司以外，其他人很難獲得更詳細的信息，除非你也跟AD公司簽過NDA。不過Ettus公司的人承諾說，他們會開放相關(guān)的驅(qū)動的源代碼。除了AD9361芯片以外，B210/B200上的其他芯片都有比較詳細的資料。關(guān)于bladeRF，LMS6002D芯片有長達15頁的datasheet，而且還有45頁的編程和校準指南，這些對于其他開發(fā)者來說都是現(xiàn)成的。

最后的點評
HackRF，是一款覆蓋頻率最寬，而且價格最低廉的SDR板卡。它幾乎所有的信息都是開源的，甚至包括KiCad文件。缺點是它沒有FPGA，使用的低速的USB2接口,ADC/DAC的精度比較低。總的來說，HackRF非常適合那些對開放性要求很高的黑客，和那些那些對價格敏感的用戶。
bladeRF，它的亮點在于大容量的FPGA和高速的USB3接口。它能夠支持比較寬的頻段，但是不如另外兩者。它的ADC/DAC精度也還不錯。我建議那些想脫機運行程序，并且射頻頻點不需要太高的人們，考慮選擇這款硬件，
USRP B100，這是一款比較老的板卡了，不能支持高帶寬的應(yīng)用。它通過替換子板來改變射頻頻段，最高可以支持到6GHz。它支持UHD接口。B100的價格跟B200是一樣的，但能力卻比B200差很多。所以我建議，只有當你有一些很特殊的應(yīng)用，或者你要使用自己開發(fā)的子板時，才考慮B100。

USRP B210/B200，可以支持很寬的頻段，也支持高速的接口帶寬。它們有大容量的FPGA和快速的USB3接口。不過AD9361這款芯片的開放性略差。B210/B200是三款硬件中價格最貴的。但它們的很多指標已經(jīng)與Ettus的另一款高端的N210板卡可以媲美。而且，B210還是唯一一款直接支持2x2 MIMO的板卡。我相信B210/B200將是最近市場上，性能最強的SDR平臺，而且將得到Ettus公司的大力支持。我建議那些需要高帶寬、寬頻段，而且不需要脫機使用的應(yīng)用，考慮這款硬件平臺。
最后，我希望人們能夠用這三款非常優(yōu)秀的軟件無線電平臺，開發(fā)出更多新穎的應(yīng)用。我用了幾個星期的時間搜集整理這三款平臺的信息，有一些沒能收入文中，如果您有任何問題，請在評論中提出。感謝您的閱讀，并且歡迎您再回來看看我將要發(fā)表的關(guān)于B210的測試結(jié)果（Alin：到2013年11月27日為止，這個測試結(jié)果還未發(fā)表）。

Alin評論：
有兩款硬件都是USB3.0接口的，說明USB3.0將成為SDR平臺的主流接口。這與我們兩年前的看法也是一致的。USB3的優(yōu)點是USB接口數(shù)量多，而且很普及，速度也夠快。但缺點是傳輸距離可能不夠遠，所以我個人認為10G或者更高速率的以太網(wǎng)接口也將是另一種主流的接口。
另外我發(fā)現(xiàn)這三款硬件的電路板都印成了黑底白字，比原來綠色的酷多了。看來硬件工程師們也開始注意“柜子背面的板子也要漂亮”了。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的三款SDR平台对比：HackRF，bladeRF和USRP的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

如果覺得生活随笔網(wǎng)站內(nèi)容還不錯，歡迎將生活随笔推薦給好友。