為不同無(wú)線通信標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)建同一的測(cè)試平臺(tái)

1.無(wú)線技術(shù)

2. 以軟件為中心的無(wú)線測(cè)試平臺(tái)

3.更多相關(guān)資源

從事無(wú)線通信領(lǐng)域設(shè)計(jì)和測(cè)試的工程師如今正面臨著前所未有的挑戰(zhàn)，眾多的無(wú)線通信標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)給人一種眼花繚亂的感覺(jué)，并且伴隨著科技的飛速進(jìn)步，市場(chǎng)需求的不斷擴(kuò)大，新的無(wú)線應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)還會(huì)更加迅猛地涌現(xiàn)。由于各種技術(shù)都有其優(yōu)勢(shì)和特性，所以目前看來(lái)，沒(méi)有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)能夠唯一地壟斷市場(chǎng)。

本文寫作的目的不是為了深入探討不同無(wú)線通信標(biāo)準(zhǔn)的優(yōu)劣，而是意在指出在市場(chǎng)上多種標(biāo)準(zhǔn)共存的情況下，工程師們?nèi)绾瓮ㄟ^(guò)一個(gè)同一的、以軟件為核心的平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)多種標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試，從而跟上技術(shù)發(fā)展的步伐。

無(wú)線技術(shù)

無(wú)線技術(shù)在傳統(tǒng)上被認(rèn)為是電信產(chǎn)業(yè)中的縱深部分，并且這一技術(shù)正橫向擴(kuò)展至許多非傳統(tǒng)市場(chǎng)?，F(xiàn)在無(wú)線技術(shù)已經(jīng)成為一項(xiàng)默認(rèn)的設(shè)備功能，例如，芯片將多種無(wú)線技術(shù)集成至板上；采用ZigBee或GSM方式的無(wú)線遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)，汽車使用藍(lán)牙技術(shù)實(shí)現(xiàn)無(wú)波段通信；通過(guò)無(wú)線通信實(shí)現(xiàn)胎壓的監(jiān)測(cè)；RFID技術(shù)的廣泛使用；PC的外設(shè)采用無(wú)線方式連接；工業(yè)依賴無(wú)線傳感器來(lái)提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)從而監(jiān)督和控制各種操作等等。

回顧一下無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，我們可以看到這些技術(shù)大致可以歸入：無(wú)線個(gè)人區(qū)域網(wǎng)絡(luò)、局域、城市域以及最新的地區(qū)性區(qū)域網(wǎng)絡(luò)。其中，無(wú)線廣域網(wǎng)絡(luò)還可以歸入蜂窩技術(shù)范疇。

無(wú)線個(gè)人區(qū)域網(wǎng)絡(luò)（WPAN）非?；钴S而且包含許多各種不同的技術(shù)，它是無(wú)線家庭的核心。目前正被廣泛應(yīng)用于解決家庭電纜過(guò)多的超寬帶正是運(yùn)用了這種技術(shù)中的UWB協(xié)議，它使您可以在家中任何地方放置平板電視而不用看到繁復(fù)的電纜。ZigBee是針對(duì)工業(yè)部門的，無(wú)線可使HVAC、照明和傳感器控制可以放置在任何地方而無(wú)需電纜。

個(gè)人區(qū)域網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展出去就是局域網(wǎng)絡(luò)（WLAN），這里最主要的技術(shù)是802.11。802.11a/b/g是人們所熟悉的名字。

無(wú)線城域網(wǎng)絡(luò)（WMAN）包含即將采用的WiMAX。802.16-2004包含兩種定點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)，一種在11GHz以下，另一種視距標(biāo)準(zhǔn)擴(kuò)展至66GHz。由于802.16e將漫游功能添加至WiMAX，可以預(yù)言，它將是一種非常有發(fā)展前途的技術(shù)。

無(wú)線區(qū)域網(wǎng)絡(luò)（WRAN）的作用范圍最為廣泛。其中，802.22是一種正在開(kāi)發(fā)的嶄新標(biāo)準(zhǔn)，它可以在54至862 MHz標(biāo)準(zhǔn)電視頻道的頻率范圍內(nèi)發(fā)揮作用。由于WRAN的范圍可超過(guò)40km，802.22將極有可能為WiMAX提供支持 。

如果用時(shí)間軸表現(xiàn)各種不同的標(biāo)準(zhǔn)，許多標(biāo)準(zhǔn)的演化過(guò)程會(huì)變得十分清晰，而新標(biāo)準(zhǔn)的開(kāi)發(fā)正以前所未有的速度進(jìn)行著。在2000年之前，并存的標(biāo)準(zhǔn)只有四五種，并且生命力較長(zhǎng)，到今天，這種情況被顛覆。由于新標(biāo)準(zhǔn)如雨后春筍般出現(xiàn)，每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的生命周期被大大縮短。

以下列出的是一些正在研發(fā)階段的新興的無(wú)線標(biāo)準(zhǔn)：

* OFDM（正交頻分復(fù)用）——這一技術(shù)正逐漸得以普及而且正在許多新標(biāo)準(zhǔn)中得以實(shí)現(xiàn)。

* 4G 蜂窩技術(shù)

* 認(rèn)知無(wú)線電——作為802.22標(biāo)準(zhǔn)的一部分，這一技術(shù)可搜尋空頻譜，以便在出現(xiàn)沖突或者通信流時(shí)使用。然后通信流就被轉(zhuǎn)移至其他未使用的頻譜。

* Ad Hoc和傳感器網(wǎng)絡(luò)

* 軟件無(wú)線電（Software Defined Radio ，SDR）——SDR使用可重復(fù)配置的硬件，例如FPGA，使得硬件可以適用于不斷變換的網(wǎng)絡(luò)要求。

* 多輸入多輸出系統(tǒng)（MIMO）——在這些系統(tǒng)中，多個(gè)天線用來(lái)提高系統(tǒng)容量。

* 超寬帶（Ultra-Wideband ，UWB）——在第一代設(shè)備上（3.1至4.8GHz），每通道使用完整的528MHz并且以480Mbit/s的速率傳輸數(shù)據(jù)。

以軟件為中心的無(wú)線測(cè)試平臺(tái)

在所有這些新標(biāo)準(zhǔn)同時(shí)出現(xiàn)和共存的情形下，設(shè)備生產(chǎn)商、測(cè)試工程師和設(shè)計(jì)師面臨著許多挑戰(zhàn)。通常RF設(shè)備的購(gòu)買周期是5至7年，但新標(biāo)準(zhǔn)和新技術(shù)的推出周期是每?jī)赡暌惠啠?gòu)買的RF設(shè)備將會(huì)很快過(guò)時(shí)。面對(duì)這樣的挑戰(zhàn)，越來(lái)越多的公司正采用一種以軟件為核心的平臺(tái)，并配合模塊化硬件，從而來(lái)滿足不斷發(fā)展的技術(shù)需求。像這樣以軟件為核心的平臺(tái)可以幫助用戶有能力在第一時(shí)間測(cè)試最新的標(biāo)準(zhǔn)，加快其產(chǎn)品或解決方案的上市時(shí)間；而且只要在軟件上進(jìn)行調(diào)整就可以符合新的標(biāo)準(zhǔn)，具備極強(qiáng)的靈活性；而且對(duì)于工程師本人而言，可以在系統(tǒng)中加入自己的知識(shí)產(chǎn)權(quán)技術(shù)，獲得技術(shù)上的主動(dòng)權(quán)，使這些技術(shù)不再只是握在標(biāo)準(zhǔn)廠商或者機(jī)構(gòu)手中。

一直倡導(dǎo)這種“以軟件為核心的測(cè)試測(cè)量構(gòu)架” 概念的是National Instruments公司，自1986年推出其旗艦軟件LabVIEW之后，NI一直在幫助工程師通過(guò)這一革新性的圖形化編程語(yǔ)言，提高他們的工作效率。其后，NI于1997年首推了基于PC的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試平臺(tái)PXI，再一次領(lǐng)導(dǎo)業(yè)界趨勢(shì)。1998年，NI與其他測(cè)試測(cè)量企業(yè)共同組成了PXI系統(tǒng)聯(lián)盟，迄今為止該聯(lián)盟已經(jīng)擁有超過(guò)70家會(huì)員公司和1200余種PXI產(chǎn)品，其功能包括從電源、DMM到RF，使得用戶可以根據(jù)他們特定的測(cè)試需求進(jìn)行選擇和組合。

現(xiàn)在，LabVIEW、PXI和模塊化儀器已經(jīng)成為工程師和科學(xué)家們開(kāi)發(fā)和測(cè)試最新技術(shù)（包括無(wú)限標(biāo)準(zhǔn)）的必備工具。在以下兩個(gè)案例中，我們將看到德州大學(xué)奧斯汀分校的研究人員使用這一技術(shù)，如何在短短6周時(shí)間內(nèi)開(kāi)發(fā)一個(gè)基于4G的系統(tǒng)；以及一家本地公司開(kāi)發(fā)業(yè)界首個(gè)測(cè)試1C2G RFID系統(tǒng)的成功方案。

用戶解決方案1：對(duì)MIMO-OFDM 4G系統(tǒng)進(jìn)行原型設(shè)計(jì)

這是一個(gè)極具代表性的實(shí)例，用來(lái)說(shuō)明利用這個(gè)平臺(tái)如何快速地對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行原型設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)。OFDM（正交頻分復(fù)用）是一種多載波數(shù)字通信調(diào)制技術(shù)。它選擇相互之間正交的載波頻率作子載波，利用多個(gè)子載波并行傳輸。OFDM 技術(shù)能夠克服CDMA 在支持高速率數(shù)據(jù)傳輸時(shí)信號(hào)間干擾增大的問(wèn)題,并且有頻譜效率高,硬件實(shí)施簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，因此OFDM 被視為是第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)中的核心技術(shù)。MIMO（多輸入多輸出）利用多個(gè)天線實(shí)現(xiàn)多發(fā)多收，在不需要增加頻譜資源和天線發(fā)送功率的情況下，可以成倍地提高信道容量。