為不同無線通信標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)建同一的測試平臺

1.無線技術(shù)

2. 以軟件為中心的無線測試平臺

3.更多相關(guān)資源

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

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

無線技術(shù)

無線技術(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?，F(xiàn)在無線技術(shù)已經(jīng)成為一項默認(rèn)的設(shè)備功能，例如，芯片將多種無線技術(shù)集成至板上；采用ZigBee或GSM方式的無線遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)，汽車使用藍(lán)牙技術(shù)實現(xiàn)無波段通信；通過無線通信實現(xiàn)胎壓的監(jiān)測；RFID技術(shù)的廣泛使用；PC的外設(shè)采用無線方式連接；工業(yè)依賴無線傳感器來提供實時數(shù)據(jù)從而監(jiān)督和控制各種操作等等。

回顧一下無線網(wǎng)絡(luò)，我們可以看到這些技術(shù)大致可以歸入：無線個人區(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，無線廣域網(wǎng)絡(luò)還可以歸入蜂窩技術(shù)范疇。

無線個人區(qū)域網(wǎng)絡(luò)（WPAN）非?；钴S而且包含許多各種不同的技術(shù)，它是無線家庭的核心。目前正被廣泛應(yīng)用于解決家庭電纜過多的超寬帶正是運(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是針對工業(yè)部門的，無線可使HVAC、照明和傳感器控制可以放置在任何地方而無需電纜。

個人區(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40km，802.22將極有可能為WiMAX提供支持 。

如果用時間軸表現(xiàn)各種不同的標(biāo)準(zhǔn)，許多標(biāo)準(zhǔn)的演化過程會變得十分清晰，而新標(biāo)準(zhǔn)的開發(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，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)中得以實現(xiàn)。

* 4G 蜂窩技術(shù)

* 認(rèn)知無線電——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，多個天線用來提高系統(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)。

以軟件為中心的無線測試平臺

在所有這些新標(biāo)準(zhǔn)同時出現(xiàn)和共存的情形下，設(shè)備生產(chǎn)商、測試工程師和設(shè)計師面臨著許多挑戰(zhàn)。通常RF設(shè)備的購買周期是5至7年，但新標(biāo)準(zhǔn)和新技術(shù)的推出周期是每兩年一輪，購買的RF設(shè)備將會很快過時。面對這樣的挑戰(zhàn)，越來越多的公司正采用一種以軟件為核心的平臺，并配合模塊化硬件，從而來滿足不斷發(fā)展的技術(shù)需求。像這樣以軟件為核心的平臺可以幫助用戶有能力在第一時間測試最新的標(biāo)準(zhǔn)，加快其產(chǎn)品或解決方案的上市時間；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；而且對于工程師本人而言，可以在系統(tǒng)中加入自己的知識產(chǎn)權(quán)技術(shù)，獲得技術(shù)上的主動權(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“以軟件為核心的測試測量構(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這一革新性的圖形化編程語言，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)測試平臺PXI，再一次領(lǐng)導(dǎo)業(yè)界趨勢。1998年，NI與其他測試測量企業(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70家會員公司和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)家們開發(fā)和測試最新技術(shù)（包括無限標(biāo)準(zhǔn)）的必備工具。在以下兩個案例中，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周時間內(nèi)開發(fā)一個基于4G的系統(tǒng)；以及一家本地公司開發(fā)業(yè)界首個測試1C2G RFID系統(tǒng)的成功方案。

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

這是一個極具代表性的實例，用來說明利用這個平臺如何快速地對系統(tǒng)進(jìn)行原型設(shè)計和開發(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)傳輸時信號間干擾增大的問題,并且有頻譜效率高,硬件實施簡單等優(yōu)點(diǎn)，因此OFDM 被視為是第四代移動通信系統(tǒng)中的核心技術(shù)。MIMO（多輸入多輸出）利用多個天線實現(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。