增強(qiáng)符號(hào)識(shí)別的通信測(cè)試設(shè)備

從事無線系統(tǒng)開發(fā)的設(shè)計(jì)工程師面臨到一個(gè)不斷變化的問題：在 3G/4G 蜂窩、WiMax、Wi-Fi 和超寬帶（ultrawideband ，UWB）應(yīng)用中，有著一種朝新的、更復(fù)雜標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展的恒定過程。開發(fā)工作要與標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展過程同步進(jìn)行，特別是在芯片級(jí)。測(cè)試設(shè)備公司仍在尋找一些方法，提供可以讓開發(fā)持續(xù)下去的產(chǎn)品。越來越多的測(cè)試工具在 PHY（物理）層和較高層網(wǎng)絡(luò)棧中就包含了特定標(biāo)準(zhǔn)的（standards-specific）能力。看看一些樣品工具及使用情景可能有助于您的下一個(gè)設(shè)計(jì)項(xiàng)目，無論您的工作是采用某種無線標(biāo)準(zhǔn)，還是一個(gè)工業(yè)/科學(xué)/醫(yī)療頻段（industrial/scientific/medical，ISM）中的定制計(jì)劃，或是采用有線連接的。

從測(cè)試設(shè)備廠商的角度來看，挑戰(zhàn)集中在對(duì)市場(chǎng)的預(yù)期上。Agilent 公司 WiMax 項(xiàng)目經(jīng)理 Jennifer Stark 指出了三個(gè)不變的趨勢(shì)。她說：“技術(shù)正朝向更高頻率、更高帶寬和更復(fù)雜的調(diào)制方法發(fā)展。”

顯然地，更復(fù)雜調(diào)制方法帶來更加棘手的測(cè)試，因?yàn)樽钣行У臏y(cè)試設(shè)備包括了實(shí)時(shí)處理調(diào)制方法的能力?；鶐В╞aseband） IC 方面現(xiàn)在可提供的數(shù)字處理能力越來越多，使得調(diào)制方法的進(jìn)步成為可能。但在基帶IC 中實(shí)現(xiàn)的東西并無法為測(cè)試設(shè)備公司帶來任何慰藉。隨著標(biāo)準(zhǔn)朝目標(biāo)的發(fā)展，測(cè)試供貨商要用 DSP、FPGA 與軟件的一種組合，來對(duì)某一通信鏈接的傳輸和接收端進(jìn)行基礎(chǔ)性的模型建立。事實(shí)上，多數(shù)測(cè)試公司認(rèn)為他們的每種儀器差不多都必須過度設(shè)計(jì)（overdesign），這樣才能為新興標(biāo)準(zhǔn)留下一點(diǎn)空間。

Rohde Schwarz 產(chǎn)品營銷經(jīng)理 Justin Panzer 表示：“在一個(gè)設(shè)計(jì)環(huán)境中，工程師嘗試用測(cè)試設(shè)備來模擬一個(gè)真實(shí)世界的環(huán)境。”但問題又來了，如何模擬一個(gè)處于不斷變化中的技術(shù)？Panzer 指出，一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)一般都是建立在其它標(biāo)準(zhǔn)之上。他以新興的長期演進(jìn)仿真（long-term-emulation，LTE）標(biāo)準(zhǔn)作為一個(gè)例子。第三代合作伙伴項(xiàng)目（Third Generation Partnership Project，3GPP）正在開發(fā) LTE，使之成為全球行動(dòng)通訊系統(tǒng)（global-system-for-mobile，GSM）系列蜂窩通信標(biāo)準(zhǔn)中的 3.5G 或 4G 之后繼技術(shù)。Panzer 表示：“你會(huì)看到（LTE）與 WiMax 有大量的相似之處”。顯然地，LTE 采用了 WiMax 所使用的正交分頻多任務(wù)（orthogonal-frequency-division-multiplexing，OFDM）和OFDM-接入（OFDM-access）調(diào)制的方法，但頻段與通道不同。大多數(shù)觀察家認(rèn)為， LTE 部署至少還要兩年，但芯片設(shè)計(jì)已經(jīng)上路（參考文獻(xiàn) 1）。

軍用的方法

Agilent 公司的 Stark 說：“在商用世界中嘗試的大多數(shù)事情都已在軍事領(lǐng)域試過。”她表示，軍用的區(qū)域多點(diǎn)分散服務(wù)（local-multipoint-distribution-service，LMDS）和多通道多點(diǎn)分散服務(wù)（multichannel-multipoint-distribution-service ，MMDS）系統(tǒng)就是固定 WiMax的前身。但 Stark 補(bǔ)充表示：“Mobile WiMax是一種以固定 WiMax為基礎(chǔ)的龐然巨物。”Mobile WiMax 要求各基地臺(tái)可以交換客戶行動(dòng)時(shí)的呼叫（call）。但一個(gè)Mobile WiMax 系統(tǒng)不能采用固網(wǎng)客戶開發(fā)時(shí)的那些通道假設(shè)。

所有測(cè)試公司都會(huì)在某種程度上參與標(biāo)準(zhǔn)團(tuán)體，這樣就可享有決策方向形成的某種透明度，甚至對(duì)其發(fā)揮影響力。Azimuth Systems的高級(jí)營銷總監(jiān) Graham Celine 說：“有時(shí)你可能會(huì)看到一些標(biāo)準(zhǔn)化團(tuán)體要經(jīng)過兩年、三年甚至四年才能推出來。”他還指出分裂性的（disruptive）標(biāo)準(zhǔn)也會(huì)出現(xiàn)。例如針對(duì) 700 MHz 頻譜的標(biāo)準(zhǔn)，聯(lián)邦通信委員會(huì)（FCC）于 2 月在美國舉辦拍賣。電視廣播商即將騰出此一頻段。最高投標(biāo)者可能會(huì)在未來幾年內(nèi)影響美國寬帶發(fā)展史的進(jìn)程。Celine 表示：“贏家沒確定前，沒有人知道。”WiMax 的情況可以作為測(cè)試公司影響標(biāo)準(zhǔn)的一個(gè)例子。Tektronix 通信業(yè)務(wù)部高級(jí)營銷經(jīng)理 Antonio Policek 表示，Tektronix 影響了基地臺(tái)設(shè)計(jì)中的一個(gè)測(cè)量埠（metering port）的內(nèi)容。該公司在基帶級(jí)（baseband stage）的輸出上實(shí)現(xiàn)了測(cè)量埠，讓一臺(tái)協(xié)議分析儀來從事數(shù)據(jù)的收集，而不需要在儀器中加裝RF 接收機(jī)。測(cè)試公司似乎主要是在尋求確保標(biāo)準(zhǔn)是可測(cè)試的。Celine 表示：“Azimuth 希望確保測(cè)試模型是有意義的，并可以在儀器中以合理的價(jià)格實(shí)現(xiàn)。”

無線系統(tǒng)的模型建立

讓人驚訝的是，在一座開發(fā)實(shí)驗(yàn)室中，用現(xiàn)代測(cè)試設(shè)備建立一個(gè)無線通信系統(tǒng)模型竟是如此的簡單。例如，National Instruments 提供一系列采用用于儀器之周邊部件互聯(lián)擴(kuò)充PXI（peripheral-component-interconnect-extensions-for-instrumentation，PXI）和PCI Express 儀器擴(kuò)充（PCI Express-extensions-for-instrumentation ，PXIe）外形尺寸的 RF 信號(hào)產(chǎn)生器和分析儀產(chǎn)品，它們基本上是 PCI 和 PCIe（PCI Express）的加強(qiáng)版（ruggedized version）。你幾乎可以在任何一臺(tái)裝有這些硬件模塊的 PC 上，用該公司運(yùn)行在 LabView 繪圖開發(fā)環(huán)境上的 Modulation Toolkit 軟件，就可以對(duì)一個(gè)蜂窩系統(tǒng)進(jìn)行完整的模型建立。圖 1 表示了一個(gè) 16-QAM（quadrature-amplitude-modulation，正交振幅調(diào)幅法）系統(tǒng)的符號(hào)星座圖（symbol constellation）和 3D 眼圖。

很多案例可以用來說明 National Instruments 工具的使用。例如，參考文獻(xiàn) 2 中描述了一個(gè)德州大學(xué)與 Drexel 大學(xué)的聯(lián)合發(fā)展計(jì)劃，主要是為多輸入/多輸出（multiple-input/multiple-output，MIMO）系統(tǒng)建立模型。德州大學(xué)亦在 2003 年用 LabView 為早期 的iMax 系統(tǒng)建立模型。

National Instruments 模塊化的產(chǎn)品也使這些工具適用于現(xiàn)場(chǎng)工作。現(xiàn)場(chǎng)記錄 RF 能量是設(shè)計(jì)工程師在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行產(chǎn)品測(cè)試時(shí)的常見工作。因此很難綜合地（synthetically）建立一種符合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況的不同環(huán)境。National Instruments 的產(chǎn)品經(jīng)理 David Hall 指出，你可以在某個(gè)有硬盤的系統(tǒng)中，使用該公司的一種向量信號(hào)分析儀（vector-signal analyzer，VSA），記錄下五個(gè)小時(shí)的實(shí)際環(huán)境，以便在后來在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行回放。

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