為不同無線通信標準構建同一的測試平臺

1.無線技術

2. 以軟件為中心的無線測試平臺

3.更多相關資源

從事無線通信領域設計和測試的工程師如今正面臨著前所未有的挑戰，眾多的無線通信標準已經給人一種眼花繚亂的感覺，并且伴隨著科技的飛速進步，市場需求的不斷擴大，新的無線應用標準還會更加迅猛地涌現。由于各種技術都有其優勢和特性，所以目前看來，沒有一個標準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準的優劣，而是意在指出在市場上多種標準共存的情況下，工程師們如何通過一個同一的、以軟件為核心的平臺，實現多種標準的測試，從而跟上技術發展的步伐。

無線技術

無線技術在傳統上被認為是電信產業中的縱深部分，并且這一技術正橫向擴展至許多非傳統市場。現在無線技術已經成為一項默認的設備功能，例如，芯片將多種無線技術集成至板上；采用ZigBee或GSM方式的無線遠程抄表系統，汽車使用藍牙技術實現無波段通信；通過無線通信實現胎壓的監測；RFID技術的廣泛使用；PC的外設采用無線方式連接；工業依賴無線傳感器來提供實時數據從而監督和控制各種操作等等。

回顧一下無線網絡，我們可以看到這些技術大致可以歸入：無線個人區域網絡、局域、城市域以及最新的地區性區域網絡。其中，無線廣域網絡還可以歸入蜂窩技術范疇。

無線個人區域網絡（WPAN）非常活躍而且包含許多各種不同的技術，它是無線家庭的核心。目前正被廣泛應用于解決家庭電纜過多的超寬帶正是運用了這種技術中的UWB協議，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的電纜。ZigBee是針對工業部門的，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。

個人區域網絡擴展出去就是局域網絡（WLAN），這里最主要的技術是802.11。802.11a/b/g是人們所熟悉的名字。

無線城域網絡（WMAN）包含即將采用的WiMAX。802.16-2004包含兩種定點標準，一種在11GHz以下，另一種視距標準擴展至66GHz。由于802.16e將漫游功能添加至WiMAX，可以預言，它將是一種非常有發展前途的技術。

無線區域網絡（WRAN）的作用范圍最為廣泛。其中，802.22是一種正在開發的嶄新標準，它可以在54至862 MHz標準電視頻道的頻率范圍內發揮作用。由于WRAN的范圍可超過40km，802.22將極有可能為WiMAX提供支持 。

如果用時間軸表現各種不同的標準，許多標準的演化過程會變得十分清晰，而新標準的開發正以前所未有的速度進行著。在2000年之前，并存的標準只有四五種，并且生命力較長，到今天，這種情況被顛覆。由于新標準如雨后春筍般出現，每個標準的生命周期被大大縮短。

以下列出的是一些正在研發階段的新興的無線標準：

* OFDM（正交頻分復用）——這一技術正逐漸得以普及而且正在許多新標準中得以實現。

* 4G 蜂窩技術

* 認知無線電——作為802.22標準的一部分，這一技術可搜尋空頻譜，以便在出現沖突或者通信流時使用。然后通信流就被轉移至其他未使用的頻譜。

* Ad Hoc和傳感器網絡

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

* 多輸入多輸出系統（MIMO）——在這些系統中，多個天線用來提高系統容量。

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

以軟件為中心的無線測試平臺

在所有這些新標準同時出現和共存的情形下，設備生產商、測試工程師和設計師面臨著許多挑戰。通常RF設備的購買周期是5至7年，但新標準和新技術的推出周期是每兩年一輪，購買的RF設備將會很快過時。面對這樣的挑戰，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，從而來滿足不斷發展的技術需求。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準，加快其產品或解決方案的上市時間；而且只要在軟件上進行調整就可以符合新的標準，具備極強的靈活性；而且對于工程師本人而言，可以在系統中加入自己的知識產權技術，獲得技術上的主動權，使這些技術不再只是握在標準廠商或者機構手中。

一直倡導這種“以軟件為核心的測試測量構架” 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的行業標準測試平臺PXI，再一次領導業界趨勢。1998年，NI與其他測試測量企業共同組成了PXI系統聯盟，迄今為止該聯盟已經擁有超過70家會員公司和1200余種PXI產品，其功能包括從電源、DMM到RF，使得用戶可以根據他們特定的測試需求進行選擇和組合。

現在，LabVIEW、PXI和模塊化儀器已經成為工程師和科學家們開發和測試最新技術（包括無限標準）的必備工具。在以下兩個案例中，我們將看到德州大學奧斯汀分校的研究人員使用這一技術，如何在短短6周時間內開發一個基于4G的系統；以及一家本地公司開發業界首個測試1C2G RFID系統的成功方案。

用戶解決方案1：對MIMO-OFDM 4G系統進行原型設計

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進行原型設計和開發。OFDM（正交頻分復用）是一種多載波數字通信調制技術。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 技術能夠克服CDMA 在支持高速率數據傳輸時信號間干擾增大的問題,并且有頻譜效率高,硬件實施簡單等優點，因此OFDM 被視為是第四代移動通信系統中的核心技術。MIMO（多輸入多輸出）利用多個天線實現多發多收，在不需要增加頻譜資源和天線發送功率的情況下，可以成倍地提高信道容量。