基于軟件無線電架構加速無線開發測試

基于軟件的模塊化測試平臺少不了一個靈活的軟件平臺。LabVIEW就是一個專門為工程師設計的圖形化編程語言。除了和PXI硬件的無縫連接外，它還集成了多達600種信號處理和分析的算法，以及調制解調、頻譜分析等各種工具包，針對射頻的應用，能夠完成功率譜、峰值功率和頻率、帶內功率、鄰頻功率等一系列的測量。在LabVIEW開放的軟件環境中，用戶還可以實現帶有自主產權的射頻算法，以滿足日益發展的無線通信標準的需求。（見下圖）

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（包括無線標準）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

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。

MIMO-OFDM結合了MIMO和OFDM的優勢，可同時提升無線通信系統的速度、范圍和可靠性，現在已經被寫入WLAN802.11n以及WiMAX802.16標準之中。被業界廣泛關注的第4代移動通信的研究還處于初期階段，其基本功能、核心技術還處于構想階段，MIMO-OFDM也是構建4G系統的熱門方案之一。

德州大學奧斯汀分校（the University of Texas in Austin）開發了MIMO-OFDM 4G系統，在UT無線網絡和通信實驗室Robert Heath教授的指導下，三名學生在6個星期內設計了一個4G系統的原型。

該實驗室之所以選擇基于軟件的模塊化測試平臺，是因為通過現成可用的NI RF矢量信號發生器、RF矢量信號分析儀、LabVIEW軟件和調制解調工具包，研究人員們已經站在一個很高的起點之上了，因此他們就可以專注于核心部分的開發。在完成設計工序的時候，需要為MIMO無線通信系統構建原型，并且要為理論研究提供實際的驗證。傳統的方式是要用到昂貴的專用硬件，這樣一來編程很費時間，在研究室里也很難去維護。用了集成的NI軟件和RF產品，德州大學奧斯汀分校的研究人員就可以快速的創建一個無線通信系統，包括調制、同步和均衡等各種要素。

德州大學奧斯汀分校使用這種集成了LabVIEW軟件和PXI硬件的技術成功獲得了4G解決方案，現在加州大學伯克利分校的相關人員也在使用相同的設備進行類似的研究。

用戶解決方案2：C1G2 RFID標簽測試方案

1類、2代(C1G2)的RFID標準是國際RFID標準組織EPCglobal新近的標準。這項標準規定了運行在超高頻(UHF)，即860～960MHz頻率范圍內的RFID標簽和閱讀器之間的通信協議。C1G2提供了一種速度更快、更安全、全球承認并且部署起來費用更低廉的規范。至今，歐洲和北美已經接受了這種標準。

C1G2將美國的標簽閱讀速度提高到大約每秒1500次，歐洲為每秒600次，如果使用目前的技術，標簽閱讀速度為100～300次。使用C1G2時，寫入速度是目前產品的兩倍。這種算法以及擴頻技術的采用，使閱讀器在可接受距離和不同頻率上有選擇地與不同標簽通信。此外，標準解決了閱讀器間的干擾問題，在開放空間，UHF的讀取距離可達10到20英尺。在保護標簽信息和用戶隱私方面，C1G2包括口令保護讀訪問和永久鎖定內存內容的功能，并將口令的長度由8位增加到了32位。C1G2采用的是復雜的防沖突算法，它能大大提高閱讀器在讀取區域中一次讀取大量標簽的能力。比如我們在大型超市購物結帳時，需要把商品一件件拿出來在讀取條碼信息，在繁忙的時段往往造成收銀處的擁擠。如果采用C1G2技術，只要把推車推過感應區域，就可以完成推車內所有商品信息的讀取，這個過程可能只需要難以置信的一秒鐘！

C1G2標準RFID帶來了眾多的優點的同時，也給生產廠商在標準化測試時出了難題。由于標準較新且協議復雜，對測試設備的性能要求很高，特別是RF的實時應答能力，對于生產RFID產品的半導體生產廠商來說，這無疑是推延產品問世的一大障礙。當各大公司尚未在市場上推出測試解決方案的時候，中國的一家工程類公司——上海聚星儀器，開發出了全球首個支持C1G2標準全部指令的測試設備。

此測試方案基于NI 射頻模塊化儀器硬件，其中中頻處理的硬件為內嵌強大運算能力的FPGA的軟件無線電平臺NI RF RIO（Reconfigurable I/O），軟件基于LabVIEW圖形化編程環境實現，每次RFID標簽的應答通信時間可在400-500微秒內完成。目前，此測試方案正在接收RFID標準化組織的驗證。

總結

綜上所述，面對著市場上出現越來越多的無線應用標準，以軟件為核心的測試平臺采用高性能的模塊化硬件和靈活的軟件平臺，為工程師們提供一個統一的平臺來進行這些標準的測試，并且可以輕松地滿足不斷變化的市場需求。一方面使技術革新者可以不再受制于測試廠商的限制，另一方面也幫助那些規模較小、但是實力不俗的公司在這個快速發展的市場上具有較高的競爭力，成為市場的先行者。