為不同無(wú)線(xiàn)通信標準構建同一的測試平臺

1.無(wú)線(xiàn)技術(shù)

2. 以軟件為中心的無(wú)線(xiàn)測試平臺

3.更多相關(guān)資源

從事無(wú)線(xiàn)通信領(lǐng)域設計和測試的工程師如今正面臨著(zhù)前所未有的挑戰，眾多的無(wú)線(xiàn)通信標準已經(jīng)給人一種眼花繚亂的感覺(jué)，并且伴隨著(zhù)科技的飛速進(jìn)步，市場(chǎng)需求的不斷擴大，新的無(wú)線(xiàn)應用標準還會(huì )更加迅猛地涌現。由于各種技術(shù)都有其優(yōu)勢和特性，所以目前看來(lái)，沒(méi)有一個(gè)標準能夠唯一地壟斷市場(chǎng)。

本文寫(xiě)作的目的不是為了深入探討不同無(wú)線(xiàn)通信標準的優(yōu)劣，而是意在指出在市場(chǎng)上多種標準共存的情況下，工程師們如何通過(guò)一個(gè)同一的、以軟件為核心的平臺，實(shí)現多種標準的測試，從而跟上技術(shù)發(fā)展的步伐。

無(wú)線(xiàn)技術(shù)

無(wú)線(xiàn)技術(shù)在傳統上被認為是電信產(chǎn)業(yè)中的縱深部分，并且這一技術(shù)正橫向擴展至許多非傳統市場(chǎng)?，F在無(wú)線(xiàn)技術(shù)已經(jīng)成為一項默認的設備功能，例如，芯片將多種無(wú)線(xiàn)技術(shù)集成至板上；采用ZigBee或GSM方式的無(wú)線(xiàn)遠程抄表系統，汽車(chē)使用藍牙技術(shù)實(shí)現無(wú)波段通信；通過(guò)無(wú)線(xiàn)通信實(shí)現胎壓的監測；RFID技術(shù)的廣泛使用；PC的外設采用無(wú)線(xiàn)方式連接；工業(yè)依賴(lài)無(wú)線(xiàn)傳感器來(lái)提供實(shí)時(shí)數據從而監督和控制各種操作等等。

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

無(wú)線(xiàn)個(gè)人區域網(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(xiàn)家庭的核心。目前正被廣泛應用于解決家庭電纜過(guò)多的超寬帶正是運用了這種技術(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的電纜。ZigBee是針對工業(yè)部門(mén)的，無(wú)線(xiàn)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)人區域網(wǎng)絡(luò )擴展出去就是局域網(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(xiàn)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(fā)展前途的技術(shù)。

無(wú)線(xiàn)區域網(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)的嶄新標準，它可以在54至862 MHz標準電視頻道的頻率范圍內發(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)間軸表現各種不同的標準，許多標準的演化過(guò)程會(huì )變得十分清晰，而新標準的開(kāi)發(fā)正以前所未有的速度進(jìn)行著(zhù)。在2000年之前，并存的標準只有四五種，并且生命力較長(cháng)，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(gè)標準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(xiàn)標準：

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

* 4G 蜂窩技術(shù)

* 認知無(wú)線(xiàn)電——作為802.22標準的一部分，這一技術(shù)可搜尋空頻譜，以便在出現沖突或者通信流時(shí)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(wǎng)絡(luò )

* 軟件無(wú)線(xiàn)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(wǎng)絡(luò )要求。

* 多輸入多輸出系統（MIMO）——在這些系統中，多個(gè)天線(xiàn)用來(lái)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(wú)線(xiàn)測試平臺

在所有這些新標準同時(shí)出現和共存的情形下，設備生產(chǎn)商、測試工程師和設計師面臨著(zhù)許多挑戰。通常RF設備的購買(mǎi)周期是5至7年，但新標準和新技術(shù)的推出周期是每?jì)赡暌惠?，購買(mǎi)的RF設備將會(huì )很快過(guò)時(shí)。面對這樣的挑戰，越來(lái)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(lái)滿(mǎn)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(hù)有能力在第一時(shí)間測試最新的標準，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(chǎn)權技術(shù)，獲得技術(shù)上的主動(dòng)權，使這些技術(shù)不再只是握在標準廠(chǎng)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(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)標準測試平臺PXI，再一次領(lǐng)導業(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(hù)可以根據他們特定的測試需求進(jìn)行選擇和組合。

現在，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)和測試最新技術(shù)（包括無(wú)限標準）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)間內開(kāi)發(fā)一個(gè)基于4G的系統；以及一家本地公司開(kāi)發(fā)業(yè)界首個(gè)測試1C2G RFID系統的成功方案。

用戶(hù)解決方案1：對MIMO-OFDM 4G系統進(jìn)行原型設計

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)平臺如何快速地對系統進(jìn)行原型設計和開(kāi)發(fā)。OFDM（正交頻分復用）是一種多載波數字通信調制技術(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 在支持高速率數據傳輸時(shí)信號間干擾增大的問(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)通信系統中的核心技術(shù)。MIMO（多輸入多輸出）利用多個(gè)天線(xiàn)實(shí)現多發(fā)多收，在不需要增加頻譜資源和天線(xiàn)發(fā)送功率的情況下，可以成倍地提高信道容量。