基于軟件無(wú)線(xiàn)電架構加速無(wú)線(xiàn)開(kāi)發(fā)測試

基于軟件的模塊化測試平臺少不了一個(gè)靈活的軟件平臺。LabVIEW就是一個(gè)專(zhuān)門(mén)為工程師設計的圖形化編程語(yǔ)言。除了和PXI硬件的無(wú)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(kāi)放的軟件環(huán)境中，用戶(hù)還可以實(shí)現帶有自主產(chǎn)權的射頻算法，以滿(mǎn)足日益發(fā)展的無(wú)線(xiàn)通信標準的需求。（見(jiàn)下圖）

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)線(xiàn)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

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。

MIMO-OFDM結合了MIMO和OFDM的優(yōu)勢，可同時(shí)提升無(wú)線(xiàn)通信系統的速度、范圍和可靠性，現在已經(jīng)被寫(xiě)入WLAN802.11n以及WiMAX802.16標準之中。被業(yè)界廣泛關(guān)注的第4代移動(dòng)通信的研究還處于初期階段，其基本功能、核心技術(shù)還處于構想階段，MIMO-OFDM也是構建4G系統的熱門(mén)方案之一。

德州大學(xué)奧斯汀分校（the University of Texas in Austin）開(kāi)發(fā)了MIMO-OFDM 4G系統，在UT無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )和通信實(shí)驗室Robert Heath教授的指導下，三名學(xué)生在6個(gè)星期內設計了一個(gè)4G系統的原型。

該實(shí)驗室之所以選擇基于軟件的模塊化測試平臺，是因為通過(guò)現成可用的NI RF矢量信號發(fā)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(jīng)站在一個(gè)很高的起點(diǎn)之上了，因此他們就可以專(zhuān)注于核心部分的開(kāi)發(fā)。在完成設計工序的時(shí)候，需要為MIMO無(wú)線(xiàn)通信系統構建原型，并且要為理論研究提供實(shí)際的驗證。傳統的方式是要用到昂貴的專(zhuān)用硬件，這樣一來(lái)編程很費時(shí)間，在研究室里也很難去維護。用了集成的NI軟件和RF產(chǎn)品，德州大學(xué)奧斯汀分校的研究人員就可以快速的創(chuàng )建一個(gè)無(wú)線(xiàn)通信系統，包括調制、同步和均衡等各種要素。

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

用戶(hù)解決方案2：C1G2 RFID標簽測試方案

1類(lèi)、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(xié)議。C1G2提供了一種速度更快、更安全、全球承認并且部署起來(lái)費用更低廉的規范。至今，歐洲和北美已經(jīng)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(shù)，標簽閱讀速度為100～300次。使用C1G2時(shí)，寫(xiě)入速度是目前產(chǎn)品的兩倍。這種算法以及擴頻技術(shù)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(wèn)題，在開(kāi)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(hù)隱私方面，C1G2包括口令保護讀訪(fǎng)問(wèn)和永久鎖定內存內容的功能，并將口令的長(cháng)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(shí)，需要把商品一件件拿出來(lái)在讀取條碼信息，在繁忙的時(shí)段往往造成收銀處的擁擠。如果采用C1G2技術(shù)，只要把推車(chē)推過(guò)感應區域，就可以完成推車(chē)內所有商品信息的讀取，這個(gè)過(guò)程可能只需要難以置信的一秒鐘！

C1G2標準RFID帶來(lái)了眾多的優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，也給生產(chǎn)廠(chǎng)商在標準化測試時(shí)出了難題。由于標準較新且協(xié)議復雜，對測試設備的性能要求很高，特別是RF的實(shí)時(shí)應答能力，對于生產(chǎn)RFID產(chǎn)品的半導體生產(chǎn)廠(chǎng)商來(lái)說(shuō)，這無(wú)疑是推延產(chǎn)品問(wèn)世的一大障礙。當各大公司尚未在市場(chǎng)上推出測試解決方案的時(shí)候，中國的一家工程類(lèi)公司——上海聚星儀器，開(kāi)發(fā)出了全球首個(gè)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(wú)線(xiàn)電平臺NI RF RIO（Reconfigurable I/O），軟件基于LabVIEW圖形化編程環(huán)境實(shí)現，每次RFID標簽的應答通信時(shí)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(zhù)市場(chǎng)上出現越來(lái)越多的無(wú)線(xiàn)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(gè)統一的平臺來(lái)進(jìn)行這些標準的測試，并且可以輕松地滿(mǎn)足不斷變化的市場(chǎng)需求。一方面使技術(shù)革新者可以不再受制于測試廠(chǎng)商的限制，另一方面也幫助那些規模較小、但是實(shí)力不俗的公司在這個(gè)快速發(fā)展的市場(chǎng)上具有較高的競爭力，成為市場(chǎng)的先行者。