通過軟件無線電的架構加速無線技術的開發(fā)與測試

下圖顯示了National Instruments的LabVIEW圖形化的語言和NI的PXI平臺，通過軟件無線電的方法再現(xiàn)了上述通訊系統(tǒng)的功能框圖。模塊化的硬件除了完成物理上的上下變頻過程外，其余的功能都是通過軟件來完成的。

基于PXI和LabVIEW的軟件無線電測試平臺

一直倡導這種“以軟件為核心的測試測量構架” 概念的是NI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命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(yè)標準測試平臺PXI，再一次領導了業(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(tǒng)聯(lián)盟，迄 今為止該聯(lián)盟已經(jīng)擁有超過70家會員公司和1200余種PXI產(chǎn)品，其功能包括從電源、DMM到RF，使得用戶可以根據(jù)他們特定的測試需求進行選擇和組 合。

PXI作為一種堅固的、基于PC的測量和自動化平臺，它結合了PCI/PCI Express的電氣總線特性與CompactPCI的堅固性、模塊化及Eurocard機械封裝的特性，增加了專門的定時和同步總線；其高達6GB/s 的背板總線帶寬能夠保證上下變頻后的中頻信號能夠被實時并持續(xù)的數(shù)字化到PC進行處理；PXI的控制器采用了最先進的雙核處理器并運行Windows的操 作系統(tǒng)，能夠應付任何復雜的通訊算法。這些都使PXI成為無線測試理想的高性能、低成本的運載平臺。

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(huán)境中，用戶還可以實現(xiàn)帶有自主產(chǎn)權的射頻算法，以滿足日益發(fā)展的無線通信標準的需求。（見下圖）

現(xiàn)在，LabVIEW、PXI和模塊化儀器已經(jīng)成為工程師和科學家們開發(fā)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(fā)一個基于4G的系統(tǒng)；以及一家本地公司開發(fā)業(yè)界首個測試1C2G RFID系統(tǒng)的成功方案。

用戶解決方案

用戶解決方案1：對MIMO-OFDM 4G系統(tǒng)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(tǒng)進行原型設計和開發(fā)。OFDM（正交頻分復用）是一種多載波數(shù)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(shù)據(jù)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(yōu)點，因此OFDM被視為是第四代移動通信系統(tǒng)中的核心技術。MIMO（多輸入多輸出）利用多個天線實現(xiàn)多發(fā)多收，在不需要增加頻譜 資源和天線發(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，可同時提升無線通信系統(tǒng)的速度、范圍和可靠性，現(xiàn)在已經(jīng)被寫入WLAN802.11n以及 WiMAX802.16標準之中。被業(yè)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(tǒng)的熱門方案之一。

德州大學奧斯汀分校（the University of Texas in Austin）開發(fā)了MIMO-OFDM 4G系統(tǒng)，在UT無線網(wǎng)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(tǒng)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(xiàn)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(fā)。在完成設計工序的時候，需要為MIMO無線通信系統(tǒng)構建原型，并且要為理論研究提供實際的驗證。傳統(tǒng)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(chǎn)品，德州大學奧斯汀分校的研究人員就可以快速的創(chuàng)建一個無線通信系統(tǒng)，包括調制、同步和均 衡等各種要素。