采用基于SMC的任意波形发生器生成I/Q信号的优势

图9. 数字插值和模拟滤波器的组合，可以获得最佳的平坦特性和镜像抑制。

采用PCI/PXI减少波形下载时间

数字通信系统的测试波形可能非常大。例如，生成带有阶数等于16的伪噪声序列(PN序列，65,635个符号)的WCDMA信号时，所生成的信号大小为3.15MB。为了提高测量的统计可信度，应该使用更大的PN序列。采用GPIB(IEEE 488总线)来下载大于几百kB的波形时，速度可能会非常慢，而且会严重影响测试的吞吐率。虽然高速GPIB (HS488)是一种IEEE标准，但是几乎没有仪器可以实现8 MB/s的速度传输模式。尽管GPIB标准中规定理论吞吐率为1 MB/s，但是基于GPIB的仪器的吞吐率一般只能达到200-300kB/s。

采用高度优化的驱动和SMC架构，对于大批量数据下载，NI 5421的下载速率可以达到84 MB/s。这个速率可以归功于高吞吐率的PCI总线；但是，与GPIB类似，几乎没有哪块外部插入的板卡其数据传速率可以真的达到PCI吞吐率的理论最大值即132 MB/s。

表1. 下载数据到AWG中时，高吞吐率的PXI平台比GPIB要快247～650多倍。

大容量存储器用于生成长时间信号

SMC构架可以为单通道的NI 5421任意波形发生器提供最高256MB的内存。因为每个采样值都是16bit的，所以内存尺寸应该为128MS(按照采样点数计算)。如果采样率为100 MS/s，则播放时间为1.28s。若采用NI 5421的数字插值方法，插值模式选为8倍，则播放时间可以扩展至2.56s。输入至DAC的50 MS/s数字信号，会在转换成模拟信号前先插值至400 MS/s。若要生成网格图和星云图并计算误码率，大数据集将提高测量结果的统计可信度。大内存可以生成尽可能长的非周期信号，从而极大提高测量的真实性。如果使用小内存的AWG、采用循环的方法来生成长信号，则周期信号分量会影响测试结果，使得设备得不到充分的测试。因为伪随机序列是描述通信系统性能的一个重要工具，所以大内存的AWG所生成的长非周期信号对于统计测量非常重要。

创建I和Q数据

有大量工具可以用来生成I和Q波形采样数据。采用数学工具包(如MATRIXx X-Math或MathWorks MATLAB®软件)仿真所得的数据，通常存储到磁盘上。NI LabVIEW和LabWindows/CVI可以读取大量数据，并将它们转换为16位整型或双精度的浮点数——这是NI-FGEN驱动器可以直接接受的两种格式。AWG首先将波形数据归一化到±1 V范围并提取出增益倍数，然后充分利用DAC的所有16位bit，使用前端模拟电子元件对输出信号进行放大或衰减，以确保最优的输出信号质量。

LabVIEW还可以使用NI调制工具包直接生成I/Q数据。该调制工具包采用LabVIEW虚拟仪器来进行模拟和数字信号的调制与解调(如AM、FM、PM、QPSK和QAM)。图10中显示了如何使用工具包为FM信号生成I和Q数据。采用第一个虚拟仪器，选择一种标准波形(如正弦波、方波或三角波)并指定载波频率和频率偏移，生成FM消息信号。第二个虚拟仪器执行调制操作，并返回FM信号的复包络。最后，采用两个虚拟仪器从复包络信号中提取出I和Q数据，并将其下载到AWG上。该工具包还可以调制自定义的消息信号，并提取出调制信号的幅度和相位成分(极坐标形式)，从而测试基于极坐标的数字调制器。采用其它调制方法(如QAM和QPSK)的波形发生程序，也可以按照类似的结构实现。

图10. 使用NI LabVIEW的调制工具包，为FM信号生成I和Q波形数据。

为了模拟通道效应，调制工具包中提供了Rayleigh和Rician衰落模型；或者你也可以根据仿真工具的输出，创建自定义的衰落模型。为了严格测试由调制工具包设计的解调器，可以在IQ信号中增加一些干扰如正交偏移和加性高斯白噪声(AWGN)，从而更准确地模拟真实的操作环境。

本文来源：美国国家仪器