为不同无线通信标准构建同一的测试平台
一直倡导这种“以软件为核心的测试测量构架” 概念的是National Instruments公司,自1986年推出其旗舰软件LabVIEW之后,NI一直在帮助工程师通过这一革新性的图形化编程语言,提高他们的工作效率。其后,NI于1997年首推了基于PC的行业标准测试平台PXI,再一次领导业界趋势。1998年,NI与其他测试测量企业共同组成了PXI系统联盟,迄今为止该联盟已经拥有超过70家会员公司和1200余种PXI产品,其功能包括从电源、DMM到RF,使得用户可以根据他们特定的测试需求进行选择和组合。
现在,LabVIEW、PXI和模块化仪器已经成为工程师和科学家们开发和测试最新技术(包括无限标准)的必备工具。在以下两个案例中,我们将看到德州大学奥斯汀分校的研究人员使用这一技术,如何在短短6周时间内开发一个基于4G的系统;以及一家本地公司开发业界首个测试1C2G RFID系统的成功方案。
用户解决方案1:对MIMO-OFDM 4G系统进行原型设计
这是一个极具代表性的实例,用来说明利用这个平台如何快速地对系统进行原型设计和开发。OFDM(正交频分复用)是一种多载波数字通信调制技术。它选择相互之间正交的载波频率作子载波,利用多个子载波并行传输。OFDM 技术能够克服CDMA 在支持高速率数据传输时信号间干扰增大的问题,并且有频谱效率高,硬件实施简单等优点,因此OFDM 被视为是第四代移动通信系统中的核心技术。MIMO(多输入多输出)利用多个天线实现多发多收,在不需要增加频谱资源和天线发送功率的情况下,可以成倍地提高信道容量。
MIMO-OFDM结合了MIMO和OFDM的优势,可同时提升无线通信系统的速度、范围和可靠性,现在已经被写入WLAN802.11n以及WiMAX802.16标准之中。被业界广泛关注的第4代移动通信的研究还处于初期阶段,其基本功能、核心技术还处于构想阶段,MIMO-OFDM也是构建4G系统的热门方案之一。
德州大学奥斯汀分校(the University of Texas in Austin)开发了MIMO-OFDM 4G系统,在UT无线网络和通信实验室Robert Heath教授的指导下,三名学生在6个星期内设计了一个4G系统的原型。
该实验室之所以选择基于软件的模块化测试平台,是因为通过现成可用的NI RF矢量信号发生器、RF矢量信号分析仪、LabVIEW 软件和调制解调工具包,研究人员们已经站在一个很高的起点之上了,因此他们就可以专注于核心部分的开发。在完成设计工序的时候,需要为MIMO无线通信系统构建原型,并且要为理论研究提供实际的验证。传统的方式是要用到昂贵的专用硬件,这样一来编程很费时间,在研究室里也很难去维护。用了集成的NI软件和无线产品,德州大学奥斯汀分校的研究人员就可以创建一个无线通信系统,包括调制、同步和均衡等各种要素。此外,该硬件也是完全可编程的,为新的开发和测试要求提供了便利。
这些研究人员所采用的硬件就是一种坚固的、基于PC的测量和自动化平台——PXI。PXI结合了PCI的电气总线特性与CompactPCI的坚固性、模块化及Eurocard机械封装的特性,增加了专门的同步总线,并且PXI的控制器运行Windows操作系统。这使它成为测量和自动化系统的高性能、低成本运载平台。PXI总线除了具有133MB/s的高速数据吞吐量外,还有精确的触发总线、同步时钟以及用于设备间数据传输的本地总线,从而大大提高了系统的性能。下图是PXI的总线结构。
基于软件的模块化测试平台少不了一个灵活的软件平台。LabVIEW就是一个专门为工程师设计的图形化编程语言。LabVIEW前面板可以通过用户的自定义来显示各种用户界面,在这个案例中的前面板图上,您可以看到校园的两幅图片——上面的一幅是原始的照片,下面的一幅则是经过4G系统传输之后恢复的图片。您还可以看到星座图和进行的一些测量。
德州大学奥斯汀分校使用这种集成了LabVIEW软件和PXI硬件的技术成功获得了4G解决方案,现在加州大学伯克利分校的相关人员也在使用相同的设备进行类似的研究。
用户解决方案2:C1G2 RFID标签测试方案
1类、2代(C1G2)的RFID标准是国际RFID标准组织EPCglobal新近标准。这项标准规定了运行在超高频(UHF)、即860~960MHz频率范围内的RFID标签和阅读器之间的通信协议。C1G2提供了一种速度更快、更安全、全球承认并且部署起来费用更低廉的规范。至今,欧洲和北美已经接受了这种标准。
C1G2将美国的标签阅读速度提高到大约每秒1500次,欧洲为每秒600次,如果使用目前技术,标签阅读速度为100~300次。使用C1G2时,写入速度是目前产品的两倍。这种算法以及扩频技术的采用,使阅读器在可接受距离和不同频率上有选择地与不同标签通信。此外,标准解决