基于软件无线电架构加速无线开发测试

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。除了和PXI硬件的无缝连接外，它还集成了多达600种信号处理和分析的算法，以及调制解调、频谱分析等各种工具包，针对射频的应用，能够完成功率谱、峰值功率和频率、带内功率、邻频功率等一系列的测量。在LabVIEW开放的软件环境中，用户还可以实现带有自主产权的射频算法，以满足日益发展的无线通信标准的需求。（见下图）

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（包括无线标准）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

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RF产品，德州大学奥斯汀分校的研究人员就可以快速的创建一个无线通信系统，包括调制、同步和均衡等各种要素。

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新近的标准。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，如果使用目前的技术，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，标准解决了阅读器间的干扰问题，在开放空间，UHF的读取距离可达10到20英尺。在保护标签信息和用户隐私方面，C1G2包括口令保护读访问和永久锁定内存内容的功能，并将口令的长度由8位增加到了32位。C1G2采用的是复杂的防冲突算法，它能大大提高阅读器在读取区域中一次读取大量标签的能力。比如我们在大型超市购物结帐时，需要把商品一件件拿出来在读取条码信息，在繁忙的时段往往造成收银处的拥挤。如果采用C1G2技术，只要把推车推过感应区域，就可以完成推车内所有商品信息的读取，这个过程可能只需要难以置信的一秒钟！

C1G2标准RFID带来了众多的优点的同时，也给生产厂商在标准化测试时出了难题。由于标准较新且协议复杂，对测试设备的性能要求很高，特别是RF的实时应答能力，对于生产RFID产品的半导体生产厂商来说，这无疑是推延产品问世的一大障碍。当各大公司尚未在市场上推出测试解决方案的时候，中国的一家工程类公司——上海聚星仪器，开发出了全球首个支持C1G2标准全部指令的测试设备。

此测试方案基于NI 射频模块化仪器硬件，其中中频处理的硬件为内嵌强大运算能力的FPGA的软件无线电平台NI RF RIO（Reconfigurable I/O），软件基于LabVIEW图形化编程环境实现，每次RFID标签的应答通信时间可在400-500微秒内完成。目前，此测试方案正在接收RFID标准化组织的验证。

总结

综上所述，面对着市场上出现越来越多的无线应用标准，以软件为核心的测试平台采用高性能的模块化硬件和灵活的软件平台，为工程师们提供一个统一的平台来进行这些标准的测试，并且可以轻松地满足不断变化的市场需求。一方面使技术革新者可以不再受制于测试厂商的限制，另一方面也帮助那些规模较小、但是实力不俗的公司在这个快速发展的市场上具有较高的竞争力，成为市场的先行者。