根据软件界说的现代通讯体系包括蓝牙、WiMAX、CDMA2000、ZigBee、GSM、EDGE、RFID,而这些无线通讯规范正以史无前例的速度日渐老练(图1)。一起,因为Microsoft、Vodafone与Google等公司的联合,经过V CAST赏识抢手的足球比赛,运用Google Earth获得区域定位信息也益发遍及。跟着全球许多国家无线通讯运用的迅猛开展,为满意用户需求而添加数据带宽现已成为移动通讯的最大应战。
因为产品发布的剧烈竞赛,研制规划的速度现已超过了测验所能负荷的速度。在ZigBee与802.11n规范完善之前,制造商就向商场发布了根据此协议的设备。传统仪器制造商预先界说的规范测验体系也现已被替代。这起因于发布无线规范、设备的研制定型与开发用于量产的测验设备周期均过于冗长。考虑到设备需求一起适用于现行的不同规范,测验设备制造商面对重要选择:或许开发契合规范的测验设备而延后上市时刻;或许继续投入很多本钱研制新规范。这促进工程师们寻觅具有现行可行性和扩展性的解决方案。
适应性强的软件界说测验仪
在测验丈量范畴,为了紧跟射频和无线范畴先进技能的开展脚步,一般运用软件办法满意用户的测验需求。例如,工程师们能够经过软件完结对最新的信道编码、调制技能或算法的建模。逻辑上,也能够运用软件界说的办法来完结仪器,即在通用的射频模块上运用编码和调制软件完结射频信号的发生或丈量。逻辑上,也能够运用软件界说的办法来完结仪器,即在通用的射频模块上运用编码和调制软件完结射频信号的发生或丈量。此种由软件界说无线电测验的办法将会彻底以运用为导向,由用户的需求决议。美国国防部(DoD)是上述测验战略的首要倡导者。Joint Systems Program主管、JTRS Joint Program(SDR 论坛, 2003年 8月)司理、陆军上校Steven MacLaird表明:“在军事上,SDR技能可促进实在意义上无线电互通体系的完结,保证在任何时刻任何无线电收发台都可联络到战场上的友军。”图2是NI LabVIEW软件演示的一个简略的数字通讯链路。所包括的VI用于完结无线链路上发送端的信源编码、信道编码、调制和上变频功用以及接纳端的下变频、解调、信道解码和信源解码功用。当建议一个实在无线信号的传送时,通讯链路还应包括硬件设备和物理信道。
事例研讨:德州大学(The University of Texas)MIMO-OFDM体系的开发
MIMO-OFDM体系的开发为咱们展现了一个软件界说仪器的先进运用。新近出现的无线和数据通讯规范包括4G移动通讯和802.11n Wi-Fi数据网络,首要用于添加用户数目和终端、计算机各自的数据吞吐量。而此之后,最新的两项新技能是多入多出(MIMO)和正交频分复用(OFDM)。OFDM的长处是高频谱功率、低多径搅扰、并能够去除射频搅扰。MIMO则经过运用多径信号传输添加了体系带宽。德州大学Austin分校的无线网络与通讯组(WNCG)致力于研讨并验证MIMO-OFDM体系的特性和优势。这项研讨首要包括两个构成要素——体系软件仿真和悉数硬件集成。由三位WNGG成员在不到六周的时刻内完结。
研讨小组选用NI LabVIEW作为模仿东西,因为LabVIEW供给了数据模仿与剖析函数(即VI)。LabVIEW环境也供给了NI频谱量测东西包与NI调制东西包,这两个扩展东西包特别针对通讯体系规划、模仿与剖析所规划。。经过这些东西,研讨小组可直接控制体系参数,包括信道编码、功率与传输速率;亦可新增式微 (Fading)与多径搅扰,以决议体系的抗搅扰强度与呼应。研讨小组亦运用该体系来模仿传输即时数据与信息,以检视调整物理层参数与信道特性的影响;这些作业只有用软件界说的体系才可进行。此外,WNCG小组可藉由调整天线数量、处理天线收到数据的算法,来进一步验证影响数据吞吐量的要素。在此环境中,WNCG成员可经过模仿,有用评价新一代MIMO-OFDM数据通讯的长处与缺陷。图3表明WNCG研讨MIMO-OFDM期间所运用的界面之一。
为完好运用调整模仿软件
小组接着重用软件模仿代码,以开发硬件架构的MIMO-OFDM无线收发体系。他们运用NI模块化仪器开发体系,包括可发生基频 (Baseband)与中频(IF)的恣意波形发生器模块,以及一个可树立MIMO-OFDM体系上行链路(Uplink)的RF上变频模组。同样地,WNCG成员针对无线收发器的下行链路(Downlink),运用数字化仪与RF下变频模组。接着在PXI机箱内装置模组与嵌入式控制器,以用于高传输率与即时的丈量处理。图4即为该体系,包括NI PXI-5660 RF向量信号剖析仪与PXI-5670 RF向量信号发生器。
当树立完结,WNCG成员即可经过硬件架构的收发体系,验证研讨假定与模仿成果。因为从前以软件模仿并规划MIMO-OFDM收发体系,WNCG成员体会了在不到6个星期的时刻中,经过软件界说的硬体,高效地将模仿无线连接转换为实践无线连接的运用。
规划软件界说仪器的收发器应战,在于有必要汇整所需的波形,以完结正确的调制。 LabVIEW的NI调制东西包(Modulation Toolkit)具有许多必备的根底区块(Building block),批改带有消息的载波信号,以到达正确的调制解调。东西包亦供给了一般通道编码、均值化(Equalization),与丈量函数,使得树立和剖析波形变得更为简略。。一旦树立波形–设定采样率、带宽、频率,与其他硬件参数–就可下载波形以完结波形发生。
软件界说的通讯体系将为未来规划供给验证渠道
软件界说的通讯测验体系将继续生长。因为此体系将可整合规范开发方式,帮忙开发测验体系,因而这种改变趋势遭到许多安排和组织的欢迎。软件界说的测验,将为现在通讯体系供给解决方案,但更重要的一点,将供给加速未来通讯体系的典范与渠道。