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软件界说的无线电要求高档测验

射频(RF)技术的研制对适应性较以前提出了更高的要求:适应拥挤的RF频谱、适应变化的网络要求、适应变化的器件规范。软件定义的无线电(SDR)

射频(RF)技能的研制对习惯性较曾经提出了更高的要求:习惯拥堵的RF频谱、习惯改动的网络要求、习惯改动的器材标准。软件界说无线电(SDR)对这些特色表现得最为显着,SDR使得软件能够动态操控各种通讯参数,如运用的频段、调制类型、数据速率和跳频计划。

与传统RF收发机技能比较,SDR具有共同的优势,因为它供给了更高的灵活性,它能够有用地重新装备器材,对改动的要求作出呼应。可是,软件无线电引入了传统无线规划中没有的一系列新问题。其对物理层最显着的影响之一是,健旺的SDR规划中的硬件要求在广泛的作业参数上完成全面的灵活性和高功用,以满意软件需求。现在许多范畴都正在运用SDR,包含3G无线基站和用户设备、军事无线电(如美国军队中的联合战术无线服务)、陆地移动无线电(如美国的Project25和欧洲的ProjectMESA)及卫星收发机。

当然,这种灵活性和变量数量有必要能够习惯一致性规划要求,需求新的测验办法。除经过网络操控作业频率外,愈加先进的SDR能够动态操控调制计划、跳频形式、功率电平、滤波、编码计划和数据速率。经过数字信号处理(DSP)动态生成RF波形及数字电路和RF电路相集成(一般在同一%&&&&&%上),产生了传统RF收发机规划中看不到的问题。

这种进步的杂乱性不只带来了RF规划应战,也改动了RF测验的特色。有必要运用超出传统RF发射机一致性测验的丈量功用,查验SDR发射机的功用。只是经过一致性测验并不能确保器材正确作业,也不能为确保产品质量供给经济的手法。SDR发射机必需满意很多的体系要求,包含在曾经的要求基础上添加的新要求。更重要的是,这些发射机将运用固有的智能和灵活性,动态习惯当时条件和要求。这些杂乱的软件操控的改动一般会导致毛刺、间歇性搅扰、脉冲畸变、数字到RF耦合及软件相关的相位差错。

为真实处理这一系列新的瞬变现象和新问题,SDR体系规划人员有必要一起在时域和频域中全面剖析和检定自己的体系。在体系参数跟着时刻改动时,运用DPX能够随时发现失常的信号事情和非线性器材行为,显现实践RF信号表明。必需履行选频触发,确认瞬变事情产生的时点。有必要履行多域时刻相关剖析,确认每个问题的详细成因。此外,把整个事情无缝捕获到存储器中对后续深入剖析具有重要意义,因为很难重建产生触发的条件。这些查验信号功用随时刻改动的高档调试办法与传统静态一致性测验相结合,对有用履行SDR测验至关重要。
  
收发机测验

以SDR收发机为例,发送组件或许包含功放器、滤波器、混频器、DAC、频率振荡器和DSP电路。其它组件或许包含低噪声放大器、混频器、ADC、频率振荡器、DSP和操控电路。

图1是收发机简化的功用方框图,其间没有数字中心频率(IF)或数字RF。留意,这个图中的每个方框能够经过软件操控。

查验典型SDR收发机的功用要求选用综合测验战略,把沿着发送/接纳链不同点上进行的丈量相关起来。例如,能够经过杰出的实时信号剖析仪(RTSA)的频率模板触发(FMT)捕获间歇性信号。RTSA能够运用频率模板违规,然后触发逻辑剖析仪示波器,答应用户查看相关信号的数字特色和模仿特色。经过运用这种办法,规划人员能够确认逻辑电路或模仿操控电压中是否产生与频域违规相关的某个事情。除经过高档触发补偿数字/RF距离外,尖端RTSA能够在相关的时域、频域和调制域中剖析和显现信号。
  
逾越固态一致性测验

SDR测验自身包含传统发射机测验。无线电每种不同的或许装备都有必要契合传统标准,如占用带宽、通道功率和邻道功率。对选用时分双工或时分复用的体系,存在着守时要求,如上升时刻和下降时刻。对跳频体系,或许一起有与跳频PLL体系有关的频域和时域目标。与传统发射机不同,SDR器材有必要在愈加广泛的作业形式下经过这些测验,这进步了一致性测验的杂乱性。

调制质量丈量也是一致性测验的重要组成部分。对数字调制的信号,其一般包含差错矢量起伏(EVM)或相关功率(RHO)丈量。此外,支撑模仿形式的SDR规划有必要经过一致性测验。调制质量既是一致性丈量目标,也是体系功用问题。EVM差会下降数据速率、语音传输清晰度和发送规模。EVM目标还能够洞悉潜在的发射机问题。根据这些原因,EVM是调试SDR时首要要考虑的目标之一。
惋惜的是,单纯的一致性测验并不足以确保SDR正常作业。为完成网络灵活性,每个SDR器材有必要随时刻改动来改动重要的作业参数,以跟上网络需求。当然,所有这些改动都由软件操控的收发机硬件完成。因而,协助捕获或许的RF毛刺、瞬变和其它反常事情的东西至关重要。确认哪个组件导致了问题也是一个重大任务,要求选用全面的调试战略。为使器材和网络正常运转,必需考虑新的测验办法,协助检定和剖析SDRRF链路怎样随时刻改动。

抢先的RTSA为SDR调试供给了强壮的功用。首要,必需发现物理层中存在的问题。这些瞬变事情产生得或许非常快,在其随时刻改动时,当时的RTSA使得规划人员能够在频域中观察到这些事情。在运用RTSA发现反常信号行为之后,用户能够在时刻相关的多个域中触发、捕获和剖析相关信号。这种逾越朴实一致性测验的才能对检定和调试动态信号必不可少。
  
跳频和发射机测验

许多体系中都运用跳频,包含软件界说的体系,以避免检测、拥堵和搅扰,改进具有多路径和式微的环境中的功用。跳频在广泛的频率上扩展信息。这进步了体系的健旺性,因为频率相关差错(如搅扰或式微)只会导致部分数据丢掉。经过添加前向纠错编码、隔行扫描及混合ARQ重传等技能,能够有用康复在跳拥堵过程中丢掉的数据。

除常见的跳守时、频率稳守时刻和起伏稳守时刻丈量外,还能够运用多种其它丈量,运用RTSA调试跳频无线电。跳频触及频域、时域和调制域交互。能够以相关的方法显现这3个域在调试SDR器材中供给了名贵的东西。

图2是蓝牙器材跳频的数字荧光显现画面。传统上一向用于高档示波器的DPX数字荧光显现技能现已应用到RF范畴中,部分RTSA现在现已选用了这种技能。DPX第一次答应用户查看“生动的RF”信号,为查看RF信号行为供给了无与伦比的才能。

在图3中,显现了一个蓝牙信号。RTSA的频谱图(右下方)显现了频率行为随时刻改动状况。能够看出,在这些跳周围有很高的频谱能量。在这种状况下,在产生跳频时,发射机或许会搅扰相邻器材。捕获跳频运用的仪器必需有满足宽的实时带宽,以捕获大部分跳序列带宽及其周围产生的频率散射。

虽然蓝牙不一定运用软件无线电完成,但它能够很好地阐明在企图完成跳频体系时面对的应战。对大多数跳频体系来说,能够丈量每个跳频十分重要。例如,蓝牙标准要求79个跳频中的每个跳频(1MHz通道距离)坐落特定值的75KHz规模内。这确保不同制造商的器材之间正确互操作。对这一丈量,用来丈量跳序列的仪器有必要包括整个跳频规模。在2.4GHzISM频段中,尖端RTSA的110MHz实时带宽足以包括整个83MHz频段,一起还会查看带外搅扰。

在图4所示的另一个实例中,运用RSA调试产生不频频的、难以检测的信号。这或许是频率切换瞬变导致的,频率切换瞬变还或许会导致更大的相位瞬变。它或许是因为PLL电路在对某个频率改动时操控不妥引起的。一旦运用DPX识别了毛刺或瞬变,部分RTSA的FMT能够可靠地捕获信号进行深入剖析。如图4中所示,用户能够界说频率模板,能够制作频率模板,最好地捕获信号。在蓝牙跳频实例中,用户能够界说模板,触发某个跳频,而不是触发功率改动。数字荧光显现技能演示了信号跳到约比感兴趣的信号高3MHz的频率上。频率模板恣意界说为这个信号周围的包络,一旦信号进入频率模板区域,仪器会触发。经过运用具有高功用带宽的RTSA,能够剖析跳序列,在每个跳频上履行频率稳守时刻丈量(部分RTSA在110MHz实时带宽时的守时分辨率为6ns),支撑最低60ns的稳守时刻。

SDR是RF收发机的一种新式完成计划,对RF硬件提出了额定的要求。为处理软件无线电研制中呈现的杂乱性,能够全面运用RTSA,测验多种作业形式随时刻改动的要求。这些共同的仪器具有数字荧光显现、频率模板触发和时刻相关多域剖析功用,在规划和检定SDR器材时供给了完美的调试东西。

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