如何实现多种标准的测试设计方案

如何实现多种标准的测试设计方案

       从事无线通信设计和测试的工程师如今正面临着前所未有的挑战，众多无线通信标准让人眼花缭乱，伴随着科技的飞速进步，新标准还会更迅猛地涌现。由于各种技术各具优势和特性，所以目前看来，没有一个标准能唯一地垄断市场。本文意在指出在多种标准共存的情况下，工程师如何通过一个同一的、以软件为核心的平台实现多种标准的测试，从而跟上技术发展的步伐。

       虽然无线技术在传统上被认为是电信业中的纵深部分，但这一技术正横向扩展至许多非传统市场。现在，无线技术已经成为一项默认的设备功能，例如：芯片将多种无线技术集成至板上、采用ZigBee或GSM方式的无线远程抄表系统、汽车使用蓝牙技术实现无波段通信、通过无线通信实现胎压监测、RFID技术的广泛使用、PC外设采用无线连接、工业依赖无线传感器监督和控制各种操作等等。

　　现有无线技术分类

　　回顾无线网络，我们可以看到无线技术大致可以归入：无线个人区域网络、局域、城域以及地区性区域网络。其中，无线广域网络还可以归入蜂窝技术的范畴。图1比较了不同网络所对应的范围，图2则比较了不同无线标准所对应的范围。

　　无线个人区域网络(WPAN)包含许多各种不同的技术，是无线家庭的核心。目前正广泛应用于解决家庭电缆过多的超宽带正是运用了这种技术中的UWB协议，通过它用户可以摆脱繁复的电缆，在家中任何地方自由地放置平板电视。ZigBee针对工业部门，可使HVAC、照明和传感器控制可以放置在任何地方而无需电缆。

　　无线局域网络(WLAN)是个人区域网络的扩展，主要技术是802.11，其中802.11a/b/g较为人们所熟知。

　　无线城域网络(WMAN)包含即将采用的WiMAX。802.16-2004包含两种定点标准，一种在11GHz以下，另一种视距标准扩展至66GHz。由于802.16e将漫游功能添加至WiMAX，因而可以预见，它将是一种非常有发展前途的技术。

　　无线区域网络(WRAN)的作用范围最为广泛。其中，802.22是一种正在开发的崭新标准，它可以在54～862MHz标准电视频道的频率范围内发挥作用。由于WRAN的范围可超过40km，802.22将极有可能为WiMAX提供支持。

　　未来无线技术迸发希望

　　如果用时间轴表示各种不同的标准，许多标准的演化过程将变得十分清晰，而新标准的开发正以前所未有的速度进行着，如图3所示。在2000年之前，并存的标准只有四五种，且生命力较长，而今天，这种情况已经完全颠覆。由于新标准如雨后春笋般出现，每个标准的生命周期被大大缩短。

　　以下列出一些正在研发阶段的新兴无线标准：

　　◆ OFDM(正交频分复用)——这一技术正逐渐普及，并且正在许多新标准中实现

　　◆ 4G蜂窝技术

　　◆ 认知无线电——作为802.22标准的一部分，这一技术可搜寻空频谱，以便在出现冲突或者通信流时使用，将通信流转移至其他未使用的频谱中

　　◆ Ad Hoc和传感器网络

　　◆ 软件无线电(Software Defined Radio，SDR)——SDR使用可重复配置的硬件，例如FPGA，使硬件可以适用于不断变换的网络要求

　　◆ 多输入多输出系统(MIMO)——在该系统中，使用多个天线以提高系统容量

　　◆ 超宽带(Ultra-Wideband，UWB)——在第一代设备上(3.1～4.8GHz)，每个通道可以使用完整的528MHz并以480Mbit/s的速率传输数据

　　并存标准挑战测试难度

　　在所有这些新旧标准同时出现和共存的情形下，设备生产商、测试工程师和设计师将面临诸多挑战。通常RF设备的购买周期是5～7年，但新标准和新技术的推出周期是每两年一轮，购买的RF设备将会很快过时。

　　以软件为核心的测试平台应对自如

　　面对这样的挑战，越来越多的公司正采用一种以软件为核心的平台，并配合模块化硬件，从而满足不断发展的技术需求。以软件为核心的平台可以帮助用户有能力在第一时间测试新标准，加快其产品或解决方案的上市时间;只要调整软件就可符合测试新标准的要求，具备极强的灵活性;对于工程师本人而言，可以在系统中加入自己的知识产权技术，获得技术上的主动权，技术将不再只是握在标准厂商或者机构手中。

　　美国国家仪器公司(National Instruments，NI)一直倡导“以软件为核心的测试测量架构”的概念，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年推出了基于PC的行业标准测试平台PXI。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，使用户可根据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新技术(包括无线标准)的必备工具。在以下两个案例中，将看到德州大学奥斯汀分校的研究人员使用这一技术在短短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测试1C2G RFID系统的成功方案。