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

　　实践之中见真知

　　MIMO-OFDM 4G系统原型设计

　　这是一个极具代表性的实例，说明通过该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，并且具有频谱效率高、硬件实施简单等优点，因此OFDM被视为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，现在已写入WLAN 802.11n以及WiMAX 802.16标准之中。业界广泛关注的第四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，研究人员们便可站在一个较高的起点上，进而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，并且为理论研究提供实际的验证。传统方式是采用昂贵的专用硬件，如此一来编程耗时，且很难维护。使用集成NI软件和无线产品后，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，从而使它成为测量和自动化系统的高性能、低成本运载平台。图4是PXI总线结构，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。

　　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(图5右上角)，您可以看到校园的两幅图片——上面一幅是原始的照片，下面一幅则是经过4G系统传输之后恢复的图片。此外，您还可以看到星座图和一些进行的测量。德州大学奥斯汀分校使用这一技术成功获得了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。

　　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新近推出的标准，其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、全球承认且部署费用更低廉的规范。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1，500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。采用这种算法以及扩频技术，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，该标准解决了阅读器间的干扰问题，开放空间UHF的读取距离可达10～20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32位。C1G2采用复杂的防冲突算法，大大提高阅读器在读取区域中一次性读取大量标签的能力。目前在大型超市购物结帐时，需要把商品一件件取出以便读取条码信息，在繁忙时段往往造成收银处的拥挤。如果采用C1G2技术，只要推车经过感应区域，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，这无疑是延迟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，中国一家工程类公司——上海聚星仪器率先开发出支持C1G2标准全部指令的测试设备。

　　如图6所示，该测试方案基于NI射频模块化仪器硬件。其中，中频处理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，该测试方案正在接受RFID标准化组织的验证。

　　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同一的平台来进行各种标准的测试，可轻松地满足不断变化的市场需求。这一方面使技术革新者可以不再受制于测试厂商的限制，另一方面又可帮助那些规模较小、但实力不俗的公司在快速发展的市场上具有较高的竞争力，成为市场先行者。