為不同無線通信標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)建同一的測試平臺

MIMO- OFDM結(jié)合了MIMO和OFDM的優(yōu)勢，可同時提升無線通信系統(tǒng)的速度、范圍和可靠性，現(xiàn)在已經(jīng)被寫入WLAN802.11n以及 WiMAX802.16標(biāo)準(zhǔn)之中。被業(yè)界廣泛關(guān)注的第4代移動通信的研究還處于初期階段，其基本功能、核心技術(shù)還處于構(gòu)想階段，MIMO-OFDM也是構(gòu)建4G系統(tǒng)的熱門方案之一。

德州大學(xué)奧斯汀分校（the University of Texas in Austin）開發(fā)了MIMO-OFDM 4G系統(tǒng)，在UT無線網(wǎng)絡(luò)和通信實(shí)驗(yàn)室Robert Heath教授的指導(dǎo)下，三名學(xué)生在6個星期內(nèi)設(shè)計了一個4G系統(tǒng)的原型。

該實(shí)驗(yàn)室之所以選擇基于軟件的模塊化測試平臺，是因?yàn)橥ㄟ^現(xiàn)成可用的NI RF矢量信號發(fā)生器、RF矢量信號分析儀、LabVIEW 軟件和調(diào)制解調(diào)工具包，研究人員們已經(jīng)站在一個很高的起點(diǎn)之上了，因此他們就可以專注于核心部分的開發(fā)。在完成設(shè)計工序的時候，需要為MIMO無線通信系統(tǒng)構(gòu)建原型，并且要為理論研究提供實(shí)際的驗(yàn)證。傳統(tǒng)的方式是要用到昂貴的專用硬件，這樣一來編程很費(fèi)時間，在研究室里也很難去維護(hù)。用了集成的NI軟件和無線產(chǎn)品，德州大學(xué)奧斯汀分校的研究人員就可以創(chuàng)建一個無線通信系統(tǒng)，包括調(diào)制、同步和均衡等各種要素。此外，該硬件也是完全可編程的，為新的開發(fā)和測試要求提供了便利。

這些研究人員所采用的硬件就是一種堅固的、基于PC的測量和自動化平臺——PXI。PXI結(jié)合了PCI的電氣總線特性與CompactPCI的堅固性、模塊化及 Eurocard機(jī)械封裝的特性，增加了專門的同步總線，并且PXI的控制器運(yùn)行Windows操作系統(tǒng)。這使它成為測量和自動化系統(tǒng)的高性能、低成本運(yùn)載平臺。PXI總線除了具有133MB/s的高速數(shù)據(jù)吞吐量外，還有精確的觸發(fā)總線、同步時鐘以及用于設(shè)備間數(shù)據(jù)傳輸?shù)谋镜乜偩€，從而大大提高了系統(tǒng)的性能。下圖是PXI的總線結(jié)構(gòu)。

基于軟件的模塊化測試平臺少不了一個靈活的軟件平臺。LabVIEW就是一個專門為工程師設(shè)計的圖形化編程語言。LabVIEW前面板可以通過用戶的自定義來顯示各種用戶界面，在這個案例中的前面板圖上，您可以看到校園的兩幅圖片——上面的一幅是原始的照片，下面的一幅則是經(jīng)過4G系統(tǒng)傳輸之后恢復(fù)的圖片。您還可以看到星座圖和進(jìn)行的一些測量。

德州大學(xué)奧斯汀分校使用這種集成了LabVIEW軟件和PXI硬件的技術(shù)成功獲得了4G解決方案，現(xiàn)在加州大學(xué)伯克利分校的相關(guān)人員也在使用相同的設(shè)備進(jìn)行類似的研究。

用戶解決方案2：C1G2 RFID標(biāo)簽測試方案

1 類、2代(C1G2)的RFID標(biāo)準(zhǔn)是國際RFID標(biāo)準(zhǔn)組織EPCglobal新近標(biāo)準(zhǔn)。這項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了運(yùn)行在超高頻(UHF)、即860～960MHz 頻率范圍內(nèi)的RFID標(biāo)簽和閱讀器之間的通信協(xié)議。C1G2提供了一種速度更快、更安全、全球承認(rèn)并且部署起來費(fèi)用更低廉的規(guī)范。至今，歐洲和北美已經(jīng)接受了這種標(biāo)準(zhǔn)。

C1G2 將美國的標(biāo)簽閱讀速度提高到大約每秒1500次，歐洲為每秒600次，如果使用目前技術(shù)，標(biāo)簽閱讀速度為100～300次。使用C1G2時，寫入速度是目前產(chǎn)品的兩倍。這種算法以及擴(kuò)頻技術(shù)的采用，使閱讀器在可接受距離和不同頻率上有選擇地與不同標(biāo)簽通信。此外，標(biāo)準(zhǔn)解決了閱讀器間的干擾問題，在開放空間，UHF的讀取距離可達(dá)10到20英尺。在保護(hù)標(biāo)簽信息和用戶隱私方面，C1G2包括口令保護(hù)讀訪問和永久鎖定內(nèi)存內(nèi)容的功能，并將口令的長度由8位增加到了32位。C1G2采用的是復(fù)雜的防沖突算法，它能大大提高閱讀器在讀取區(qū)域中一次讀取大量標(biāo)簽的能力。比如我們在大型超市購物結(jié)帳時，需要把商品一件件拿出來在讀取條碼信息，在繁忙的時段往往造成手銀處的擁擠。如果采用C1G2技術(shù)，只要把推車推過感應(yīng)區(qū)域，就可以完成推車內(nèi)所有商品信息的讀取，這個過程可能只需要難以置信的一秒鐘！

C1G2 標(biāo)準(zhǔn)RFID帶來了眾多的優(yōu)點(diǎn)的同時，也給生產(chǎn)廠商在標(biāo)準(zhǔn)化測試時出了難題。由于標(biāo)準(zhǔn)較新且協(xié)議復(fù)雜，對測試設(shè)備的性能要求很高，特別是RF實(shí)時應(yīng)答能力，對于生產(chǎn)RFID產(chǎn)品的半導(dǎo)體生產(chǎn)廠商來說，這無疑是推延產(chǎn)品問世的一大障礙。當(dāng)各大公司尚未在市場上推出測試解決方案的時候，中國的一家工程類公司 ——上海聚星儀器, 開發(fā)出了全球首個支持C1G2標(biāo)準(zhǔn)全部指令的測試設(shè)備。

此測試方案基于NI 射頻模塊化儀器硬件，其中中頻處理的硬件為內(nèi)嵌強(qiáng)大運(yùn)算能力的FPGA的軟件無線電平臺NI RF RIO（Reconfigurable I/O），軟件基于LabVIEW圖形化編程環(huán)境實(shí)現(xiàn)，每次RFID標(biāo)簽的應(yīng)答通信時間可在400-500微秒內(nèi)完成。目前，此測試方案正在接收RFID 標(biāo)準(zhǔn)化組織的驗(yàn)證。

綜上所述，面對著市場上出現(xiàn)越來越多的無線應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，以軟件為核心的測試平臺采用高性能的模塊化硬件和靈活的軟件平臺，為工程師們提供一個同一的平臺來進(jìn)行這些標(biāo)準(zhǔn)的測試，并且可以輕松地滿足不斷變化的市場需求。這一方面使技術(shù)革新者可以不再受制于測試廠商的限制，另一方面也幫助那些規(guī)模較小、但是實(shí)力不俗的公司在這個快速發(fā)展的市場上具有較高的競爭力，成為市場先行者。