增強符號識別的通信測試設(shè)備

從事無線系統(tǒng)開發(fā)的設(shè)計工程師面臨到一個不斷變化的問題：在 3G/4G 蜂窩、WiMax、Wi-Fi 和超寬帶（ultrawideband ，UWB）應(yīng)用中，有著一種朝新的、更復(fù)雜標準發(fā)展的恒定過程。開發(fā)工作要與標準發(fā)展過程同步進行，特別是在芯片級。測試設(shè)備公司仍在尋找一些方法，提供可以讓開發(fā)持續(xù)下去的產(chǎn)品。越來越多的測試工具在 PHY（物理）層和較高層網(wǎng)絡(luò)棧中就包含了特定標準的（standards-specific）能力。看看一些樣品工具及使用情景可能有助于您的下一個設(shè)計項目，無論您的工作是采用某種無線標準，還是一個工業(yè)/科學(xué)/醫(yī)療頻段（industrial/scientific/medical，ISM）中的定制計劃，或是采用有線連接的。

從測試設(shè)備廠商的角度來看，挑戰(zhàn)集中在對市場的預(yù)期上。Agilent 公司 WiMax 項目經(jīng)理 Jennifer Stark 指出了三個不變的趨勢。她說：“技術(shù)正朝向更高頻率、更高帶寬和更復(fù)雜的調(diào)制方法發(fā)展。”

顯然地，更復(fù)雜調(diào)制方法帶來更加棘手的測試，因為最有效的測試設(shè)備包括了實時處理調(diào)制方法的能力?；鶐В╞aseband） IC 方面現(xiàn)在可提供的數(shù)字處理能力越來越多，使得調(diào)制方法的進步成為可能。但在基帶IC 中實現(xiàn)的東西并無法為測試設(shè)備公司帶來任何慰藉。隨著標準朝目標的發(fā)展，測試供貨商要用 DSP、FPGA 與軟件的一種組合，來對某一通信鏈接的傳輸和接收端進行基礎(chǔ)性的模型建立。事實上，多數(shù)測試公司認為他們的每種儀器差不多都必須過度設(shè)計（overdesign），這樣才能為新興標準留下一點空間。

Rohde Schwarz 產(chǎn)品營銷經(jīng)理 Justin Panzer 表示：“在一個設(shè)計環(huán)境中，工程師嘗試用測試設(shè)備來模擬一個真實世界的環(huán)境。”但問題又來了，如何模擬一個處于不斷變化中的技術(shù)？Panzer 指出，一個標準一般都是建立在其它標準之上。他以新興的長期演進仿真（long-term-emulation，LTE）標準作為一個例子。第三代合作伙伴項目（Third Generation Partnership Project，3GPP）正在開發(fā) LTE，使之成為全球行動通訊系統(tǒng)（global-system-for-mobile，GSM）系列蜂窩通信標準中的 3.5G 或 4G 之后繼技術(shù)。Panzer 表示：“你會看到（LTE）與 WiMax 有大量的相似之處”。顯然地，LTE 采用了 WiMax 所使用的正交分頻多任務(wù)（orthogonal-frequency-division-multiplexing，OFDM）和OFDM-接入（OFDM-access）調(diào)制的方法，但頻段與通道不同。大多數(shù)觀察家認為， LTE 部署至少還要兩年，但芯片設(shè)計已經(jīng)上路（參考文獻 1）。

軍用的方法

Agilent 公司的 Stark 說：“在商用世界中嘗試的大多數(shù)事情都已在軍事領(lǐng)域試過。”她表示，軍用的區(qū)域多點分散服務(wù)（local-multipoint-distribution-service，LMDS）和多通道多點分散服務(wù)（multichannel-multipoint-distribution-service ，MMDS）系統(tǒng)就是固定 WiMax的前身。但 Stark 補充表示：“Mobile WiMax是一種以固定 WiMax為基礎(chǔ)的龐然巨物。”Mobile WiMax 要求各基地臺可以交換客戶行動時的呼叫（call）。但一個Mobile WiMax 系統(tǒng)不能采用固網(wǎng)客戶開發(fā)時的那些通道假設(shè)。

所有測試公司都會在某種程度上參與標準團體，這樣就可享有決策方向形成的某種透明度，甚至對其發(fā)揮影響力。Azimuth Systems的高級營銷總監(jiān) Graham Celine 說：“有時你可能會看到一些標準化團體要經(jīng)過兩年、三年甚至四年才能推出來。”他還指出分裂性的（disruptive）標準也會出現(xiàn)。例如針對 700 MHz 頻譜的標準，聯(lián)邦通信委員會（FCC）于 2 月在美國舉辦拍賣。電視廣播商即將騰出此一頻段。最高投標者可能會在未來幾年內(nèi)影響美國寬帶發(fā)展史的進程。Celine 表示：“贏家沒確定前，沒有人知道。”WiMax 的情況可以作為測試公司影響標準的一個例子。Tektronix 通信業(yè)務(wù)部高級營銷經(jīng)理 Antonio Policek 表示，Tektronix 影響了基地臺設(shè)計中的一個測量埠（metering port）的內(nèi)容。該公司在基帶級（baseband stage）的輸出上實現(xiàn)了測量埠，讓一臺協(xié)議分析儀來從事數(shù)據(jù)的收集，而不需要在儀器中加裝RF 接收機。測試公司似乎主要是在尋求確保標準是可測試的。Celine 表示：“Azimuth 希望確保測試模型是有意義的，并可以在儀器中以合理的價格實現(xiàn)。”

無線系統(tǒng)的模型建立

讓人驚訝的是，在一座開發(fā)實驗室中，用現(xiàn)代測試設(shè)備建立一個無線通信系統(tǒng)模型竟是如此的簡單。例如，National Instruments 提供一系列采用用于儀器之周邊部件互聯(lián)擴充PXI（peripheral-component-interconnect-extensions-for-instrumentation，PXI）和PCI Express 儀器擴充（PCI Express-extensions-for-instrumentation ，PXIe）外形尺寸的 RF 信號產(chǎn)生器和分析儀產(chǎn)品，它們基本上是 PCI 和 PCIe（PCI Express）的加強版（ruggedized version）。你幾乎可以在任何一臺裝有這些硬件模塊的 PC 上，用該公司運行在 LabView 繪圖開發(fā)環(huán)境上的 Modulation Toolkit 軟件，就可以對一個蜂窩系統(tǒng)進行完整的模型建立。圖 1 表示了一個 16-QAM（quadrature-amplitude-modulation，正交振幅調(diào)幅法）系統(tǒng)的符號星座圖（symbol constellation）和 3D 眼圖。

很多案例可以用來說明 National Instruments 工具的使用。例如，參考文獻 2 中描述了一個德州大學(xué)與 Drexel 大學(xué)的聯(lián)合發(fā)展計劃，主要是為多輸入/多輸出（multiple-input/multiple-output，MIMO）系統(tǒng)建立模型。德州大學(xué)亦在 2003 年用 LabView 為早期 的iMax 系統(tǒng)建立模型。

National Instruments 模塊化的產(chǎn)品也使這些工具適用于現(xiàn)場工作?，F(xiàn)場記錄 RF 能量是設(shè)計工程師在實驗室進行產(chǎn)品測試時的常見工作。因此很難綜合地（synthetically）建立一種符合現(xiàn)場實際情況的不同環(huán)境。National Instruments 的產(chǎn)品經(jīng)理 David Hall 指出，你可以在某個有硬盤的系統(tǒng)中，使用該公司的一種向量信號分析儀（vector-signal analyzer，VSA），記錄下五個小時的實際環(huán)境，以便在后來在實驗室內(nèi)進行回放。

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