論軟件無線電產(chǎn)品的軟件無線電檢測方法

軟件無線電產(chǎn)品的軟件無線電檢測方法概覽軟件無線電技術因為其靈活性被廣泛用于無線通信產(chǎn)品和射頻檢測儀器。本文介紹了軟件無線電在射頻檢測儀器和射頻檢測方法上的應用。如果按照軟件無線電原理，將無線產(chǎn)品看作射頻前端+基帶電路+輔助電路的模塊構架，就可以用射頻參數(shù)檢測替代昂貴的通信功能檢測，從而提高生產(chǎn)者的市場競爭力。目錄引言軟件無線電在和測量儀器中的應用從通話測試到參數(shù)測試軟件無線電的無線測試系統(tǒng)示例結論

更多相關資源引言軟件定義的無線電技術是20世紀90年代初由美國人JoeMitola首先提出的[1]。他提出軟件定義的無線電(簡稱軟件無線電)就是由軟件進行信道調制解調的無線電。這樣的數(shù)字通信系統(tǒng)的少數(shù)射頻參數(shù)由硬件射頻前端決定，實際的通信協(xié)議主要由軟件定義。也就是說系統(tǒng)可以根據(jù)實際信道條件和用戶需求選擇適當?shù)木幋a和調制方式，實現(xiàn)自適應通信的能力。這個軟件定義無線電的理論為軍事通信帶來了接近無限的靈活性，所以醍醐灌頂?shù)耐ㄐ畔到y(tǒng)設計師們一開始就得到了高強度的研發(fā)資金投入。隨著20世紀末高性能中頻器件逐步商品化，主要是高速AD、DA和中頻處理器件的商品化，無線通信終端產(chǎn)品設計者和測試測量儀器設計者逐步沐浴到了軟件無線電的甘霖。由此催生成熟了軟件定義的射頻儀器和軟件定義的無線通信產(chǎn)品。軟件無線電在和測量儀器中的應用在無線通信領域，和他們的檢測設備不約而同地采用了軟件定義無線電的技術。圖1和圖2分別是典型的檢測系統(tǒng)和的原理框圖。軟件無線電給測試測量儀器和被測量的無線通信設備都帶來了靈活性。對儀器而言，通過調用不同的軟件就可以檢測不同通信協(xié)議的被測件。對通信設備而言，通過下載不同的軟件就可以用不同的通信協(xié)議通信。其中軟件可以有不同的承載平臺。軟件可以安裝在計算機硬盤或者閃盤上，可以下載到DSP或者FPGA上。對于，大多以后者形式運行。對于儀器，大多采用微軟-英特計算機平臺。圖1軟件無線電檢測典型系統(tǒng)原理框圖壤圖2駝電子典型結雀構原理框圖蛾在儀器方面贊，又分為封坐閉結構和開懼放結構兩種獵流派。封閉泥結構儀器提怎供一定數(shù)量灘協(xié)議的完整沙的無線測試負測量功能。休用戶通過調工用程控指令唇，如GPI洪B指令，就鹿可以完成對準被測件的各境項測試。儀慧器內部構架真對使用者不憤公開。協(xié)議凡擴展或測試賴功能擴展完立全依賴儀器褲供應商。這價個流派以安裝捷倫(Ag狐ilent天)和羅德施混瓦茨(Rh絕odea將ndSc青hwarz社)為代表，鐮儀器有著名役的8960跟和CMU2霜00。這類蔽使傳統(tǒng)的儀績器，在儀器群供應商內部響，它們是軟棚件定義的，搏對使用者，錘它們是預定拌義的。開放爽結構儀器建寇立在公開的輩標準總線結榆構上，各個翠儀器模塊(忍也稱模塊化正儀器)由公閣開的計算機槐函數(shù)控制。音儀器供應商當、第三方軟鼓件開發(fā)商或針者用戶自己諸開發(fā)的軟件矩通過調用這表些函數(shù)組合醒配合數(shù)字信職號處理和測劃試測量算法訂軟件，實現(xiàn)咳對被測件的輔各項測試。賣協(xié)議和測試擁功能的擴展曬可以由任何蓮具備能力的拋人開發(fā)。這夕個流派以美它國國家儀器雪(Nati濁onal億Instr影ument匆s)為代表饞，PXI儀抹器平臺就是啄它倡導的。犬

糊封閉式系統(tǒng)寶開放式系統(tǒng)懷代表儀器靠8960、圣CMU20聰0尼PXI平臺隸+模塊化儀美器門物理信號對祖用戶開放賀否食是外物理層測試劫支持膀支持抗模擬通話的繞信令測試籠支持渾一般不支持惠功能擴展赤不靈活調靈活伏射頻頻率擴紅展恭不可以弱可以費表1封閉進和開放結構盞通信檢測儀煉器對比滲目前，開放蔽式結構的總四線基本只有強PXI和V樸XI可選。詞由于這兩種飼總線不能夠娛支持許多無面線通信協(xié)議讀要求的納秒西級精度的應新答同步，又持因為開發(fā)信合令協(xié)議棧的京技術難度，侄在開放式系肝統(tǒng)上只見到咱WiFi、瞧藍牙、RF地ID等少數(shù)撿協(xié)議的信令波測試系統(tǒng)，匆至今沒有看糖到GSM、灑CDMA等遍常見協(xié)議的言模擬通話測雨試系統(tǒng)。對乓這點，可以證通過增強儀單器中頻實時廊處理能力來貞提供條件，軟也可以索性士取消信令測箏試來解決問拘題。前者源羞自測試測量握供應商，后繁者源自生產(chǎn)落廠。而今年哈來行業(yè)發(fā)展?jié)獾内厔荩瑢Х€(wěn)致信令測試育的減少或者窩取消成為生收產(chǎn)測試的基渠本要求。灣從通話測試遭到參數(shù)測試共模擬通話的光功能測試剖首先回顧一卸下傳統(tǒng)的手但機無線檢測撈。傳統(tǒng)上我括們使用一臺脅具有基站信覺令協(xié)議棧的哥射頻檢測儀千器。這臺儀慕器和被測設香備通過無線死協(xié)議的空中省接口建立模滋擬通話，在初模擬通話的率同時檢測手趁機的性能。述通常我們稱渡這種儀器為崇綜測儀。這桃里的空中接史口是通信協(xié)盛議中基站無污線收發(fā)機和擁終端(如手躁機)無線收味發(fā)機之間的褲一個界面，憂實際使用的燙時候是通過宰空氣，但檢閉測的時候也醬可以通過電掠纜聯(lián)接。這銀種使用綜測雕儀模擬通話增的檢測方法哈利用標準規(guī)羨定的協(xié)議指族令，使得射恩頻檢測和產(chǎn)郵品內部設計墻無關，可以渣適應特定協(xié)建議下任何廠蕉商設計和制僑造的移動終究端。模擬通士話的檢測方浮法壟斷了無嫁線測試行業(yè)場，直到最近善幾年，無線誕終端產(chǎn)品生納產(chǎn)廠的利潤味越來越難以皆支持這種測進試方法帶來勻的生產(chǎn)成本刪。燭測試測量儀梁器對生產(chǎn)成著本的壓力來逮自儀器折舊抄分攤到每一路臺被測件的掉成本。其中運儀器費用包籠括為了適應怎不同被測件滾協(xié)議必須的腹儀器升級費容用。假設各裝種儀器都有有接近的壽命更，生產(chǎn)成本爹就可以分解欣為三個主要熔因素，儀器伏價格、測試敗速度和升級吩費用。價格厘低、速度快料、升級費用送低，生產(chǎn)成徒本就低。搞20世紀末容，生產(chǎn)成本晃的控制是通移過儀器降價踩和測試流程揭并行化實現(xiàn)沿的。由于手款機生產(chǎn)量飛銷速上升，數(shù)欠萬美元的儀摸器不再是一醋臺兩臺地購鐘買，而是幾燒十上百地采舞購。所以綜充測儀的設計棋和制造成本估得以降低，狹導致實際售他價顯著降低源。另一方面列，射頻檢測偵流程也由一亭臺儀器對一跨臺被測件升守級為一臺儀汗器對2-4稿臺被測件，政使得被測件技啟動和非射籮頻檢測時間謊不占用綜測院儀時間。所熟以測試時間忌也得到減少雀。差然而，最近汪3-5年無廈線通信協(xié)議伸飛速發(fā)展。扯第三代(3涂G)通信已槍成現(xiàn)實，第揉三代(4G凳)通信呼之塊欲出。同時晶單臺終端集蓄成多個協(xié)議蕉也成為發(fā)展癥趨勢。一臺坐不僅僅魄要支持GS這M、EDG崇E、CDM模A還要支持傷WiFi和杜藍牙。支持宗第三代通信除協(xié)議的難還要兼容G淺SM和ED路GE。與此濱同時綜測儀鴨的升級似乎蟻到頭了，W浩iFi、藍散牙、WiM背ax等無線熟通信的檢測組需要另外購圍買無線檢測老儀器。一瞬衡間無線生產(chǎn)祖設備在3-渡5年間需要陰多少投資成透為了未知數(shù)銅。大規(guī)模的懸生產(chǎn)使不能輔建立在未知貧數(shù)上的，所顆以各個無線驅生產(chǎn)廠開始睬尋找鎖定生猾產(chǎn)成本的良燕策。簽圖在3綜測情儀檢測送原理框圖選射頻參數(shù)測買試興控制無線產(chǎn)譯品生產(chǎn)檢測侮成本的方法仇就是用射頻揉參數(shù)測試替郊代信令通話錦測試。從邏懲輯上講，就佳是把射頻檢提測和數(shù)字電得路檢測分離稿。對于軟件硬無線電產(chǎn)品秋，既然調制茄解調都是軟要件完成的，旁射頻檢測應反該只須要檢模測產(chǎn)品射頻練前端的參數(shù)望就可以了，蹲和協(xié)議信令代沒有關系。侍而數(shù)字電路鋸可以由軟件啟校驗和數(shù)字浴端口讀寫實軋現(xiàn)。技術上四射頻參數(shù)測廁試可以分為跡2類，射頻祥校準參數(shù)測僅試和射頻性珍能參數(shù)測試業(yè)。其中前者然測量被測件椒的發(fā)射功率澤控制參數(shù)、野接收靈敏度騰控制參數(shù)、返頻響均衡參像數(shù)等等和無嚇線終端收發(fā)宰控制相關的困參數(shù)。后者位測量被測件晨的發(fā)射頻譜累曲線、邊帶除響應、交調劇失真、雜散穴頻譜輻射、罵頻率準確度鐵等等和射頻攜前端質量相勿關的參數(shù)。徹實際上，射擴頻校準參數(shù)忘測試已經(jīng)在故生產(chǎn)廠存在品很多年了，懷然而直到近嗎幾年來性能蛇參數(shù)測試可獎以替代通話組測試才逐步劈成為業(yè)界共聲識。恒從測試方法愈來說，這是踐由功能檢測判向性能參數(shù)拔檢測的過渡確，也是由黑找箱測試向白瓣箱測試的過貓渡。從技術僻上講，是由罷設計結構封鏈閉向設計結壯構部分開放刪的過渡。從加測試原錄理框圖來看分，參數(shù)測試誼用數(shù)字通訊墳端口控制被盡測件，命令屢被測件進入惡特定的測試欣模式，從而持被測件可以搞發(fā)射測試信跨號，或者接錘收測試信號叮并將收到的默信號或信號倘參數(shù)通過通場訊端口發(fā)回鎖測試儀器。悲圖4是射睬頻參數(shù)測試窩的原理框圖疫，可以對比秀圖3，我諷們用數(shù)字端余口控制融(或其他無悼線通信設備撕)替代了空電中接口控制煩。其中數(shù)字檔端口往往是秒低電壓邏輯擁的串行通訊堤接口。參考宴表2，無默線終端的設灣計者必須向歲測試系統(tǒng)研回發(fā)工程師公捆開部分數(shù)字跪控制指令，彼并且將一部瀉分終端研發(fā)憶過程中的測貴試代碼整合桃為終端測試續(xù)模式軟件，僵使得生產(chǎn)檢寨測時可以下稅載到被測件租上運行。肢無線終端設測計者對測試錄指令的開放尊使得射頻參拳數(shù)測試成為跳可能，而軟怕件定義的射窩頻儀器突出僅的性能又對鉤參數(shù)測試起資到了推波助捏瀾的效果。怠這些以PX瓜I總線為代碌表平臺的模辯塊化儀器，像有時也被稱份作虛擬儀器媽或者合成儀霜器。模塊化梳的PXI射撈頻儀器共享河132M字滑節(jié)／秒的本蟲地總線，同柴時具備較強寇的觸發(fā)同步姨功能，所以務某些項目的俗測試可以成肚倍加速。過當去校準準是論幾十秒拼還是一二百舅秒，現(xiàn)在采蓮用新的校準三信號模式，攻校準一個G云SM通道的奔時間可以做葵到1秒以內大。菠圖要4企射頻參數(shù)檢豬測原理框圖座檢測內容素功能檢測配參數(shù)檢測巾所需儀器倒綜合測試儀婚頻譜儀、信灰號源、示波混器、萬用表壟等通用儀器包(模塊)切檢測方式心模擬撥號通京話過程匹通訊接口直言接控制抵速度弄測試速度慢狀測試速度快舒企業(yè)投資鈴儀器投資大議儀器投資小曬通訊接口毒通訊標準定蘭義通用接口或各設計惕時的自定義鉆接口水表悔2功能意檢測和參數(shù)克檢測的對比呈信號驚被測項深測量叫連續(xù)波音頻率準確度搞、IQ平衡傻度、載波抑沃制、本振洋抑制、鏡像暫抑制恰頻譜分析柄雙頻率連續(xù)享波腎IQ平衡度任、交調代頻譜分析前偽隨機序列傘調制悄占用帶寬、裝臨道抑制、伯調制質量逮頻譜分析醬適量分析歪信號籮被測項板測量儀器燕連續(xù)波砌信噪比、I牛Q平衡度、耕失真刻射頻連續(xù)波肉發(fā)生器頸雙頻率連續(xù)碌波脅IQ平衡度攀、失真、交漢調時射頻連續(xù)波陶發(fā)生器x2揭或矢量信勤號發(fā)生器負偽隨機序列肥調制錦調制質量、誰誤碼率、誤喘幀率揮矢量信號發(fā)購生器+敲數(shù)字誤碼檢胖測或矢逮量信號解調咬表4被僵測件接收性夾能參數(shù)測量偏信號和分析量軟件無線電雞的無線測試慰系統(tǒng)示例膨軟件無線電事構架的測試確系統(tǒng)早在2特003年就晝已應用于我臘國SCDM插A的生件產(chǎn)檢測，參跡見圖5。座典型的基于摟PXI的射摧頻檢測儀器蹤配置見圖漢6。經(jīng)過多富年發(fā)展，目套前在NI番PXI平臺單上，上海聚追星已經(jīng)實現(xiàn)椅了GSM、癢EDGE、倒CDMA、測WCDMA右、TD-S與CDMA、絹WiFi、駐BP機、G滋PS等多種心射頻協(xié)議的違檢測。部分叼示例程序界悄面如圖7背和圖8。粒NI公司計牌劃2023顏年推出基于妄PXI和P鄙XIe的新怖一代軟件無青線電模塊化橫儀器，這些跨模塊將在P畢XI和PX體Ie總線平柄臺上提供更棋大的射頻頻俊率范圍、更末寬的實時帶躲寬和更強的賞實時信號處嶄理能力，相馬信它們是值披得大家期待楚的通信檢測尖產(chǎn)品。文圖章5基于泉PXI軟件辣無線電平臺諒的SCDM京A生產(chǎn)檢測卷儀塵圖音6典型悉NI基于軟乳件無線電構散架的射頻檢猴測系統(tǒng)原理腦框圖耳圖栗7聚星勻儀器無線測久試工具包W稅iFi數(shù)據(jù)全組幀界面亞圖特8聚星打儀器無線測塑試工具包W菌iFi5挪4Mbps愁64QA賀MOFD椅M解調示例圈界面結論夢軟件無線電渾的理論由來復已久，基于錄軟件無線電濤構架的無線否終端和檢測杰儀器也已經(jīng)毫成為市場主猛流。然而由憲于技術保密雕等原因，大葛多數(shù)生產(chǎn)檢稍測，尤其是錫OEM生產(chǎn)測廠的檢測，冬依然沿用傳命統(tǒng)的模擬實票際通信信令井的功能檢測瞧。所幸在市慨場條件下，剩基于軟件無貼線電構架劃棍分界面的參慌數(shù)檢測依然倒孕育成型。返越來越多的抄