虛擬儀器創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室方案-通信

NationalInstruments虛擬儀器創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)中心建設(shè)方案美國(guó)國(guó)家儀器（中國(guó)）有限公司上海，浦東新區(qū)，張東路1387號(hào)美國(guó)國(guó)家儀器（中國(guó)）有限公司上海，浦東新區(qū)，張東路1387號(hào)張江集電港二期45幢,201203862150509800/china目錄目錄 1概要 2NationalInstruments公司簡(jiǎn)介 2NI平臺(tái)的優(yōu)勢(shì) 3通信原理創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室建設(shè)背景 6方案簡(jiǎn)介 7實(shí)驗(yàn)室硬件設(shè)備/軟件配置 7已有資源和案例介紹 12通信原理\無(wú)線通信 12科研項(xiàng)目（典型案例參考） 20虛擬儀器創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室—支持說(shuō)明 25基于項(xiàng)目的學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)及競(jìng)賽 30學(xué)生創(chuàng)新競(jìng)賽 34LabVIEW高校俱樂(lè)部 37LabVIEW畢業(yè)論文競(jìng)賽 38附NI與中國(guó)高校合作實(shí)驗(yàn)室部分列表 39

概要美國(guó)國(guó)家儀器公司（NationalInstruments）為高校教學(xué)及工程實(shí)踐實(shí)驗(yàn)室建設(shè)提供富有創(chuàng)新性的解決方案，基于虛擬儀器創(chuàng)新實(shí)踐平臺(tái)可覆蓋電子電路、信號(hào)處理、通信、無(wú)線通信、測(cè)試測(cè)量、自動(dòng)控制、物理、生物醫(yī)學(xué)等多門專業(yè)課程的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)需求。NI實(shí)驗(yàn)平臺(tái)支持教師根據(jù)教學(xué)實(shí)驗(yàn)具體需求開發(fā)相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，同時(shí)也適合學(xué)生進(jìn)行各種設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)或開展基于項(xiàng)目的學(xué)生科技創(chuàng)新活動(dòng)，提高學(xué)生的綜合設(shè)計(jì)和創(chuàng)新能力。NI平臺(tái)專業(yè)的技術(shù)支持團(tuán)隊(duì)可為高校教師提供完善的技術(shù)支持服務(wù)，同時(shí)NI高校市場(chǎng)部已和國(guó)內(nèi)知名高校合作針對(duì)許多課程開發(fā)了完善的教學(xué)和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容資源，從而使教師使用NI平臺(tái)開展教學(xué)工作更加便利。NationalInstruments公司簡(jiǎn)介美國(guó)國(guó)家儀器有限公司（NationalInstruments，簡(jiǎn)稱NI）是世界著名的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集和虛擬儀器系統(tǒng)的專業(yè)廠家，致力于為測(cè)試測(cè)量、自動(dòng)化、通信、嵌入式應(yīng)用等領(lǐng)域的工程師和科學(xué)家們帶來(lái)革命性的理念，從“虛擬儀器技術(shù)”提升到“圖形化系統(tǒng)設(shè)計(jì)”，幫助他們實(shí)現(xiàn)更高效和優(yōu)化的設(shè)計(jì)、原型到發(fā)布。NI為遍布全球各地的30000家不同的客戶提供現(xiàn)成即用的軟件（如NILabVIEW圖形化開發(fā)平臺(tái)），和高性價(jià)比的模塊化硬件。NI總部設(shè)在美國(guó)德克薩斯州的奧斯汀，在近40個(gè)國(guó)家和地區(qū)設(shè)有分支機(jī)構(gòu)。在過(guò)去連續(xù)15年里，NI被《財(cái)富》雜志評(píng)選為“全美最適合工作的100家公司之一”。NI平臺(tái)的優(yōu)勢(shì)NI平臺(tái)適用于測(cè)試、通信、控制和嵌入式設(shè)計(jì)等多個(gè)領(lǐng)域，基于虛擬儀器平臺(tái)不僅可完成多門課程實(shí)驗(yàn)，而且能提供面向設(shè)計(jì)、原型、發(fā)布應(yīng)用的統(tǒng)一平臺(tái)，可以完成從原型設(shè)計(jì)到系統(tǒng)部署之間的所有工作，從而將教學(xué)與科研、理論知識(shí)與實(shí)際工業(yè)應(yīng)用無(wú)縫銜接。這不僅可使學(xué)生在學(xué)校實(shí)驗(yàn)室就接觸到工業(yè)界所通用的先進(jìn)系統(tǒng)構(gòu)建方式和技術(shù)手段，使實(shí)際動(dòng)手能力、創(chuàng)新能力和進(jìn)行系統(tǒng)級(jí)設(shè)計(jì)的能力得到鍛煉，而且對(duì)于從事科研項(xiàng)目的教師和研究生來(lái)說(shuō)，也可以提高項(xiàng)目開發(fā)和驗(yàn)證的效率。NI始終致力于提供業(yè)界最先進(jìn)的軟件和硬件，并通過(guò)專業(yè)的服務(wù)、支持和解決方案，助科學(xué)家和工程師一臂之力。A. 領(lǐng)先的技術(shù)早在八十年代，隨著金牌產(chǎn)品NILabVIEW的誕生，NI提出“軟件就是儀器”的口號(hào)，開辟了“虛擬儀器”的嶄新測(cè)量概念。25年以來(lái)，NI不斷致力于開發(fā)基于計(jì)算機(jī)的測(cè)試測(cè)量與自動(dòng)化平臺(tái)。長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)展目標(biāo)保證NI的產(chǎn)品具有長(zhǎng)期的兼容性，并享有完善的技術(shù)支持。B. 廣泛的應(yīng)用目前，NI共提供500多款軟硬件產(chǎn)品，應(yīng)用遍布電子、機(jī)械、通信、物理、汽車制造、國(guó)防、生物、醫(yī)藥、化工、科研、教育等各個(gè)行業(yè)領(lǐng)域。從歐洲核子研究組織（CERN）世界第一大粒子加速器控制、德國(guó)的機(jī)械狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷、日本的Honda汽車測(cè)試、丹麥的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組仿真與實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、澳洲的心臟起搏器設(shè)計(jì)/驗(yàn)證,到英國(guó)電信電話線路性能測(cè)試以及我國(guó)“三網(wǎng)合一”技術(shù)的開發(fā)驗(yàn)證，全世界數(shù)以萬(wàn)計(jì)的工程師和科學(xué)家們都在使用NI的產(chǎn)品達(dá)到他們共同的目的——更快、更好、更經(jīng)濟(jì)。C. 最佳的產(chǎn)品NI的圖形化測(cè)量程序開發(fā)環(huán)境（LabVIEW）、GPIB接口卡、PXI模塊化儀器系統(tǒng)、插入式數(shù)據(jù)采集卡、模塊化緊湊型嵌入式測(cè)控平臺(tái)、測(cè)試執(zhí)行管理軟件等產(chǎn)品在全球測(cè)量行業(yè)內(nèi)首屈一指。而LabVIEW、TestStand更曾榮獲美國(guó)測(cè)量行業(yè)久負(fù)盛名的“年度最佳產(chǎn)品”大獎(jiǎng)。D. 龐大的用戶群NI擁有龐大的用戶群體——僅在2001年度，全球就有超過(guò)24,000家公司從NI購(gòu)買了產(chǎn)品。用戶的智慧結(jié)合NI先進(jìn)、優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品，造就了無(wú)數(shù)成功的測(cè)試測(cè)量方案。借助商業(yè)化的計(jì)算機(jī)平臺(tái)，用戶僅以傳統(tǒng)測(cè)試測(cè)量系統(tǒng)一半乃至十分之一的成本，便可獲得與之相同或更出色的功能。學(xué)生在本科或研究生階段接觸這些在工業(yè)界廣為采用的系統(tǒng)構(gòu)建方式，并學(xué)習(xí)相關(guān)的開發(fā)技術(shù)，對(duì)其今后從事科學(xué)研究或?qū)嶋H工作都大有裨益。NI在工業(yè)界的部分用戶列表E. 全面的售后服務(wù)和專業(yè)的技術(shù)支持現(xiàn)在，在中國(guó)，也已經(jīng)有越來(lái)越多的科學(xué)工程技術(shù)人員開始了解、應(yīng)用NI產(chǎn)品。NI的用戶數(shù)以千計(jì)，大到著名的手機(jī)廠商，小到只有三兩個(gè)成員的私人企業(yè)，都已在積極采納NI的技術(shù)。位于上海的中國(guó)分公司總部提供全面、周到的銷售服務(wù)與專業(yè)的技術(shù)咨詢、售后產(chǎn)品支持以及客戶培訓(xùn)。結(jié)合美國(guó)十佳技術(shù)支持網(wǎng)站的豐富參考信息，您可以很快熟悉NI的產(chǎn)品并將其使用到您的工作中。隨著本地用戶群的不斷壯大，NI在全國(guó)各主要城市都有常駐的技術(shù)工程師，我們力求提供更加完善的服務(wù)。F.與國(guó)內(nèi)外教育界建立緊密合作關(guān)系NI致力于與國(guó)內(nèi)外各高校建立長(zhǎng)期合作關(guān)系，為國(guó)內(nèi)外高校提供一個(gè)長(zhǎng)期的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)交流和資源共享平臺(tái)。與此同時(shí)，在過(guò)去十年中NI中國(guó)高校市場(chǎng)部已和國(guó)內(nèi)知名高校合作，針對(duì)一系列課程開發(fā)出適合國(guó)內(nèi)教學(xué)大綱的教學(xué)實(shí)驗(yàn)資源。今后這些資源還將得到不斷完善和擴(kuò)展，為高校教師提供與課程結(jié)合更緊密、更強(qiáng)調(diào)專業(yè)性與實(shí)踐性的課件與實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書等資源作為參考。NI與全球著名高校建立長(zhǎng)期合作關(guān)系通信原理創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室建設(shè)背景通信原理一直是通信與信息系統(tǒng)相關(guān)專業(yè)最重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程，新技術(shù)、新理論、新概念和新體系不斷涌出的現(xiàn)象對(duì)人才培養(yǎng)提出更高要求。為了緊跟通信技術(shù)快速變革的發(fā)展腳步，順應(yīng)中國(guó)高等教育教學(xué)改革的深入，迫切需要在通信原理授課中引入更為靈活的教學(xué)平臺(tái)，不斷強(qiáng)化動(dòng)手實(shí)驗(yàn)與項(xiàng)目實(shí)踐，以期在加深學(xué)生理論理解的同時(shí)，提高學(xué)生的創(chuàng)新、動(dòng)手與工程實(shí)踐能力。目前很多高校通信原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)基于傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)箱，一方面無(wú)法完成真實(shí)通信鏈路的完整搭建，限制學(xué)生對(duì)通信系統(tǒng)的整體認(rèn)識(shí)，另一方面驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)平臺(tái)限制學(xué)生創(chuàng)新、工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)。而傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)箱基于硬件模塊化設(shè)計(jì)，也無(wú)法順應(yīng)通信技術(shù)的快速變革調(diào)整試驗(yàn)內(nèi)容。理論理論設(shè)計(jì)原型實(shí)現(xiàn)課堂教學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)原型項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)通用軟件無(wú)線電教學(xué)架構(gòu)基于工業(yè)界主流的通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)理念，相比傳統(tǒng)通信原理實(shí)驗(yàn)箱，軟件無(wú)線電平臺(tái)系統(tǒng)級(jí)體系化實(shí)現(xiàn)使學(xué)生對(duì)于整體通信鏈路的有了更感性的認(rèn)識(shí)。軟件無(wú)線電平臺(tái)靈活的設(shè)計(jì)可以緊跟通信新技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，有利于跨平臺(tái)跨專業(yè)合作和創(chuàng)新。軟件無(wú)線電平臺(tái)支持學(xué)生更多自主設(shè)計(jì)和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)，有助于學(xué)生工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。國(guó)內(nèi)北京郵電大學(xué)、上海交通大學(xué)、東南大學(xué)、西安電子科技大學(xué)、北京交通大學(xué)、北京理工大學(xué)等高校早已將軟件無(wú)線電平臺(tái)引入通信類實(shí)驗(yàn)教學(xué)，幫助學(xué)生加強(qiáng)通信鏈路認(rèn)識(shí)的同時(shí)，學(xué)生自主設(shè)計(jì)和創(chuàng)新實(shí)踐能力都得到了很好的培養(yǎng)。方案簡(jiǎn)介該建設(shè)方案旨在為XX大學(xué)信息工程學(xué)院提供技術(shù)領(lǐng)先、性能優(yōu)異的通用軟件無(wú)線電平臺(tái)，基于該建設(shè)方案構(gòu)建的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)中心，能夠：輔助老師/學(xué)生完成通信原理、移動(dòng)通信、無(wú)線通信等相關(guān)專業(yè)課、選修課的教學(xué)和實(shí)驗(yàn)；輔助老師和學(xué)生加速通信系統(tǒng)原型設(shè)計(jì)，例如基于LabVIEW通信應(yīng)用架構(gòu)完成LTE-TDD、802.11物理層及MAC層設(shè)計(jì)開發(fā)；支持學(xué)生設(shè)計(jì)綜合型實(shí)驗(yàn)、研究創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)教學(xué)和學(xué)習(xí)，培養(yǎng)系統(tǒng)級(jí)設(shè)計(jì)的能力，增強(qiáng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)和創(chuàng)新意識(shí)。學(xué)生可以參加全國(guó)虛擬儀器大賽、挑戰(zhàn)杯比賽等，完成具有應(yīng)用背景的創(chuàng)新項(xiàng)目，培養(yǎng)實(shí)際解決問(wèn)題的能力。方案在滿足老師/學(xué)生創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)與工程實(shí)踐基礎(chǔ)上，NI會(huì)為學(xué)校提供行業(yè)前沿應(yīng)用分享，配合開展相關(guān)專業(yè)和專題培訓(xùn)，從而將教學(xué)與科研、理論知識(shí)與實(shí)際工業(yè)應(yīng)用無(wú)縫銜接。實(shí)驗(yàn)室硬件設(shè)備/軟件配置本方案設(shè)備部分主要包含LabVIEW院校使用權(quán)軟件、LabVIEW通信應(yīng)用架構(gòu)、通用軟件無(wú)線電平臺(tái)（USRP）、PXI高性能科研平臺(tái)等。課程及應(yīng)用如下：核心平臺(tái)介紹A.NI-USRP軟件無(wú)線電平臺(tái)NIUSRP是一個(gè)通用的軟件無(wú)線電仿真教學(xué)平臺(tái)，通過(guò)普通以太網(wǎng)線連接PC，結(jié)合LabVIEW軟件即可實(shí)現(xiàn)自定義的編碼解碼、調(diào)制解調(diào)、上下變頻、脈沖成型等功能，適用于通信原理、數(shù)字通信等一系列信息專業(yè)的課程實(shí)驗(yàn)，同時(shí)也可以基于USRP開展一定的學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目和研究工作，包括建立無(wú)線通信系統(tǒng)原型、進(jìn)行算法驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)等。NIUSRP以相對(duì)較低的成本為通信專業(yè)的師生提供了一個(gè)靈活的軟件無(wú)線電學(xué)習(xí)與驗(yàn)證平臺(tái)，通過(guò)從仿真向真實(shí)射頻信號(hào)的過(guò)渡，既可提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，也使學(xué)生對(duì)專業(yè)知識(shí)概念領(lǐng)會(huì)地更加深刻。兩種型號(hào)可選：可調(diào)諧的RF收發(fā)器分別可選50MHz至2.2GHz中心頻率，或2.4GHz/5.8GHz中心頻率，適應(yīng)FM、移動(dòng)通信、802.11a/b/g/n、GPS及藍(lán)牙等多種應(yīng)用頻段；高達(dá)20MS/s基帶I/Q數(shù)據(jù)流，可在PC機(jī)軟件上進(jìn)行信號(hào)處理（編解碼、基帶調(diào)制解調(diào)等）；國(guó)外知名大學(xué)的現(xiàn)成教學(xué)資源（實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書等）；支持研究性學(xué)習(xí)，例如2x2MIMO，射頻信號(hào)記錄與回放，信號(hào)頻譜分析等。實(shí)驗(yàn)室建議配置：NIUSRP（1-2名學(xué)生一組進(jìn)行小班實(shí)驗(yàn)，USRP可選型號(hào)為2920或2921，分別對(duì)應(yīng)50MHz-2.2GHz頻段以及2.4GHz/5.8GHz頻段）關(guān)于NIUSRP的更多信息和資源請(qǐng)?jiān)L問(wèn)/usrpB.NI-USRP-RIO軟件無(wú)線電平臺(tái)USRPRIO軟件無(wú)線電包含了一個(gè)2X2MIMO集成收發(fā)儀和用于提高基帶處理速度的高性能XilinxKintex-7FPGA，所有的這些硬件均封裝在一個(gè)0.5U的機(jī)架安裝式外殼內(nèi)。它將主機(jī)控制器通過(guò)PCIExpressx4總線連接到系統(tǒng)控制器，為臺(tái)式電腦或者PXIExpress主機(jī)提供高達(dá)800MB/s的數(shù)據(jù)傳輸速度（或是通過(guò)ExpressCard為筆記本電腦提供200MB/s的速度）。圖2提供了USRPRIO硬件的程序框圖概覽。USRPRIO基于LabVIEW可重配置I/O(RIO)架構(gòu)，結(jié)合了開放的LabVIEW系統(tǒng)設(shè)計(jì)軟件和高性能的硬件模塊，從而大大簡(jiǎn)化了開發(fā)。高度的軟硬件集成降低了系統(tǒng)集成的難度，這對(duì)于如此規(guī)模的系統(tǒng)來(lái)說(shuō)具有重要意義，使得研發(fā)人員可以集中更多的精力在研發(fā)上。盡管整個(gè)NI應(yīng)用程序框架軟件都是基于LabVIEW開發(fā)的，但LabVIEW可以集成.m腳本文件、ANSIC/C++及HDL等其他編程設(shè)計(jì)語(yǔ)言的IP，通過(guò)代碼重用來(lái)提高開發(fā)效率。

C.PXI高性能科研平臺(tái)NIPXI軟件無(wú)線電平臺(tái)是一個(gè)模塊化的開放平臺(tái)，可通過(guò)軟件定義的方式對(duì)系統(tǒng)的參數(shù)（如載波頻率、I/Q速率）進(jìn)行配置，并可通過(guò)圖形化的LabVIEW編程對(duì)FPGA和處理器上的算法進(jìn)行自定義開發(fā)，為科研工作者進(jìn)行射頻、微波和無(wú)線應(yīng)用的開發(fā)和驗(yàn)證測(cè)試帶來(lái)便利，大大加速了相關(guān)系統(tǒng)的硬件實(shí)現(xiàn)，并可快速對(duì)創(chuàng)新算法進(jìn)行實(shí)際驗(yàn)證。NIPXI軟件無(wú)線電平臺(tái)采用了眾多關(guān)鍵技術(shù)，如現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列（FPGA），多核CPU和高性能的RF元件，擁有業(yè)界領(lǐng)先的數(shù)據(jù)傳輸速度和靈活性，從而提供了高效、高性價(jià)比的軟件無(wú)線電系統(tǒng)開發(fā)和原型驗(yàn)證平臺(tái)。目前基于NIPXI平臺(tái)的射頻應(yīng)用模塊包括多種型號(hào)的上變頻器、下變頻器、中頻采樣單元、中頻信號(hào)發(fā)生器、本振單元、帶有可編程FPGA的中頻收發(fā)及處理單元、獨(dú)立的FPGA處理單元、集成可編程FPGA的射頻收發(fā)單元、射頻開關(guān)、矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀模塊、衰減器、放大器等。由于基于NIPXI平臺(tái)的軟件無(wú)線電系統(tǒng)可基于模塊化硬件搭建，而且可以基于圖形化軟件快速編程開發(fā)，因此可大大縮短項(xiàng)目開發(fā)周期，加速了算法從理論到驗(yàn)證和實(shí)現(xiàn)的過(guò)程。NI特有的多通道RF通道同步技術(shù)可保證高度的相位相干性，對(duì)于MIMO、天線陣列等方向的系統(tǒng)性能非常關(guān)鍵，因此NI平臺(tái)用于許多前沿的通信和射頻技術(shù)的研究項(xiàng)目及系統(tǒng)樣機(jī)實(shí)現(xiàn)。此外，模塊化的平臺(tái)也為拔尖學(xué)生的創(chuàng)新工作提供了良好平臺(tái)，每年都有高校學(xué)生結(jié)合畢業(yè)設(shè)計(jì)、競(jìng)賽等機(jī)會(huì)基于NIPXI平臺(tái)實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新射頻應(yīng)用?？稍L問(wèn)/rf了解NIPXI軟件無(wú)線電平臺(tái)的更多信息。D.LabVIEW軟件NILabVIEW所特有的圖形化編程方式可以大大加速工程應(yīng)用的開發(fā)效率。20多年來(lái)，全球的工程師和科學(xué)家一直依靠LabVIEW滿足他們特定的應(yīng)用需求。由于應(yīng)用各不相同，NILabVIEW圖形化開發(fā)環(huán)境附帶不同的可選模塊，這讓用戶能夠更輕松地實(shí)現(xiàn)專業(yè)應(yīng)用。在實(shí)驗(yàn)室建設(shè)中，教師既可以利用LabVIEW為學(xué)生開發(fā)專業(yè)的實(shí)驗(yàn)程序和界面，學(xué)生只需應(yīng)用這些程序驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)果；或者亦可以讓學(xué)生基于LabVIEW完成設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)（LabVIEW本身就是很多高校工科專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)的重要內(nèi)容），使學(xué)生進(jìn)一步加深對(duì)專業(yè)知識(shí)的理解，同時(shí)掌握LabVIEW這種在工業(yè)界所廣泛采用的開發(fā)工具軟件。簡(jiǎn)單易用的圖形化開發(fā)環(huán)境與各種硬件緊密集成（無(wú)縫支持對(duì)USRP、MyDAQ等硬件的開發(fā)）快速用戶界面開發(fā)內(nèi)置超過(guò)1000種信號(hào)處理、分析和數(shù)學(xué)函數(shù)實(shí)驗(yàn)室建議配置：LabVIEW院校使用權(quán)包含各種教學(xué)常用的工具包（如調(diào)制解調(diào)工具包、信號(hào)處理工具包、濾波器設(shè)計(jì)工具包等；50人使用權(quán)限）。E.LabVIEWCommunications應(yīng)用架構(gòu)LTE和802.11應(yīng)用架構(gòu)包含于LabVIEWCommunications系統(tǒng)設(shè)計(jì)套件(簡(jiǎn)稱LabVIEWCommunications)，提供立即可用、便于修改且基于LTE和802.11無(wú)線標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)時(shí)物理層(PHY)參考設(shè)計(jì)。這個(gè)應(yīng)用架構(gòu)提供了良好的開發(fā)起點(diǎn)來(lái)幫助研究人員找到改良LTE和802.11標(biāo)準(zhǔn)的方式。其中一些研究包括探索全新的算法和架構(gòu)來(lái)支持大幅增長(zhǎng)的端點(diǎn)數(shù)量、發(fā)明新波形來(lái)調(diào)制/解調(diào)信號(hào)或?qū)ふ胰碌亩嗵炀€架構(gòu)來(lái)充分利用無(wú)線媒介的自由度。LTE和802.11參考架構(gòu)包含了使用LabVIEWCommunications開發(fā)而成的模塊化基帶物理層塊。這些框架經(jīng)過(guò)特殊設(shè)計(jì)，可以在FPGA和通用處理器上運(yùn)行，這兩者均緊密集成了NI軟件無(wú)線電(SDR)硬件的RF與模擬前端裝置。我們完全重新設(shè)計(jì)了這個(gè)框架，使用戶可以輕松對(duì)其進(jìn)行修改，同時(shí)遵循LTE和802.11標(biāo)準(zhǔn)的主要規(guī)范。這可讓無(wú)線研究人員根據(jù)LTE和802.11標(biāo)準(zhǔn)快速搭建實(shí)時(shí)原型開發(fā)實(shí)驗(yàn)室并開始運(yùn)行。他們還可以按照自己的想法專注于協(xié)議的特定部分、輕松修改設(shè)計(jì)以及將其創(chuàng)新與現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較。PHY和MAC塊可使用LabVIEWCommunications通過(guò)簡(jiǎn)單明了的圖形化程序框圖來(lái)顯示和記述，它們具有清晰定義的界面、記述完整的系統(tǒng)性能基準(zhǔn)測(cè)試以及有效的計(jì)算資源利用。此外，LabVIEWCommunications隨附一個(gè)視頻流應(yīng)用程序，顯示了實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)如何通過(guò)這些符合標(biāo)準(zhǔn)的無(wú)線鏈路來(lái)傳輸。通過(guò)使用LabVIEWCommunications開發(fā)而成的軟件前面板可輕松地調(diào)整無(wú)線鏈路的相關(guān)參數(shù)。此外，前面板還會(huì)顯示相關(guān)的鏈路指標(biāo)，包含接收的功率頻譜、接收的星座圖、輸出率、塊誤碼率(BER)，可幫助用戶輕松地評(píng)估鏈路質(zhì)量，讓研究人員了解各種參數(shù)對(duì)通信性能的影響。已有資源和案例介紹通過(guò)長(zhǎng)期在教學(xué)領(lǐng)域的投入以及與國(guó)內(nèi)外高校的合作，NI已經(jīng)積累了構(gòu)建高校教學(xué)實(shí)驗(yàn)室的豐富經(jīng)驗(yàn)并樂(lè)于將這些經(jīng)驗(yàn)和資源與國(guó)內(nèi)高校教師分享。該部分將針對(duì)通信原理、無(wú)線通信實(shí)踐部分介紹NI解決方案與相關(guān)資源，以及已有的可供公開的實(shí)際應(yīng)用案例。通信原理\無(wú)線通信圖形化的LabVIEW結(jié)合其調(diào)制解調(diào)工具包等附件既可以作為教師的課堂演示工具，也可以作為學(xué)生完成軟件仿真作業(yè)的工具。NI為有需要的教師提供“通信原理實(shí)驗(yàn)室”課件，涵蓋模擬調(diào)制、數(shù)字調(diào)制、信道復(fù)用、信道噪聲、信道干擾、載波同步和頻譜分析等七個(gè)知識(shí)大類的虛擬仿真?；贚abVIEW可快速進(jìn)行通信系統(tǒng)軟件仿真，并且NI提供相關(guān)編寫好的程序代碼NIUSRP為學(xué)生基于“軟件無(wú)線電”理念快速原型化通信系統(tǒng)提供了高性能且靈活的硬件平臺(tái)，支持50MHz-2.2GHz或2.4GHz/5.8GHz射頻收發(fā)。學(xué)生可以直接通過(guò)LabVIEW自定義USRP的射頻收發(fā)功能，將調(diào)制、編碼、擴(kuò)頻等通信原理基礎(chǔ)知識(shí)系統(tǒng)整合，構(gòu)建從簡(jiǎn)單（如FSK信號(hào)收發(fā)）到復(fù)雜（如MIMO-OFDM系統(tǒng)）的各類通信系統(tǒng)，積累通信系統(tǒng)級(jí)的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。如果實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)數(shù)有限，教師也可以為學(xué)生開發(fā)好實(shí)驗(yàn)程序，讓學(xué)生基于該平臺(tái)進(jìn)行驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)；或留出一部分與相關(guān)概念密切相關(guān)的代碼讓學(xué)生編寫，從而強(qiáng)化所學(xué)知識(shí)。隨USRP可獲得UniversityofTexas(Austin)的RobertHeath教授基于USRP進(jìn)行通信原理教學(xué)的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書和相關(guān)資料。同時(shí)，NI中國(guó)高校市場(chǎng)部也積極與國(guó)內(nèi)教師合作開發(fā)與國(guó)內(nèi)教學(xué)大綱結(jié)合更好的配套中文實(shí)驗(yàn)教材。NIUSRP是通信原理教學(xué)的理想平臺(tái)，并已配有相應(yīng)的指導(dǎo)書資源除了課堂仿真教學(xué)實(shí)驗(yàn)，基于NIUSRP還可以完成一些基于項(xiàng)目的開放性實(shí)驗(yàn)，例如學(xué)生基于USRP平臺(tái)可以進(jìn)行2x2MIMO系統(tǒng)的研究等。如果學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目或科研項(xiàng)目中需要更高的性能和靈活性，亦可考慮選擇成本更高的NIPXI軟件無(wú)線電平臺(tái)。這些平臺(tái)也可以同時(shí)作為移動(dòng)通信課程的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，可開展調(diào)制解調(diào)、OFDM等內(nèi)容的實(shí)驗(yàn)。基于這樣的軟件無(wú)線電平臺(tái)還可快速驗(yàn)證一些最新的技術(shù)，并引導(dǎo)高年級(jí)學(xué)生和研究生進(jìn)行研究性學(xué)習(xí)。典型應(yīng)用案例：斯坦福大學(xué)面對(duì)全美高校電子信息類本科生源不足的現(xiàn)象，斯坦福大學(xué)決定通過(guò)教學(xué)改革增加動(dòng)手實(shí)踐體驗(yàn)，以此激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。在經(jīng)過(guò)多番調(diào)研后，斯坦福大學(xué)工學(xué)院決定將LabVIEW和USRP（軟件無(wú)線電平臺(tái)）引入通信課程實(shí)踐教學(xué)中。通過(guò)LabVIEW和NIUSRP的軟硬件結(jié)合，學(xué)生可以創(chuàng)建整個(gè)通信系統(tǒng)信號(hào)鏈路中的各個(gè)功能模塊，并觀察各點(diǎn)的信號(hào)特征。通過(guò)該方法，學(xué)生親身體驗(yàn)并構(gòu)建了信道編碼、調(diào)制、定時(shí)恢復(fù)、隨機(jī)數(shù)生成等現(xiàn)代數(shù)字通信系統(tǒng)中常見的功能模塊。最后，作為結(jié)課項(xiàng)目，學(xué)生在USRP射頻發(fā)射機(jī)和射頻接收機(jī)之間創(chuàng)建完成了一個(gè)無(wú)線通信鏈接。學(xué)生們僅在學(xué)習(xí)了射頻和通信入門級(jí)課程之后，就能夠獨(dú)立地完成構(gòu)建通信系統(tǒng)的項(xiàng)目。每個(gè)實(shí)驗(yàn)都鼓勵(lì)學(xué)生們動(dòng)手實(shí)現(xiàn)通信系統(tǒng)的一個(gè)功能模塊。例如，在第四個(gè)試驗(yàn)中，學(xué)生學(xué)習(xí)了解調(diào)理論，并在兩個(gè)USRP構(gòu)建的空中無(wú)線鏈接上實(shí)現(xiàn)了基于BPSK（二進(jìn)移相鍵控）調(diào)制方式的射頻接收機(jī)。射頻收射機(jī)重復(fù)發(fā)送BPSK信息包，由學(xué)生負(fù)責(zé)解碼。每位學(xué)生在自己的計(jì)算機(jī)和NIUSRP上開發(fā)接收機(jī)解調(diào)信號(hào)。在兩個(gè)星期的實(shí)驗(yàn)室課程中，學(xué)生共接受到信道校正、BPSK符號(hào)解映射、報(bào)頭檢測(cè)方法、包解碼、CRC檢測(cè)、錯(cuò)誤排除等動(dòng)手實(shí)踐訓(xùn)練。實(shí)驗(yàn)室課程的安排使學(xué)生最終還可以將之前課程中開發(fā)的代碼整合起來(lái)用于創(chuàng)建一個(gè)實(shí)際的無(wú)線鏈接，作為課程的結(jié)課項(xiàng)目?；赨SRP實(shí)現(xiàn)QAM星座圖調(diào)制2*2MIMOAlamouti空時(shí)分組編碼和MRC研究動(dòng)手實(shí)驗(yàn)使學(xué)生能夠親手操作NIUSRP射頻收發(fā)機(jī)，頻率范圍從50MHz到2.2GHz，實(shí)時(shí)帶寬達(dá)20MHz。借助NIUSRP和LabVIEW，學(xué)生可實(shí)時(shí)看到標(biāo)準(zhǔn)汽車安全鑰匙發(fā)送的簡(jiǎn)單射頻開關(guān)信號(hào)，以及850MHz的GSM移動(dòng)手機(jī)信號(hào)。學(xué)生們還可通過(guò)實(shí)時(shí)分析頻譜找到FM發(fā)射站，甚至實(shí)現(xiàn)一個(gè)FM解調(diào)器來(lái)收聽FM廣播。在結(jié)課項(xiàng)目中，每個(gè)學(xué)生都設(shè)計(jì)了一個(gè)數(shù)據(jù)包收發(fā)機(jī)。收發(fā)機(jī)能夠成功接收并解碼一個(gè)數(shù)據(jù)包，并通過(guò)ACK信號(hào)完成通信握手。

無(wú)線車鑰匙信號(hào)監(jiān)測(cè)實(shí)時(shí)頻譜監(jiān)測(cè)國(guó)內(nèi)高校方面，包括北京郵電大學(xué)、東南大學(xué)、上海交通大學(xué)、北京交通大學(xué)在內(nèi)的幾十所院校均已采用USRP進(jìn)行教學(xué)改革。北京交通大學(xué)建有20+套USRP的教學(xué)實(shí)驗(yàn)室，用于通信原理、無(wú)線通信基礎(chǔ)、無(wú)線通信技術(shù)課程設(shè)計(jì)等相關(guān)課程教學(xué)與學(xué)生實(shí)踐，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容涉及模擬通信的調(diào)幅、調(diào)頻，數(shù)字通信的采樣/量化/信源編碼、基帶傳輸/信道編碼，調(diào)制和解調(diào)等基礎(chǔ)理論知識(shí)，也包括分集、OFDM、MIMO等現(xiàn)代無(wú)線通信技術(shù)。實(shí)驗(yàn)盡可能的用聲音、文本、圖像和視頻作為檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)是否完成的手段，使學(xué)生體會(huì)書本理論知識(shí)如何融入真實(shí)生活，有利于激發(fā)學(xué)生興趣，調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)主動(dòng)性。也有利于提高學(xué)生成就感，建立學(xué)生學(xué)習(xí)的自信心。另一方面，教師也采用NIPXI平臺(tái)完成軌道交通領(lǐng)域中涉及無(wú)線通信技術(shù)的一些特殊科研項(xiàng)目。圖:北京交通大學(xué)基于NIUSRP的學(xué)生實(shí)驗(yàn)北京交通大學(xué)基于NIUSRP開設(shè)教學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：基于軟件無(wú)線電（USRP）通信實(shí)驗(yàn)內(nèi)容通信原理實(shí)驗(yàn)無(wú)線通信實(shí)驗(yàn)在滿足通信原理、無(wú)線通信課程本科基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)的同時(shí)，北京交通大學(xué)意識(shí)到本科教育是研究型大學(xué)可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)，改變傳統(tǒng)教學(xué)“以知識(shí)為本”模式為“以研究為本”模式，注重科研與教學(xué)實(shí)驗(yàn)對(duì)接。部分優(yōu)秀的學(xué)生參與了軌道交通控制與安全國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目，基于NIPXI高性能射頻科研平臺(tái)和USRP開發(fā)了高速鐵路無(wú)線信道仿真平臺(tái)（見科研部分介紹）。上海交通大學(xué)自2013年起引入軟件無(wú)線電平臺(tái)（USRP）開展通信原理創(chuàng)新教學(xué)與實(shí)踐方式探索，面向通信相關(guān)專業(yè)333名學(xué)生。實(shí)驗(yàn)采用核心模塊設(shè)計(jì)和創(chuàng)新實(shí)踐內(nèi)容相結(jié)合方式，其中核心模塊設(shè)計(jì)部分為通信原理相關(guān)核心算法在無(wú)線通信系統(tǒng)鏈路的設(shè)計(jì)建模、仿真驗(yàn)證和實(shí)時(shí)的原型實(shí)現(xiàn)。學(xué)生按實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教材和參考資料，自行對(duì)核心模塊建模，編制可視化程序，給出仿真鏈路系統(tǒng)進(jìn)行仿真驗(yàn)證在實(shí)際的無(wú)線收/發(fā)系統(tǒng)中運(yùn)行，即采用USRP設(shè)備。其中在通信鏈路中具體需要設(shè)計(jì)的基本核心模塊內(nèi)容為：1.隨機(jī)信號(hào)產(chǎn)生及直方圖統(tǒng)計(jì)2.相關(guān)噪聲模型和相關(guān)函數(shù)計(jì)算3.模擬FM調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)4.QAM調(diào)制發(fā)送模塊設(shè)計(jì)5.QAM解調(diào)及檢測(cè)模塊設(shè)計(jì)6.通信系統(tǒng)中同步模塊設(shè)計(jì)7.通信系統(tǒng)中信道估計(jì)與時(shí)域均衡模塊設(shè)計(jì)8.通信系統(tǒng)中信道編解碼模塊設(shè)計(jì)創(chuàng)新實(shí)踐部分學(xué)生可以根據(jù)自已的興趣結(jié)合其它專業(yè)的知識(shí)或自已正在進(jìn)行的實(shí)踐項(xiàng)目，在教師的指導(dǎo)下設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)一個(gè)完整的系統(tǒng)，從而進(jìn)一步調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性，提高了學(xué)生的自主創(chuàng)新和實(shí)踐能力。北京郵電大學(xué)在通信原理的教學(xué)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)基于40套NIUSRP和幾套PXI分組完成課程實(shí)驗(yàn)和創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，并且每年都有不少學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)題目是基于NILabVIEW軟件完成。同時(shí)一些學(xué)生的創(chuàng)新作品在挑戰(zhàn)杯、全國(guó)虛擬儀器大賽等科技競(jìng)賽中取得了優(yōu)異成績(jī)。這些作品包括無(wú)線電臺(tái)水印系統(tǒng)、感知無(wú)線電系統(tǒng)、軟件無(wú)線電收音機(jī)等。圖:學(xué)生在展示基于NI平臺(tái)完成的創(chuàng)新項(xiàng)目科研項(xiàng)目（典型案例參考）瑞典隆德大學(xué)（5G-MassiveMIMO）基于NI軟件無(wú)線電（USRP-RIO）和LabVIEW系統(tǒng)設(shè)計(jì)平臺(tái)軟件成功搭建了一個(gè)完整的大規(guī)模MIMO應(yīng)用程序框架。它包含了搭建世界上最通用的、靈活的、可擴(kuò)展的大規(guī)模MIMO測(cè)試臺(tái)所需的硬件和軟件，該測(cè)試臺(tái)支持實(shí)時(shí)處理以及在研發(fā)團(tuán)隊(duì)所感興趣的頻段和帶寬上進(jìn)行雙向通信。這種MIMO系統(tǒng)的模塊化特性促使系統(tǒng)從僅有幾個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)展到了128天線的大規(guī)模MIMO系統(tǒng)。并且隨著無(wú)線研究的演進(jìn)，基于硬件的靈活性，它也可以被重新部署到其他配置的應(yīng)用中，比如點(diǎn)對(duì)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)中的分布式節(jié)點(diǎn)，或多小區(qū)蜂窩網(wǎng)絡(luò)等。圖：瑞典隆德大學(xué)——基于USRPRIO的大規(guī)模MIMO測(cè)試臺(tái)東南大學(xué)（5G-MassiveMIMO）與NI建立了5G聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室，實(shí)現(xiàn)了全球第一套128根天線MIMO原型驗(yàn)證。圖：東南大學(xué)——大規(guī)模陣列天線5G原型系統(tǒng)驗(yàn)證北京大學(xué)（HiNOC三網(wǎng)合一）主要是采用NIPXI作為科研平臺(tái)，典型例子是在HiNOC三網(wǎng)合一研究項(xiàng)目中作為測(cè)試和驗(yàn)證平臺(tái)對(duì)設(shè)計(jì)好的調(diào)制解調(diào)器芯片進(jìn)行測(cè)試，從而實(shí)現(xiàn)自定義的測(cè)試儀器功能，由于要求實(shí)時(shí)閉環(huán)測(cè)試，因此部分調(diào)制解調(diào)算法在PXI平臺(tái)中的FPGA模塊上完成，從而實(shí)現(xiàn)硬件級(jí)的處理速度，并且系統(tǒng)完全基于模塊化硬件和軟件開發(fā)，大大縮短了項(xiàng)目周期。該項(xiàng)目也是與華為公司、西安電子科技大學(xué)等單位合作。圖:基于NI平臺(tái)實(shí)現(xiàn)HiNOC三網(wǎng)合一研究項(xiàng)目驗(yàn)證清華大學(xué)（RFID）電子工程系基于NIPXI平臺(tái)進(jìn)行相關(guān)科研實(shí)驗(yàn)工作，包括開發(fā)RFID測(cè)試系統(tǒng)（因?yàn)镽FID要求微秒級(jí)閉環(huán)響應(yīng)速度，因此測(cè)試系統(tǒng)的算法也是在PXI平臺(tái)的FPGA模塊上進(jìn)行）等。圖:RFID測(cè)試系統(tǒng)界面上海無(wú)線通信研究中心（LTE）基于NIPXI平臺(tái)構(gòu)建了“IMT-Advanced關(guān)鍵技術(shù)試驗(yàn)平臺(tái)”項(xiàng)目中的室內(nèi)測(cè)試平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了4x4MIMO的測(cè)試系統(tǒng)，并且作為一個(gè)通用平臺(tái)，可以對(duì)國(guó)內(nèi)外其他高校和研究所的相關(guān)算法進(jìn)行硬件驗(yàn)證測(cè)試。未來(lái)該系統(tǒng)計(jì)劃將擴(kuò)展為8x8MIMO系統(tǒng)。圖:“IMT-Advanced關(guān)鍵技術(shù)試驗(yàn)平臺(tái)”項(xiàng)目中的室內(nèi)測(cè)試平臺(tái)北京交通大學(xué)（高鐵通信無(wú)線信道仿真）基于PXI總線技術(shù)的高性能信號(hào)發(fā)生器、信號(hào)分析儀以及FPGA模塊進(jìn)行了無(wú)線信道仿真平臺(tái)核心部分的設(shè)計(jì)，并搭配USRP進(jìn)行輔助設(shè)計(jì)和性能分析，為無(wú)線通信系統(tǒng)的半實(shí)物仿真和測(cè)試提供了較好的實(shí)驗(yàn)和驗(yàn)證平臺(tái)。平臺(tái)整體架構(gòu)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)和仿真場(chǎng)景上海交通大學(xué)（認(rèn)知無(wú)線電）電子信息與電氣工程學(xué)院自動(dòng)化系智能無(wú)線網(wǎng)絡(luò)與協(xié)同控制中心開發(fā)“基于認(rèn)知無(wú)線電的移動(dòng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)”，該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)急/惡劣環(huán)境中多機(jī)器人協(xié)作視頻傳輸?shù)哪M，裝有攝像頭的機(jī)器人通過(guò)手動(dòng)控制或者自主運(yùn)動(dòng)來(lái)探測(cè)未知環(huán)境，獲取視頻信息，通過(guò)強(qiáng)大的認(rèn)知無(wú)線通信技術(shù)將視頻實(shí)時(shí)回傳到控制中心，實(shí)現(xiàn)未知環(huán)境的實(shí)時(shí)探測(cè)，為應(yīng)急決策提供幫助。充分考慮無(wú)線傳輸面臨的鏈路不可靠、信道干擾、無(wú)線覆蓋范圍有限等難題，創(chuàng)造性地采用了自定義的幀校驗(yàn)機(jī)制，保證了視頻恢復(fù)質(zhì)量，提高了傳輸效率；通過(guò)頻譜感知、頻譜快速切換技術(shù)來(lái)充分利用有限的頻譜資源并提高抗干擾能力；通過(guò)功率控制、協(xié)作中繼等技術(shù)來(lái)擴(kuò)大移動(dòng)機(jī)器人的探測(cè)范圍。2013年獲得虛擬儀器大賽模塊化的PXI平臺(tái)組第一名。2014年，該作品獲得IEEE通信學(xué)會(huì)競(jìng)賽全球冠軍。虛擬儀器創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室—支持說(shuō)明為了更好地將學(xué)校人才培養(yǎng)和企業(yè)技術(shù)優(yōu)勢(shì)相結(jié)合，通過(guò)全面的、多樣化的校企合作實(shí)現(xiàn)應(yīng)用型高級(jí)專門人才培養(yǎng)目標(biāo)，NI將協(xié)助XX大學(xué)信息工程學(xué)院在創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)教學(xué)、開放性自主研學(xué)、高水平科研訓(xùn)練和科研型畢業(yè)設(shè)計(jì)等方面開展多層次、開放性、立體化的教學(xué)。合作框架體系如下：教學(xué)側(cè)純軟件課堂演示——通信原理（源代碼）；基礎(chǔ)課程實(shí)驗(yàn)——通信原理、無(wú)線通信（NI提供實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書）；LTE\802.11應(yīng)用架構(gòu)——LTE通信應(yīng)用架構(gòu)提供物理層、MAC層范例；第二課堂（課外活動(dòng)）研討會(huì)：圖形化系統(tǒng)設(shè)計(jì)系列報(bào)告，向老師\介紹介紹前沿科研\(zhòng)工業(yè)應(yīng)用；全國(guó)虛擬儀器大賽：推薦優(yōu)秀學(xué)生作品參加教育部和中國(guó)儀器儀表協(xié)會(huì)主辦（NI協(xié)辦）全國(guó)大賽；畢業(yè)論文設(shè)計(jì)大賽：推薦學(xué)生優(yōu)秀作品參加NI全國(guó)畢業(yè)論文大賽（自2007年起已連續(xù)舉辦8屆）；其他：支持校內(nèi)舉辦虛擬儀器大賽、建立學(xué)生俱樂(lè)部等；培訓(xùn)\資格認(rèn)證教師培訓(xùn)：優(yōu)先安排XX大學(xué)信息工程學(xué)院老師參加教師培訓(xùn)及活動(dòng)；CLAD資格認(rèn)證：XX大學(xué)信息工程學(xué)院學(xué)生參加CLAD（LabVIEW助理工程師認(rèn)證）享受50%折扣優(yōu)惠；NI將在通信原理、無(wú)線通信等基礎(chǔ)\專業(yè)課程上，給予XX大學(xué)信息工程學(xué)院實(shí)驗(yàn)材料、教師培訓(xùn)等支持，以下是課程支持體系：具體教學(xué)資源如下：軟件仿真軟件仿真適合教師課堂演示和學(xué)生課后學(xué)習(xí)，具體實(shí)驗(yàn)內(nèi)容如下：實(shí)驗(yàn)形式實(shí)驗(yàn)內(nèi)容通信原理理論（軟件仿真）NI提供“通信原理實(shí)驗(yàn)室”課件。包含了11個(gè)與通信原理相關(guān)的課件涵蓋：模擬調(diào)制、數(shù)字調(diào)制、信道復(fù)用、信道噪聲、信道干擾、載波同步和頻譜分析等七個(gè)知識(shí)大類。

-適用課程：《通信原理》，《現(xiàn)代通信原理》硬件實(shí)驗(yàn)針對(duì)軟件無(wú)線電平臺(tái)，NI提供加州大學(xué)圣地亞哥分校（UCSD）、德州大學(xué)奧斯汀分校通信課程實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書，國(guó)內(nèi)高校上海交通大學(xué)、北京郵電大學(xué)等也基于USRP和LabVIEW編著相關(guān)教材。以下是加州大學(xué)圣地亞哥分校（UCSD）、德州大學(xué)奧斯汀分校實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書明細(xì)：加州大學(xué)圣地亞哥分校(UCSD)德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校(UTAustin)1.頻譜分析1.1LabVIEW介紹1.2USRP硬件介紹2.基本通信信號(hào)與噪聲2.1調(diào)制和解調(diào)2.2脈沖成形和匹配濾波3.正交調(diào)制、頻帶信號(hào)和噪聲3同步：窄帶信道的符號(hào)時(shí)鐘恢復(fù)4.基帶數(shù)據(jù)產(chǎn)生和濾波4信道估計(jì)與均衡5.數(shù)字基帶傳輸-PAM5幀檢測(cè)與頻偏糾正6.鎖相環(huán)6OFDM調(diào)制&頻域均衡7.數(shù)字帶通數(shù)字鏈路-BPSK7OFDM系統(tǒng)的同步算法8.QPSK8OFDM系統(tǒng)的信道編碼LabVIEW通信應(yīng)用架構(gòu)LTE和802.11應(yīng)用架構(gòu)包含于LabVIEWCommunications系統(tǒng)設(shè)計(jì)套件(簡(jiǎn)稱LabVIEWCommunications)，提供立即可用、便于修改且基于LTE和802.11無(wú)線標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)時(shí)物理層(PHY)參考設(shè)計(jì)。LTE應(yīng)用功能集包括：符合3GPP-LTE版本10的物理層子集SISO下行鏈路傳輸20MHz帶寬常規(guī)循環(huán)前綴模式TDD幀結(jié)構(gòu)配置5物理下行鏈路共享信道(PDSCH)CAT1QPSK、16-QAM和64-QAM調(diào)制可變物理資源塊(PRB)分配LTE數(shù)據(jù)信道編碼小區(qū)和UE專用的參考信號(hào)主同步信號(hào)用于控制PDSCH參數(shù)的PDCCH接收機(jī)算法自動(dòng)增益控制基于PSS的同步，包括時(shí)間和頻率跟蹤信道估算和迫零均衡基本MAC，可實(shí)現(xiàn)基于數(shù)據(jù)包的單向數(shù)據(jù)傳輸802.11應(yīng)用功能集包括：802.11a/g/n/ac物理層子集SISO傳輸20MHz帶寬的傳統(tǒng)和HT模式QPSK、16-QAM和64-QAM調(diào)制卷積編碼和維特比譯碼接收機(jī)算法能量檢測(cè)信號(hào)字段檢測(cè)同步、信道估算和迫零信道均衡相位補(bǔ)償基于項(xiàng)目的學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)及競(jìng)賽在不同專業(yè)課程實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，可以利用創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室的硬件和軟件條件引入基于項(xiàng)目實(shí)踐的教學(xué)方式，作為課堂教學(xué)與實(shí)驗(yàn)的有機(jī)補(bǔ)充。通過(guò)引入基于項(xiàng)目實(shí)踐的教學(xué)方式，教師引導(dǎo)學(xué)生自主發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力、動(dòng)手能力與團(tuán)隊(duì)合作精神。學(xué)生還可以綜合運(yùn)用多門課程知識(shí)實(shí)現(xiàn)完整應(yīng)用，建立系統(tǒng)的概念，并可以通過(guò)親自動(dòng)手熟悉掌握工業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)的軟硬件平臺(tái)。NIELVIS、USRP、MyRIO、MyDAQ等虛擬儀器平臺(tái)本身就為系統(tǒng)構(gòu)建提供了創(chuàng)新的方式，而且無(wú)論是面向應(yīng)用還是研究型的人才培養(yǎng)，引入基于項(xiàng)目的學(xué)習(xí)方式都是很有必要的。NI軟硬件是學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)的良好軟硬件平臺(tái)，使學(xué)生可以隨時(shí)將創(chuàng)新想法付諸實(shí)現(xiàn)。此外，可以結(jié)合院系自身學(xué)科建設(shè)特點(diǎn)和具體條件，選擇其他在工業(yè)界和科研工作中廣為采用的NI硬件平臺(tái)作為學(xué)生創(chuàng)新活動(dòng)平臺(tái)。所有這些硬件平臺(tái)都可通過(guò)LabVIEW進(jìn)行編程，因此，只要學(xué)生之前掌握了ELVIS、MyRIO、USRP等硬件平臺(tái)的使用，很容易舉一反三，融會(huì)貫通。清華大學(xué)電機(jī)系在電路課程學(xué)習(xí)中采用“研究型項(xiàng)目”方式，采用“翻轉(zhuǎn)課堂”的形式將原來(lái)的課堂講授放到課前，讓學(xué)生自己看錄像預(yù)習(xí)，課上以討論的方式強(qiáng)調(diào)學(xué)生主動(dòng)參與。在學(xué)習(xí)過(guò)程中，引入Multisim和MyDAQ進(jìn)行電路仿真和測(cè)量指導(dǎo)，并且鼓勵(lì)用不同的方法得出測(cè)量結(jié)果。目的讓學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程從“聽課—做題—考試—忘記”變?yōu)椤鞍l(fā)現(xiàn)問(wèn)題—尋找解決方案—重新發(fā)現(xiàn)知識(shí)—牢固掌握甚至發(fā)現(xiàn)新知識(shí)”。清華大學(xué)學(xué)生通過(guò)電路課程學(xué)習(xí)完成的項(xiàng)目成果（有源降噪耳機(jī)—發(fā)明創(chuàng)造專利）天津大學(xué)精密儀器與光電子工程學(xué)院在虛擬儀器的教學(xué)過(guò)程中借助NI平臺(tái)引入基于項(xiàng)目的教學(xué)方式，將120名學(xué)生分為20組，自擬題目，用兩周時(shí)間，利用NI平臺(tái)的硬件資源，加上學(xué)生的創(chuàng)意做一些有意義的東西。在這個(gè)過(guò)程中，可以充分激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)作熱情，使學(xué)生更加具體知道虛擬儀器技術(shù)課程能帶給他們什么，同時(shí)可以使學(xué)生加深對(duì)課堂所學(xué)知識(shí)的理解，讓學(xué)生在課后能自覺復(fù)習(xí)、練習(xí)所學(xué)知識(shí)，并且融會(huì)貫通，加強(qiáng)虛擬儀器課程與其他知識(shí)的融合，也為今后從事實(shí)際工作或進(jìn)一步參與實(shí)際科研項(xiàng)目打下一定的基礎(chǔ)。天津大學(xué)學(xué)生兩周時(shí)間完成的部分項(xiàng)目成果

(左上:打地鼠小游戲，左下:音頻播放器，右:感知溫度的塑料杯)無(wú)獨(dú)有偶，上海交通大學(xué)密西根聯(lián)合學(xué)院也在本科生教學(xué)中引入了基于項(xiàng)目的學(xué)習(xí)方式。該學(xué)院是上海交通大學(xué)創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式的一個(gè)重要試點(diǎn)，學(xué)院在學(xué)生培養(yǎng)、教師交流等各方面與美國(guó)密歇根大學(xué)展開全面合作；并嘗試在本科生培養(yǎng)的各階段引入不同的教學(xué)方式教授基于LabVIEW構(gòu)建系統(tǒng)的相關(guān)知識(shí)，并培養(yǎng)學(xué)生的相應(yīng)能力，取得很好的效果。這與加州大學(xué)洛杉磯分校的EngineeringPipeline思想不謀而合。在該學(xué)院大二或大三的實(shí)驗(yàn)課程Laboratory1和Laboratory2中，學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)與課后練習(xí)掌握NI硬件平臺(tái)的基本使用及必要的LabVIEW程序設(shè)計(jì)知識(shí)，打下牢固基礎(chǔ)為日后的Capstone項(xiàng)目實(shí)踐做好充分準(zhǔn)備。上海交通大學(xué)密歇根聯(lián)合學(xué)院Lab1的練習(xí)指導(dǎo)書中關(guān)于NI硬件編程的部分繼而，在大四的Capstone(畢業(yè)設(shè)計(jì))中，以四名學(xué)生為一組，利用一學(xué)期時(shí)間完成各種有實(shí)際意義的創(chuàng)意作品，并通過(guò)題目選定、方案論證、中期檢查、成果展示、結(jié)題答辯等各環(huán)節(jié)鍛煉學(xué)生的綜合素質(zhì)，培養(yǎng)學(xué)生的科研能力。有多組學(xué)生基于NI硬件平臺(tái)完成Capstone項(xiàng)目。NI工程師在這個(gè)過(guò)程中也對(duì)老師和學(xué)生提供全方位的支持，包括選題和方案論證階段的咨詢、LabVIEW培訓(xùn)與技術(shù)支持等等。上海交通大學(xué)密西根聯(lián)合學(xué)院的學(xué)生基于NI平臺(tái)完成CapstoneProject之后的

成果展示（左）、答辯（中）和成果作品之一（電動(dòng)汽車測(cè)控系統(tǒng)，右）除了NIELVIS、USRP、MyRIO等主要用于高校教學(xué)的平臺(tái)之外，有需要和有條件的學(xué)校還可以為學(xué)生提供其他廣泛用于工業(yè)界的NI硬件平臺(tái)（如NIPXI，CompactRIO，智能相機(jī)、無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)等），完成相應(yīng)的創(chuàng)新項(xiàng)目。無(wú)論是基于ELVIS、USRP、MyRIO這樣的教學(xué)平臺(tái)，還是基于其他的主流工業(yè)測(cè)控平臺(tái)，基本的操作與編程開發(fā)方式都是類似的。因此，通過(guò)基于項(xiàng)目的動(dòng)手實(shí)踐就可以將學(xué)生的課程學(xué)習(xí)與將來(lái)的科研工作或?qū)嶋H工程項(xiàng)目工作無(wú)縫銜接起來(lái)。例如，為了適應(yīng)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)與卓越工程師培養(yǎng)的需要，清華大學(xué)精密儀器與機(jī)械學(xué)系以及哈爾濱工業(yè)大學(xué)電氣工程及自動(dòng)化學(xué)院分別與NI創(chuàng)建了創(chuàng)新實(shí)踐基地，在實(shí)驗(yàn)室中為學(xué)生提供良好的硬件條件，使他們可以在本科階段接觸到多種在工業(yè)界廣泛使用的硬件平臺(tái)，并在學(xué)習(xí)過(guò)程中結(jié)合自己的專業(yè)背景完成相應(yīng)創(chuàng)新項(xiàng)目。哈爾濱工業(yè)大學(xué)電氣工程及自動(dòng)化學(xué)院創(chuàng)新實(shí)踐基地配備了各種在工業(yè)界廣泛采用的NI硬件，

為創(chuàng)新型人才培養(yǎng)提供了良好的硬件環(huán)境哈爾濱工業(yè)大學(xué)電氣工程及自動(dòng)化學(xué)院學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目參考選題硬件平臺(tái)參考選題CompactRIO基于嵌入式分布式數(shù)據(jù)采集的結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)WSN基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的智能樓宇環(huán)境監(jiān)測(cè)PXI基于PXI的大型數(shù)據(jù)采集與記錄系統(tǒng)架構(gòu)電子產(chǎn)品自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)SmartCamera基于機(jī)器視覺的零件自動(dòng)分類與檢測(cè)myDAQ按鍵鋼琴在線音效處理鋼琴調(diào)音哈爾濱工業(yè)大學(xué)電氣工程與自動(dòng)化學(xué)院的學(xué)生在利用ELVIS平臺(tái)進(jìn)行自選題目的創(chuàng)新性課程設(shè)計(jì)及答辯學(xué)生創(chuàng)新競(jìng)賽NI積極支持開展各層次級(jí)別的創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽，學(xué)生通過(guò)組成小組參加比賽從而完成具有實(shí)際應(yīng)用背景的創(chuàng)新項(xiàng)目，進(jìn)一步鞏固課堂所學(xué)知識(shí)，培養(yǎng)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。相關(guān)教師可以在虛擬儀器設(shè)計(jì)大賽中擔(dān)任指導(dǎo)教師或評(píng)委，對(duì)學(xué)生起到引導(dǎo)的作用。目前，清華大學(xué)、浙江大學(xué)、天津大學(xué)、東南大學(xué)、華中科技大學(xué)等幾十所高校均已開展校級(jí)虛擬儀器設(shè)計(jì)大賽。2011年上半年，中國(guó)儀器儀表學(xué)會(huì)與教育部高等學(xué)校儀器科學(xué)與技術(shù)教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)共同主辦了首屆全國(guó)虛擬儀器設(shè)計(jì)大賽。大賽由清華大學(xué)等單位共同承辦，NI公司協(xié)辦并積極提供參賽隊(duì)伍培訓(xùn)、技術(shù)支持與硬件臨時(shí)租借等幫助。國(guó)內(nèi)儀器與測(cè)量學(xué)科的許多知名專家與教授參與了大賽的指導(dǎo)、組織、評(píng)審等工作。大賽一共吸引來(lái)自全國(guó)184所高校的915支隊(duì)伍參與，為培養(yǎng)高校在校生的科學(xué)興趣、鍛煉綜合素質(zhì)、展現(xiàn)創(chuàng)新能力、推動(dòng)高校學(xué)生課外科技活動(dòng)向更廣和更深層次發(fā)展提供了一個(gè)新平臺(tái)。2013年第二屆全國(guó)虛擬儀器大賽在天津大學(xué)舉辦，共有來(lái)自全國(guó)132所高校的1469支隊(duì)伍報(bào)名，最終提交作品739份，參賽作品涵蓋測(cè)控技術(shù)與儀器、自動(dòng)化、計(jì)算機(jī)、電氣工程、機(jī)械工程、通信工程、汽車工程、宇航科學(xué)等諸多專業(yè)。2015年7月，第三屆全國(guó)虛擬儀器大賽收到來(lái)自全國(guó)188所高校的1664支隊(duì)伍報(bào)名參與，賽事規(guī)模、影響力、參與度以及優(yōu)秀作品的數(shù)量與質(zhì)量而言均達(dá)歷屆之最。第二屆全國(guó)虛擬儀器大賽（2013.5天津大學(xué)）第三屆全國(guó)虛擬儀器大賽（2015.7哈爾濱工業(yè)大學(xué)）目前全國(guó)虛擬儀器設(shè)計(jì)大賽成為定期活動(dòng)，兩年舉辦一次，成為高校、行業(yè)協(xié)會(huì)、企業(yè)共同支持的拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)的有效載體和卓越工程師培養(yǎng)平臺(tái)。北京郵電大學(xué)學(xué)生基于PXI射頻平臺(tái)開發(fā)應(yīng)用獲全國(guó)虛擬儀器大賽二等獎(jiǎng)，申請(qǐng)國(guó)家專利1項(xiàng)，發(fā)表EI檢索2篇

來(lái)自清華大學(xué)創(chuàng)新實(shí)踐基地的學(xué)生作品獲得首屆全國(guó)虛擬儀器大賽特等獎(jiǎng)，同時(shí)獲得全球圖形化系統(tǒng)設(shè)計(jì)大賽第一名。圖為參賽學(xué)生攜作品參加在美國(guó)舉行的決賽，吸引世界各地的高校教師駐足觀看上海交大電子信息與電氣工程學(xué)院自動(dòng)化系智能無(wú)線網(wǎng)絡(luò)與協(xié)同控制中心參賽團(tuán)隊(duì)I-WIN，憑借作品“基于認(rèn)知無(wú)線電的移動(dòng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)”，獲得虛擬儀器大賽模塊化的PXI平