论软件无线电产品的软件无线电检测方法样本.doc

软件无线电产品软件无线电检测方法概览软件无线电技术因为其灵活性被广泛用于无线通信产品和射频检测仪器。本文介绍了软件无线电在射频检测仪器和射频检测方法上应用。假如根据软件无线电原理，将无线产品看作射频前端+基带电路+辅助电路模块构架，就能够用射频参数检测替换昂贵通信功效检测，从而提升生产者市场竞争力。目录1. 引言 2. 软件无线电在手机和测量仪器中应用 3. 从通话测试到参数测试 4. 软件无线电无线测试系统示例 5. 结论 6. 更多相关资源引言软件定义无线电技术是20世纪90年代初由美国人Joe Mitola首先提出1。她提出软件定义无线电(简称软件无线电)就是由软件进行信道调制解调无线电。这么数字通信系统少数射频参数由硬件射频前端决定，实际通信协议关键由软件定义。也就是说系统能够依据实际信道条件和用户需求选择合适编码和调制方法，实现自适应通信能力。这个软件定义无线电理论为军事通信带来了靠近无限灵活性，所以醍醐灌顶通信系统设计师们一开始就得到了高强度研发资金投入。伴随20世纪末高性能中频器件逐步商品化，关键是高速AD、DA和中频处理器件商品化，无线通信终端产品设计者和测试测量仪器设计者逐步沐浴到了软件无线电甘霖。由此催生成熟了软件定义射频仪器和软件定义无线通信产品。软件无线电在手机和测量仪器中应用在无线通信领域，手机和她们检测设备不约而同地采取了软件定义无线电技术。图1和图2分别是经典检测系统和手机原理框图。软件无线电给测试测量仪器和被测量无线通信设备全部带来了灵活性。对仪器而言，经过调用不一样软件就能够检测不一样通信协议被测件。对通信设备而言，经过下载不一样软件就能够用不一样通信协议通信。其中软件能够有不一样承载平台。软件能够安装在计算机硬盘或闪盘上，能够下载到DSP或FPGA上。对于手机，大多以后者形式运行。对于仪器，大多采取微软-英特计算机平台。图 1软件无线电检测经典系统原理框图图 2手机电子经典结构原理框图在仪器方面，又分为封闭结构和开放结构两种流派。封闭结构仪器提供一定数量协议完整无线测试测量功效。用户经过调用程控指令，如GPIB指令，就能够完成对被测件各项测试。仪器内部构架对使用者不公开。协议扩展或测试功效扩展完全依靠仪器供给商。这个流派以安捷伦(Agilent)和罗德施瓦茨(Rhode and Schwarz)为代表，仪器有著名8960和CMU200。这类使传统仪器，在仪器供给商内部，它们是软件定义，对使用者，它们是预定义。开放结构仪器建立在公开标准总线结构上，各个仪器模块(也称模块化仪器)由公开计算机函数控制。仪器供给商、第三方软件开发商或用户自己开发软件经过调用这些函数组合配合数字信号处理和测试测量算法软件，实现对被测件各项测试。协议和测试功效扩展能够由任何含有能力人开发。这个流派以美国国家仪器(National Instruments)为代表，PXI仪器平台就是它提倡。封闭式系统开放式系统代表仪器8960、CMU200PXI平台+模块化仪器物理信号对用户开放否是物理层测试支持支持模拟通话信令测试支持通常不支持功效扩展不灵活灵活射频频率扩展不能够能够表 1封闭和开放结构通信检测仪器对比现在，开放式结构总线基础只有PXI和VXI可选。因为这两种总线不能够支持很多无线通信协议要求纳秒级精度应答同时，又因为开发信令协议栈技术难度，在开放式系统上只见到WiFi、蓝牙、RFID等少数协议信令测试系统，至今没有看到GSM、CDMA等常见协议模拟通话测试系统。对这点，能够经过增强仪器中频实时处理能力来提供条件，也能够索性取消信令测试来处理问题。前者源自测试测量供给商，后者源自生产厂。现在年来行业发展趋势，造成信令测试降低或取消成为生产测试基础要求。从通话测试到参数测试模拟通话功效测试首先回顾一下传统手机无线检测。传统上我们使用一台含有基站信令协议栈射频检测仪器。这台仪器和被测设备经过无线协议空中接口建立模拟通话，在模拟通话同时检测手机性能。通常我们称这种仪器为综测仪。这里空中接口是通信协议中基站无线收发机和终端(如手机)无线收发机之间一个界面，实际使用时候是经过空气，但检测时候也能够经过电缆联接。这种使用综测仪模拟通话检测方法利用标准要求协议指令，使得射频检测和产品内部设计无关，能够适应特定协议下任何厂商设计和制造移动终端。模拟通话检测方法垄断了无线测试行业，直到最近几年，无线终端产品生产厂利润越来越难以支持这种测试方法带来生产成本。测试测量仪器对生产成本压力来自仪器折旧分摊到每一台被测件成本。其中仪器费用包含为了适应不一样被测件协议必需仪器升级费用。假设多种仪器全部有靠近寿命，生产成本就能够分解为三个关键原因，仪器价格、测试速度和升级费用。价格低、速度快、升级费用低，生产成本就低。20世纪末，生产成本控制是经过仪器降价和测试步骤并行化实现。因为手机生产量飞速上升，数万美元仪器不再是一台两台地购置，而是几十上百地采购。所以综测仪设计和制造成本得以降低，造成实际售价显著降低。其次，射频检测步骤也由一台仪器对一台被测件升级为一台仪器对2-4台被测件，使得被测件开启和非射频检测时间不占用综测仪时间。所以测试时间也得到降低。然而，最近3-5年无线通信协议飞速发展。第三代(3G)通信已成现实，第三代(4G)通信呼之欲出。同时单台终端集成多个协议也成为发展趋势。一台手机不仅仅要支持GSM、EDGE、CDMA还要支持WiFi和蓝牙。支持第三代通信协议手机还要兼容GSM和EDGE。和此同时综测仪升级似乎到头了，WiFi、蓝牙、WiMax等无线通信检测需要另外购置无线检测仪器。一瞬间无线生产设备在3-5年间需要多少投资成为了未知数。大规模生产使不能建立在未知数上，所以各个无线生产厂开始寻求锁定生产成本良策。图 3 综测仪检测手机原理框图射频参数测试控制无线产品生产检测成本方法就是用射频参数测试替换信令通话测试。从逻辑上讲，就是把射频检测和数字电路检测分离。对于软件无线电产品，既然调制解调全部是软件完成，射频检测应该只须要检测产品射频前端参数就能够了，和协议信令没相关系。而数字电路能够由软件校验和数字端口读写实现。技术上射频参数测试能够分为2类，射频校准参数测试和射频性能参数测试。其中前者测量被测件发射功率控制参数、接收灵敏度控制参数、频响均衡参数等等和无线终端收发控制相关参数。后者测量被测件发射频谱曲线、边带响应、交调失真、杂散频谱辐射、频率正确度等等和射频前端质量相关参数。实际上，射频校准参数测试已经在生产厂存在很多年了，然而直到近几年来性能参数测试能够替换通话测试才逐步成为业界共识。从测试方法来说，这是由功效检测向性能参数检测过渡，也是由黑箱测试向白箱测试过渡。从技术上讲，是由设计结构封闭向设计结构部分开放过渡。从手机测试原理框图来看，参数测试用数字通讯端口控制被测件，命令被测件进入特定测试模式，从而被测件能够发射测试信号，或接收测试信号并将收到信号或信号参数经过通讯端口发回测试仪器。图 4是射频参数测试原理框图，能够对比图 3，我们用数字端口控制手机(或其它无线通信设备)替换了空中接口控制。其中数字端口往往是低电压逻辑串行通讯接口。参考表 2，无线终端设计者必需向测试系统研发工程师公开部分数字控制指令，而且将一部分终端研发过程中测试代码整合为终端测试模式软件，使得生产检测时能够下载到被测件上运行。无线终端设计者对测试指令开放使得射频参数测试成为可能，而软件定义射频仪器突出性能又对参数测试起到了推波助澜效果。这些以PXI总线为代表平台模块化仪器，有时也被称作虚拟仪器或合成仪器。模块化PXI射频仪器共享132M字节秒当地总线，同时含有较强触发同时功效，所以一些项目标测试能够成倍加速。过去校准手机是论几十秒还是一二百秒，现在采取新校准信号模式，校准一个GSM通道时间能够做到1秒以内。图 4 手机射频参数检测原理框图检测内容功效检测参数检测所需仪器综合测试仪频谱仪、信号源、示波器、万用表等通用仪器(模块)检测方法模拟拨号通话过程通讯接口直接控制速度测试速度慢测试速度快企业投资仪器投资大仪器投资小通讯接口通讯标准定义通用接口各手机设计时自定义接口表 2 功效检测和参数检测对比信号被测项测量连续波频率正确度、IQ平衡度、载波抑制、本振 抑制、镜像抑制频谱分析双频率连续波IQ平衡度、交调频谱分析伪随机序列调制占用带宽、临道抑制、调制质量频谱分析适量分析信号被测项测量仪器连续波信噪比、IQ平衡度、失真射频连续波发生器双频率连续波IQ平衡度、失真、交调射频连续波发生器x2或 矢量信号发生器伪随机序列调制调制质量、误码率、误帧率矢量信号发生器 +数字误码检测 或 矢量信号解调表 4 被测件接收性能参数测量信号和分析软件无线电无线测试系统示例软件无线电构架测试系统早在就已应用于中国SCDMA手机生产检测，参见图 5。经典基于PXI射频检测仪器配置见图 6。经过多年发展，现在在NI PXI平台上，上海聚星已经实现了GSM、EDGE、CDMA、WCDMA、TD-SCDMA、WiFi、BP机、GPS等多个射频协议检测。部分示例程序界面图 7和图 8。NI企业计划推出基于PXI和PXIe新一代软件无线电模块化仪器，这些模块将在PXI和PXIe总线平台上提供更大射频频率范围、更宽实时带宽和更强实时信号处理能力，相信它们是值得大家期待通信检测产品。图 5 基于PXI软件无线电平台SCDMA生产检测仪图 6 经典NI基于软件无线电构架射频检测系统原理框图图 7 聚星仪器无线测试工具包WiFi数据组帧界面图 8 聚星仪器无线测试工具包WiFi 54Mbps 64QAM OFDM解调示例界面结论软件无线电理论由来已久，基于软件无线电构架无线终端和检测仪器也已经成为市场主流。然而因为技术保密等原因，大多数生产检测，尤其是OEM生产厂检测，仍然沿用传统模拟实际通信信令功效检测。所幸在市场条件下，基于软件无线电构架划分界面参数检测仍然孕育成型。越来越多仪器供给商向用户开放仪器基带数据，越来越多第三方射频测试测量软件在市场上出现。这个无线终端测试从黑箱到灰箱测试过渡，除了给生产厂带来经济利益之外，势必也提升了无线生产技术含量。开放结构软件无线电模块化仪器在此间起到了关键作用。邵晖 上海聚星仪器更多相关资源 汉字网页： NI Multisim汉字主页 下载索取：下载NI Multisim单页 下载索取：下载NI EWB Multisim 10.0 评定软件（教育版）