软件从根本上改变了工程师使用仪器方式

美国国家仪器公司RF、通信和软件无线电市场总监James Kimery解读射频与通信测试变革

美国国家仪器公司（National Instruments，NI）RF、通信和软件无线电市场总监James Kimery在日前举办的EDI CON 2014上向记者介绍了当前现代仪器系统中的一个重要趋势——软件正在引领射频与通信行业变革，并介绍了新推出的新一代矢量信号收发仪NI PXIe-5646R的特点和应用。

软件在现代仪器系统中越发重要

James Kimery表示，软件在现代仪器系统中越来越重要，从1920年的真空管仪器，到1965年的晶体管（集成电路）仪器，再到2010年的NI软件仪器，现代仪器系统经历了一个漫长的发展过程。

他以电脑和手机解释了软件在电子产品发展中的重要作用。从机械式打字机到电脑，实现了文字处理器、互联网浏览器、幻灯片播放器、视频编辑器、日历、视频电话系统和电报机等诸多功能；而传统移动电话发展到今天，实现了导航设备、移动电话、互联网浏览器、游戏控制器、时钟、电子书、视频播放器和音乐播放器等越来越多的应用。由此可见，软件在电脑和移动电话变革过程中起着决定性的作用。

James Kimery说，现在软件正在引领仪器的变革，而基于LabVIEW FPGA的可编程仪器拥有了RF信号发生器、RF信号分析仪、高速数字I/O、数字协议生成器、大规模产线测试仪、矢量网络分析仪、DPD快速原型、信道仿真器和雷达快速原型仿真等各种功能。

基于平台的LabVIEW RIO架构是NI图形化系统设计平台的一个重要部分。图形化系统设计是一种现代化的嵌入式监控系统设计、原型开发和部署方法，结合了开放的NI LabVIEW图形化编程环境和现成的硬件，能够显著简化开发流程，带来更高质量的设计且能够集成自定义设计。

简化现代设计和应对测试挑战的理想平台

前不久，NI推出了较新矢量信号收发仪PXIe-5646R，为IEEE802.11ac、160MHz WLAN和LTE Advanced等较新的无线标准提供了理想的测试仪器。工程师可借助NI此番新推出的200MHz矢量信号收发仪的开放式软件设计来开发用于频谱分析及许多其它应用的通道仿真系统、快速原型、自定义实时信号处理等。

NI矢量信号收发仪结合了矢量信号分析仪、矢量信号发生器以及用于实时信号处理和控制的用户可编程FPGA。借助FPGA的速度、确定性处理以及固有并联架构，一些用户已经体验到10-100倍的测试速度提升，典型例子包括功率放大器测试中的功率伺服。矢量信号收发仪建立在NI LabVIEW RIO架构上，结合了灵活的编程和较新的射频硬件，对移动技术测试产生了革命性影响，同时以软件设计仪器的优势满足客户的定制化需求。NI PXIe-5646R以250 MS/s的采样速率提供了200 MHz的复杂带宽，该数据速率是标准LTE无线帧的8倍。这使得矢量信号收发仪成为较新设计和测试技术（如数字预失真和包络跟踪）的理想选择。

James Kimery强调，NI PXIe-5646R采用的是LabVIEW系统设计软件，为简化现代设计和应对测试挑战提供了理想的平台。他还介绍了Qualcomm Atheros同步DUT控制与RF输入输出大大提升测试效率的案例。

他说，Qualcomm Atheros案例采用的矢量信号收发仪（VST）缩减了测试时间。针对三种标准（802.11a + b + g、+ 802.11n、+ 802.11ac）测试，2000年初采用的是传统仪器的机架和堆叠；2007年采用了NI PXI RF仪器设备；2012年则是NI PXI矢量信号收发仪。测试速度分别从2000年初提升了10倍和200倍。

NI通用软件无线电外设（USRP）软件无线电（SDR）生态系统是在软件定义无线电发展过程中使用的计算机设备。SDR软件开发面对一些挑战，如SDR开发需要多种软件工具；并行与异构处理增加系统复杂性；软件工具并不专注于SDR系统设计；长时间学习曲线。另外，有限的重用、需要“专家”，增加了成本和时间。

为5G应用铺垫

James Kimery告诉记者，NI USRP RIO软件无线电具有以下一些特点：两通道TX/RX，频率范围50 MHz-6 GHz；用户自定制FPGA（Xilinx Kintex 7）；LabVIEW RIO架构；40 MHz实时带宽；PCIe x4，800 MB/s信号流盘；GPS时钟选项。其应用包括：5G无线标准快速原型、高通道射频MIMO、高带宽/低时延；适合的客户类型有通信行业预研、航天航空与政府应用、学术科研。

此外，NI前不久推出的5G大规模MIMO原型系统由一个具有100个传输和接收节点的大规模MIMO基站组成。研究人员能够将用于仿真移动设备的多个用户设备链接至大规模MIMO基站。这些设备可仿真真实的场景，用于比较大规模MIMO的真实性能和理论性能。大规模MIMO在5G通信领域是一个比较新的概念，旨在解决下一代通信系统面临的容量和能源挑战。

James Kimery较后总结道，软件已经从根本上变革了工程师使用仪器的方式，LabVIEW RIO架构正在加速无线通信领域应用的创新，新一代VST使众多高带宽无线应用成为可能（DPD、ET），而全新SDR工具简化了5G等高级通信系统原型设计体验。

china.ni.com

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