设计者采用能感知调制方法的测试工具推进下一代无线系统的开发,尽管新兴标准引入了一些PHY层和数据层的问题。
要 点
无线技术推高了中心频率、带宽和调制复杂性。
测试公司紧盯标准机构,但必须预测市场。
一台信号发生器、一台信号分析仪加上调制软件,就可以在实验室内仿真一个无线网络。
通信测试设备能够优化关键功能(如功率放大器)的设计。
从事无线系统工作的设计者面临一个不断变化的问题:在3G/4G蜂窝、WiMax、Wi-Fi和UWB(超宽带)应用中,存在着不断更新、更复杂的标准。开发工作要与标准发展过程同步进行,特别是在芯片级。测试设备公司仍在寻找一些方法,提供能让开发过程进行下去的产品。越来越多测试工具在PHY(物理)层和较高层网络栈中包含了标准定制能力。看看一些实际工具及使用情景可能有助于您的下一个设计项目,无论您的工作是采用某种无线标准,还是一个ISM(工业/科学/医疗)频段中的定制项目,或是采用有线连接。
从测试设备厂商的角度,挑战集中在对市场的预期上。Agilent公司WiMax 项目经理Jennifer Stark指出了三个不变的趋势。她说:“技术正在转向更高的频率、更宽的频段和更复杂的调制方法。”

显然,更复杂调制方法使调试更加棘手,因为最高效的测试设备包括了实时处理调制方法的能力。基带 IC 方面现在有越来越多可用的数字处理能力,使调制方法的进步成为可能。但在基带 IC 中实现的东西并不能让测试设备公司舒心。随着标准向目标的发展,测试供应商要用 DSP、FPGA 与软件的一种组合,对某一通信链接的传输和接收端作基础建模。事实上,多数测试公司认为他们的每种仪器差不多都必须过度设计,这样才能给新兴标准留出余量。
Rohde & Schwarz 产品营销经理 Justin Panzer 表示:“在一个设计环境中,工程师尝试用测试设备仿真一个真实世界的环境。”但问题又来了,如何仿真一个处于不断变化中的技术?Panzer 指出,一个标准一般都是建立在其它标准之上。他用新兴的 LTE(长期演进仿真)标准作为一个例子。3GPP(第三代合作伙伴项目)正在开发LTE,使之成为GSM(全球移动通信)系列蜂窝通信系统的3.5G或4G后继技术。Panzer称:“LTE与 WiMax有大量的相似之处”。显然,LTE 将采用 WiMax 所使用的OFDM(正交频分多址)和 OFDMA(OFDM接入)调制方法,但频段与信道不同。大多数观察家认为 LTE 部署至少还要两年,但芯片设计已经上路(参考文献1)。
军用方法
Agilent公司的Stark说:“商用世界中尝试的多数事情都已被军用领域试过。”她称军用LMDS(局域多点分布式服务)和MMDS(多信道多点分布式服务)系统就是固定WiMax的前身。但Stark补充说:“移动WiMax在固定WiMax上有巨大发展。”移动WiMax需要在各基站间交换客户移动时的呼叫。但一个移动WiMax系统不能采用固网客户开发时的那些信道假设。

所有测试公司都会在某种水平上参与标准机构,这样就可一定程度上获知决策方向,甚至对其施加影响。Azimuth Systems 高级营销总监 Graham Celine 说:“有时你可能会看到一些标准机构要经过两年、三年甚至四年才能弄出个标准。”(参考文献1)他还指出有可能出现破坏性的标准。例如针对 700 MHz 频谱的标准,FCC(美国联邦通信委员会)于今年2月在美国举办拍卖。电视广播商即将腾出这个频段。最高投标者可能会在几年内影响美国宽带发展史的进程。Celine称:“赢家没确定前,没有人知道。”
WiMax 的情况可以作为测试公司影响标准的一个例子。Tektronix 通信业务部高级营销经理 Antonio Policek 称,Tektronix 影响了基站测量端口的内容。该公司在基带级的输出实现了测量端口,因此在仪器中无需 RF 接收机,用一台协议分析仪就能收集数据。似乎测试公司主要是寻求确保标准为可测试的。Celine 称:“Azimuth 希望确保测试模型行得通,并能在仪器中以合理价格实现。”
无线系统建模
让人惊讶的是,用现代测试设备在一间开发实验室中建立一个无线通信系统模型是如此简单。例如,National Instruments 提供一系列采用 PXI(外设部件互联仪器扩展)和 PXIe(PCI Express 仪器扩展)外形尺寸的 RF 信号发生器和分析仪产品,它们基本上是 PCI 和 PCIe(PCI Express)的加强版。几乎可以在任何一台装有这些硬件模块的 PC 机上,用该公司运行在 LabView 图形开发环境上的 Modulation Toolkit 软件,就可以对一个蜂窝系统作全套建模。图 1表示了一个 16 QAM(正交幅度调制)系统的符号星座图和 3D 眼图。