论软件无线电产品的软件无线电检测方法

1、软件无线电产品的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的应用。如果按照软件无线电原理，将无线产品看作射频前端+基带电路+辅助电路的模块构架，就可以用射频参数检测替代昂贵的通信功能检测，从而提高生产者的市场竞争力。目录 HYPERLINK l toc0#toc0 引言 HYPERLINK l toc1#toc1 软件无线电电在手机机和测量量仪器中中的应用用 HYPERLINK l toc2#toc2 从通话测试试到参数数测试 HYPERLINK l toc3#toc3 软件无线电电的无线线测试系系统

2、示例例 HYPERLINK l toc4#toc4 结论 HYPERLINK l toc5#toc5 更多相关关资源引言软件定义的的无线电电技术是是20世世纪900年代初初由美国国人Jooe MMitoola首首先提出出的11。他他提出软软件定义义的无线线电(简简称软件件无线电电)就是是由软件件进行信信道调制制解调的的无线电电。这样样的数字字通信系系统的少少数射频频参数由由硬件射射频前端端决定，实实际的通通信协议议主要由由软件定定义。也也就是说说系统可可以根据据实际信信道条件件和用户户需求选选择适当当的编码码和调制制方式，实实现自适适应通信信的能力力。这个个软件定定义无线线电的理理论为军军事通

3、信信带来了了接近无无限的灵灵活性，所所以醍醐醐灌顶的的通信系系统设计计师们一一开始就就得到了了高强度度的研发发资金投投入。随随着200世纪末末高性能能中频器器件逐步步商品化化，主要要是高速速AD、DDA和中中频处理理器件的的商品化化，无线线通信终终端产品品设计者者和测试试测量仪仪器设计计者逐步步沐浴到到了软件件无线电电的甘霖霖。由此此催生成成熟了软软件定义义的射频频仪器和和软件定定义的无无线通信信产品。软件无线电电在手机机和测量量仪器中中的应用用在无线通信信领域，手手机和他他们的检检测设备备不约而而同地采采用了软软件定义义无线电电的技术术。图11和图22分别是是典型的的检测系系统和手手机的原原

4、理框图图。软件件无线电电给测试试测量仪仪器和被被测量的的无线通通信设备备都带来来了灵活活性。对对仪器而而言，通通过调用用不同的的软件就就可以检检测不同同通信协协议的被被测件。对对通信设设备而言言，通过过下载不不同的软软件就可可以用不不同的通通信协议议通信。其其中软件件可以有有不同的的承载平平台。软软件可以以安装在在计算机机硬盘或或者闪盘盘上，可可以下载载到DSSP或者者FPGGA上。对对于手机机，大多多以后者者形式运运行。对对于仪器器，大多多采用微微软-英英特计算算机平台台。图 1软件件无线电电检测典典型系统统原理框框图图 2手机机电子典典型结构构原理框框图在仪器方面面，又分分为封闭闭结构和和

5、开放结结构两种种流派。封封闭结构构仪器提提供一定定数量协协议的完完整的无无线测试试测量功功能。用用户通过过调用程程控指令令，如GGPIBB指令，就就可以完完成对被被测件的的各项测测试。仪仪器内部部构架对对使用者者不公开开。协议议扩展或或测试功功能扩展展完全依依赖仪器器供应商商。这个个流派以以安捷伦伦(Aggileent)和罗德德施瓦茨茨(Rhhodee annd SSchwwarzz)为代代表，仪仪器有著著名的889600和CMMU2000。这这类使传传统的仪仪器，在在仪器供供应商内内部，它它们是软软件定义义的，对对使用者者，它们们是预定定义的。开开放结构构仪器建建立在公公开的标标准总线线结构

6、上上，各个个仪器模模块(也也称模块块化仪器器)由公公开的计计算机函函数控制制。仪器器供应商商、第三三方软件件开发商商或者用用户自己己开发的的软件通通过调用用这些函函数组合合配合数数字信号号处理和和测试测测量算法法软件，实实现对被被测件的的各项测测试。协协议和测测试功能能的扩展展可以由由任何具具备能力力的人开开发。这这个流派派以美国国国家仪仪器(NNatiionaal IInsttrummentts)为为代表，PPXI仪仪器平台台就是它它倡导的的。封闭式系统统开放式系统统代表仪器8960、CCMU2200PXI平台台+模块块化仪器器物理信号对对用户开开放否是物理层测试试支持支持模拟通话的的信令测

7、测试支持一般不支持持功能扩展不灵活灵活射频频率扩扩展不可以可以表 1封闭闭和开放放结构通通信检测测仪器对对比目前，开放放式结构构的总线线基本只只有PXXI和VVXI可可选。由由于这两两种总线线不能够够支持许许多无线线通信协协议要求求的纳秒秒级精度度的应答答同步，又又因为开开发信令令协议栈栈的技术术难度，在在开放式式系统上上只见到到WiFFi、蓝蓝牙、RRFIDD等少数数协议的的信令测测试系统统，至今今没有看看到GSSM、CCDMAA等常见见协议的的模拟通通话测试试系统。对对这点，可可以通过过增强仪仪器中频频实时处处理能力力来提供供条件，也也可以索索性取消消信令测测试来解解决问题题。前者者源自测

8、测试测量量供应商商，后者者源自生生产厂。而而今年来来行业发发展的趋趋势，导导致信令令测试的的减少或或者取消消成为生生产测试试的基本本要求。从通话测试试到参数数测试模拟通话的的功能测测试首先回顾一一下传统统的手机机无线检检测。传传统上我我们使用用一台具具有基站站信令协协议栈的的射频检检测仪器器。这台台仪器和和被测设设备通过过无线协协议的空空中接口口建立模模拟通话话，在模模拟通话话的同时时检测手手机的性性能。通通常我们们称这种种仪器为为综测仪仪。这里里的空中中接口是是通信协协议中基基站无线线收发机机和终端端(如手手机)无无线收发发机之间间的一个个界面，实实际使用用的时候候是通过过空气，但但检测的的

9、时候也也可以通通过电缆缆联接。这这种使用用综测仪仪模拟通通话的检检测方法法利用标标准规定定的协议议指令，使使得射频频检测和和产品内内部设计计无关，可可以适应应特定协协议下任任何厂商商设计和和制造的的移动终终端。模模拟通话话的检测测方法垄垄断了无无线测试试行业，直直到最近近几年，无无线终端端产品生生产厂的的利润越越来越难难以支持持这种测测试方法法带来的的生产成成本。测试测量仪仪器对生生产成本本的压力力来自仪仪器折旧旧分摊到到每一台台被测件件的成本本。其中中仪器费费用包括括为了适适应不同同被测件件协议必必须的仪仪器升级级费用。假假设各种种仪器都都有接近近的寿命命，生产产成本就就可以分分解为三三个主

10、要要因素，仪仪器价格格、测试试速度和和升级费费用。价价格低、速速度快、升升级费用用低，生生产成本本就低。20世纪末末，生产产成本的的控制是是通过仪仪器降价价和测试试流程并并行化实实现的。由由于手机机生产量量飞速上上升，数数万美元元的仪器器不再是是一台两两台地购购买，而而是几十十上百地地采购。所所以综测测仪的设设计和制制造成本本得以降降低，导导致实际际售价显显著降低低。另一一方面，射射频检测测流程也也由一台台仪器对对一台被被测件升升级为一一台仪器器对2-4台被被测件，使使得被测测件启动动和非射射频检测测时间不不占用综综测仪时时间。所所以测试试时间也也得到减减少。然而，最近近3-55年无线线通信协

11、协议飞速速发展。第第三代(3G)通信已已成现实实，第三三代(44G)通通信呼之之欲出。同同时单台台终端集集成多个个协议也也成为发发展趋势势。一台台手机不不仅仅要要支持GGSM、EEDGEE、CDDMA还还要支持持WiFFi和蓝蓝牙。支支持第三三代通信信协议的的手机还还要兼容容GSMM和EDDGE。与与此同时时综测仪仪的升级级似乎到到头了，WWiFii、蓝牙牙、WiiMaxx等无线线通信的的检测需需要另外外购买无无线检测测仪器。一一瞬间无无线生产产设备在在3-55年间需需要多少少投资成成为了未未知数。大大规模的的生产使使不能建建立在未未知数上上的，所所以各个个无线生生产厂开开始寻找找锁定生生产成

12、本本的良策策。图 3 综综测仪检检测手机机原理框框图射频参数测测试控制无线产产品生产产检测成成本的方方法就是是用射频频参数测测试替代代信令通通话测试试。从逻逻辑上讲讲，就是是把射频频检测和和数字电电路检测测分离。对对于软件件无线电电产品，既既然调制制解调都都是软件件完成的的，射频频检测应应该只须须要检测测产品射射频前端端的参数数就可以以了，和和协议信信令没有有关系。而而数字电电路可以以由软件件校验和和数字端端口读写写实现。技技术上射射频参数数测试可可以分为为2类，射射频校准准参数测测试和射射频性能能参数测测试。其其中前者者测量被被测件的的发射功功率控制制参数、接接收灵敏敏度控制制参数、频频响均

13、衡衡参数等等等和无无线终端端收发控控制相关关的参数数。后者者测量被被测件的的发射频频谱曲线线、边带带响应、交交调失真真、杂散散频谱辐辐射、频频率准确确度等等等和射频频前端质质量相关关的参数数。实际际上，射射频校准准参数测测试已经经在生产产厂存在在很多年年了，然然而直到到近几年年来性能能参数测测试可以以替代通通话测试试才逐步步成为业业界共识识。从测试方法法来说，这这是由功功能检测测向性能能参数检检测的过过渡，也也是由黑黑箱测试试向白箱箱测试的的过渡。从从技术上上讲，是是由设计计结构封封闭向设设计结构构部分开开放的过过渡。从从手机测测试原理理框图来来看，参参数测试试用数字字通讯端端口控制制被测件件

14、，命令令被测件件进入特特定的测测试模式式，从而而被测件件可以发发射测试试信号，或或者接收收测试信信号并将将收到的的信号或或信号参参数通过过通讯端端口发回回测试仪仪器。图图 4是是射频参参数测试试的原理理框图，可可以对比比图 33，我们们用数字字端口控控制手机机(或其其他无线线通信设设备)替替代了空空中接口口控制。其其中数字字端口往往往是低低电压逻逻辑的串串行通讯讯接口。参参考表 2，无无线终端端的设计计者必须须向测试试系统研研发工程程师公开开部分数数字控制制指令，并并且将一一部分终终端研发发过程中中的测试试代码整整合为终终端测试试模式软软件，使使得生产产检测时时可以下下载到被被测件上上运行。无

15、线终端设设计者对对测试指指令的开开放使得得射频参参数测试试成为可可能，而而软件定定义的射射频仪器器突出的的性能又又对参数数测试起起到了推推波助澜澜的效果果。这些些以PXXI总线线为代表表平台的的模块化化仪器，有有时也被被称作虚虚拟仪器器或者合合成仪器器。模块块化的PPXI射射频仪器器共享1132MM字节秒的本本地总线线，同时时具备较较强的触触发同步步功能，所所以某些些项目的的测试可可以成倍倍加速。过过去校准准手机是是论几十十秒还是是一二百百秒，现现在采用用新的校校准信号号模式，校校准一个个GSMM通道的的时间可可以做到到1秒以以内。图 4 手手机射频频参数检检测原理理框图检测内容功能检测参数检

16、测所需仪器综合测试仪仪频谱仪、信信号源、示示波器、万万用表等等通用仪仪器(模模块)检测方式模拟拨号通通话过程程通讯接口直直接控制制速度测试速度慢慢测试速度快快企业投资仪器投资大大仪器投资小小通讯接口通讯标准定定义通用用接口各手机设计计时的自自定义接接口表 2 功功能检测测和参数数检测的的对比信号被测项测量连续波频率准确度度、IQQ平衡度度、载波波抑制、本本振 抑抑制、镜镜像抑制制频谱分析双频率连续续波IQ平衡度度、交调调频谱分析伪随机序列列调制占用带宽、临临道抑制制、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、IIQ平衡衡度、失失真射频连续波波发生器器双频率连续续波IQ平衡度度、失

17、真真、交调调射频连续波波发生器器x2或 矢量信信号发生生器伪随机序列列调制调制质量、误误码率、误误帧率矢量信号发发生器 +数字误码检检测 或或 矢量量信号解解调表 4 被被测件接接收性能能参数测测量信号号和分析析软件无线电电的无线线测试系系统示例例软件无线电电构架的的测试系系统早在在20003年就就已应用用于我国国SCDDMA手手机的生生产检测测，参见见图 55。典型型的基于于PXII的射频频检测仪仪器配置置见图 6。经经过多年年发展，目目前在NNI PPXI平平台上，上上海聚星星已经实实现了GGSM、EEDGEE、CDDMA、WWCDMMA、TTD-SSCDMMA、WWiFii、BPP机、G

18、GPS等等多种射射频协议议的检测测。部分分示例程程序界面面如图 7和图图 8。NNI公司司计划220088年推出出基于PPXI和和PXIIe的新新一代软软件无线线电模块块化仪器器，这些些模块将将在PXXI和PPXIee总线平平台上提提供更大大的射频频频率范范围、更更宽的实实时带宽宽和更强强的实时时信号处处理能力力，相信信它们是是值得大大家期待待的通信信检测产产品。图 5 基基于PXXI软件件无线电电平台的的SCDDMA生生产检测测仪图 6 典典型NII基于软软件无线线电构架架的射频频检测系系统原理理框图图 7 聚聚星仪器器无线测测试工具具包WiiFi数数据组帧帧界面图 8 聚聚星仪器器无线测测试工具具包WiiFi 54MMbpss 644QAMM OFFDM解解调示例例界面结论软件无线电电的理论论由来已已久，基基于软件件无线电电构架的的无线终终端和检检测仪器器也已经经成为市市场主流流。然而而由于技技术保密密等原因因，大多多数生产产检测，尤尤其是OOEM生生产厂的的检测，依依然沿用用传统的的模拟实实际通信信信令的的功能检检测。所所幸在市市场条件件下，基基于软件件无线电电构架划划分界面面的参数数检测依依然孕育育成型。越越来越多多的仪器器供应商商向用户户开放仪