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基于模块化射频平台高效实现新一代通信系统原型田砾美国国家仪器(中国)有限公司议程•原型化新一代通信系统面临的困境•基于模块化射频平台原型化新一代通信系统的优势•模块化射频平台原型化通信系统参考架构•总结物联网网络与信息安全宽带战略LTE无线城市云计算三网融合•••院校科研聚焦通信行业热点3G建设“新一代信息技术”是十二五规划的重点扶植产业原型化通信系统对于科研的重要性科研产业举例:3G建设•运营商•设备制造商•终端制造商•芯片制造商•通信测试•其他通信系统原型测试技术和实验平台的选型至关重要摘自2012PXITAC主题演讲——上海无线通信研究中心杨旸目标：将产品的研发周期缩短30%-50%摘自2012PXITAC主题演讲——上海无线通信研究中心杨旸CustomICdesigners传统的通信系统原型设计流程FPGAdesignersSoftwaredesignersCommunicationDomainExpertsASIC/SoCdesignersPackagingdesignersDSPdesigners革新的通信系统原型设计理念CommunicationDomainExpertsSystemdesignersCustomICdesignersFPGAdesignersSoftwaredesignersCommunicationDomainExpertsASIC/SoCdesignersPackagingdesignersFPGAdesignersDSPdesigners•专注于系统级设计•简化编程与开发•快速系统原型•加速项目流程•现有商用硬件平台26.5GHz矢量信号发生器/分析仪射频开关放大器/衰减器功率计FPGAI/O及协处理多核处理驱动LabVIEW及射频与无线工具包测试管理软件PXI/PXIExpress调制工具包频谱测量工具包NI基于软件无线电的PXI射频平台基于PXI射频平台的通信系统原型实现TransmitterReceiver射频开关放大器/衰减器功率计多核处理驱动LabVIEW及射频与无线工具包测试管理软件PXI/PXIExpress调制工具包频谱测量工具包26.5GHz矢量信号发生器/分析仪FPGAI/O及协处理PXI射频平台原型化通信系统优势一现成可用的模块化硬件PXI模块化硬件举例针对微波频段的频率扩展6.6GHzPXIe-5663E14GHzPXIe-566526.5GHzPMIProducts•参数–频率范围:20Hzto3.6GHz/14GHz–分析带宽:50MHz–平均底噪:-165dBm/Hz–TOI:+24dBm(700MHzto3.6GHz)–相位噪声:-129dBc/Hz(800MHz@10kHzoffset)•特性–RFListMode加速扫频测试–可组成相位相干的多通道RF系统–支持高速数据流盘与P2PStreamingPXIe-5665相位噪声和底噪特性PXI模块化硬件举例高性能矢量信号分析仪PXI模块化硬件举例多通道相位相干RF测量系统•通过共享本振信号使多个设备做到相位相干•通道数可扩展到4x4甚至更高Phase-CoherentFour-ChannelPXIe-5663VSAPhase-CoherentTwo-ChannelPXIe-5663VSG代码部署平台第三方技术Real-TimeFPGAMPULabVIEWActiveX.NetSilverlight设计模式数据流C/HDL代码文本数学仿真状态图PXI射频平台原型化通信系统优势二高效的图形化软件开发平台调制解调•4,16,64,256QAM•BPSK,QPSK,16-PSK•ASK,FSK,MSK,GMSK•AM,FM,PM•OFDM•EVM,MER•QuadratureSkew•IQImbalance/DCOffset•FrequencyOffset•Rho•BitErrorRateTesting频谱测量•THD,SINAD,SNR,SFDR•Specificharmoniclevel•Powerinband•Adjacentchannelpower•Occupiedbandwidth•Peakdetection•ZoomFFT•FrequencyResponse•JointTimeFrequencyAnalysis…通信协议•GSM/EDGE(+)•WCDMA&HSPA+•LTE(UETDD)•Wimax•ZigBee•RFID•WLAN802.11ac•GPS,GLONASS,GALIELO•AM/FM/RDS•Bluetooth(2.1+EDR)•CDMA2000,EV_DO•TD-SCDMA…PXI射频平台原型化通信系统优势二高效的图形化软件开发平台测试内容PXIe-5663E*某高端台式仪器**速度提升5MHzBW:EVMandPower71ms541ms7.6x10MHzBW:EVMandPower92ms703ms7.7x处理速度比较(3GPPLTE)*AllMeasurementsmadeonasinglesub-framewithauto-detectionturnedOFF.•高速总线+高速处理+快速调谐=更快的处理速度•关键技术:FPGA,多核CPU,PCIExpress总线PXI射频平台原型化通信系统优势三集成最先进的技术精度速度测试内容台式仪器NIPXIe-5665差别ACP(dB)–WCDMA-73.7dB-73.5dB-0.2dBEVM(dB)–LTE-49dB-56dB7dB测试内容台式仪器NIPXIe-5665差别WCDMA–ACP测试时间(10次平均)422ms94ms1.9xLTE–EVM测试时间(5次平均)1270ms391ms2.5xPXIe-5665PXI射频平台原型化通信系统优势三集成最先进的技术PXIe-5601PXI-5652PXIe-5622ADCPXIe-5601PXIe-5622Rx0Rx1DDCADCDDC共享本振共享时钟PXI射频平台原型化通信系统优势三集成最先进的技术相位相干多通道RF测量STDEV=0.045°STDEV=0.37°PXI射频平台原型化通信系统优势三集成最先进的技术多通道RF测量:通道之间的相位差举例:PXIe-5641R中频收发器–2IF输入and2IF输出–14-bitADCsandDACs–20MHz瞬时带宽–IFsfrom3to80MHz–XilinxVirtex-5SX95TLabVIEW-programmableFPGAPXI射频平台原型化通信系统优势三集成最先进的技术——融合FPGA举例:NIFlexRIO•同步•时钟/触发总线•电源/冷却•Peer-to-PeerStreamingPXI平台NIFlexRIOFPGA模块•Virtex-5SXTFPGA•132数字I/O•最高512MBDRAMNIFlexRIO前端适配器模块•可自定义的模拟或数字I/O•NI提供针对中频应用的前端适配器模块PXI/PXIePXI射频平台原型化通信系统优势三集成最先进的技术——融合FPGA举例:NIFlexRIO•将FlexRIOFPGA模块用作协处理器•基于PXIExpress实现与其他模块化仪器的Peer-to-Peer高速数据传输,不需要占用控制器带宽•举例:结合PXIe-5663VSA实现实时频谱分析仪PXI射频平台原型化通信系统优势三集成最先进的技术——融合FPGA•DDCs/DUCs/滤波/信道化/抽取•带内功率、邻道功率、突发定时、BER,EVM,MER…•高级射频、频谱测量和调制软件•自定义调制格式、信道编码•小波变换和滤波器组用于短时信号特征提取、降噪、去趋势等•时频分析•时间序列分析•现成的多种FPGAIP(ni.com/ipnet)通过LabVIEWFPGA可直接导入XilinxCOREGenerator生成的IPPXI射频平台原型化通信系统优势三集成最先进的技术——融合FPGA中频射频软件HOSTPC从直流延伸到26.5GHz，RF瞬时带宽高达350MHzPXI射频平台原型化通信系统参考架构I软件定义2AI100MS/s14-bit；2AO200MHz14-bit；集成DDC/DUC；Virtex-5；Peer-to-Peer高速数据传输软件HOSTPCIFRIO(FPGA)PXI射频平台原型化通信系统参考架构IIFPGA升级——基于IFRIO射频中频模拟/数字电视信号HINOCBridge（HB）EthernetVideoServerHINOCModem（HM）视频VoD服务器CoaxEthernetIPTopBoxHIAFEHIPHY-ICCo-ProcessorCPUHIAFEHIPHY-ICCo-ProcessorCPUVoDServerTVSignalOut-of-Building楼外In-Building楼内案例:基于IFRIO构建三网融合测试系统原型PXI射频平台起到的重要作用–基于PXI实现自定义的验证与测试系统–基于软件无线电方式–在PXI平台中集成的FPGA上进行实时信号处理案例：基于IF-RIO的RFID/NFC测试系统原型•不同协议的RFID/NFC测试NFC-A(ISO14443TypeA),NFC-B(ISO14443TypeB),NFC-F(ISO18092Felica)•不同模式的NFC测试Reader/writermode,Cardemulation,P2Pmode•用于射频及协议一致性测试PXI-5610上变频RFID/NFC被测单元FPGA基带信号处理DACDUCDDCADCPXI-5600下变频PXIe-5641RIF-RIO从直流延伸到26.5GHz，RF瞬时带宽高达350MHz；Virtex-5；Peer-to-Peer高速数据传输软件HOSTPCFlexRIO(FPGA)PXI射频平台原型化通信系统参考架构IIIFPGA升级——基于FlexRIO中频+射频基带LTEPHYBaseStationTransmitterNIPXIe-7965RFlexRIOFPGAModuleNIPXIe-5673MIMOVSGsDatageneration,linkcontrol,andUIfcLTEPHYUserEquipmentReceiverNIPXIe-8130Dual-CoreControllerSynchronizationandmeasurementsNIPXIe-5663MIMOVSAsfcNIPXIe-8130Dual-CoreControllerP2PP2PDMADMAP2PP2PNIPXIe-7965RFlexRIOFPGAModule案例:LTE2*2MIMOFrameSynchAnalyze&DisplayBW-20MHzRF-2.4GHz30.72MS/s122.88MB/sPerstreamDMANIPXIe-56636.6GHzVSA(MIMO)FixedHardwareLV-FPGAIPLV-RTCodeResourceElementDe-mapChannelEstimatorNIPXIe-56636.6GHzVSAMIMO-MMSEEqualizerSynchcontrolP2PP2PXilinxIP2048-ptFFTw/CPremovalZeroPadRemoval30.72MS/s28.7MS/s16.8MS/s15MS/s15MS/sLTEMIMO接收机实现框图从直流延伸到26.5GHz，RF瞬时带宽高达80MHz；Virtex-5；Peer-to-Peer高速数据传输软件HOSTPCFlexRIO(FPGA)+FAMPXI射频平台原型化通信系统参考架构IVFPGA升级——基于FlexRIO射频基带中频案例：LTE-Advanced8x8MIMO2x20MHzTraditionalTestBed•8x8MIMO•80MbpsDataRate•5MHzBandwidthSix18-inchRacksNIPXIApproac