SDR滿足快速發(fā)展的測試和測量需求

作者：Reza Mohammadi、Neelam Mughees和Ghozali Suhariyanto Hadi

隨著通信技術的快速發(fā)展，更輕松、更靈活地對通信設備進行測試和測量變得越來越重要，特別是在軍事應用中。基于軟件定義無線電 （SDR） 技術的測試設備為推進這些通信提供了成本效益、靈活性和強大功能。測試和測量設備制造商必須確保其產(chǎn)品能夠幫助客戶加快測試過程并擴展測試能力，以縮短上市時間，降低成本（因為需要的測試設備更少），并在現(xiàn)有測試設備上獲得更好的投資回報率（ROI）。

軟件定義無線電（SDR）能夠測試多種當前標準，如藍牙、WiFi、GNSS、4G和5G，并有可能與未來的標準配合使用。這種多功能性意味著即使是軍事用戶也可以使用一臺設備加快測試過程，減少庫存并降低人力資源成本。

SDR技術的核心原理是無線電可以完全使用軟件進行編程，控制或指定。與為獨特應用和頻率開發(fā)的傳統(tǒng)無線電相比，SDR 可以編程以測試廣泛的頻率范圍，并且可以定制以在任何應用中工作。例如，測試手機需要測試其 GPS、藍牙、蜂窩頻段和 Wi-Fi。SDR 支持測試每個組件的先前版本和最新版本，而無需更換或修改測試硬件。SDR 通過其設計實現(xiàn)了此功能（圖 1）。

［圖1 |框圖顯示了具有發(fā)射端和接收端的通用SDR架構(gòu)。

市場趨勢

在Acumen Research and Consulting發(fā)布的題為“全球軟件定義無線電市場 - 分析和預測，2020-2027”的市場聲明中，SDR行業(yè)在2019年的價值為218.5億美元，并可能在2027年達到316.9億美元。該研究預計，該行業(yè)在2020-2027年的預測期內(nèi)將以7.19%的復合年增長率增長。

雖然SDR技術自1993年以來一直存在，但更直接的是半導體和軟件技術的進步推動了SDR開發(fā)效率的提高，并使其具有價值。憑借其廣泛的優(yōu)勢，SDR 正在成為測試和測量、電子戰(zhàn) （EW）、頻譜監(jiān)控、公共安全通信、信號情報和軍事通信等市場的行業(yè)標準。

問題以及特別提款權如何解決這些問題

在 選擇 測試 和 測量 系統(tǒng) 時 要 考慮 許多 標準， 其中 其中 最 重要 的 是 測試 設計 的 復雜 性、 生產(chǎn) 量 和 測試 時間。SDR 適用于具有中等到高度復雜性、低到中等體積以及中等到高度靈活性需求的測試和測量應用。

在這些測試和測量場景中，許多具有各種獨立設備以不同頻率運行的復雜系統(tǒng)必須在投放市場之前進行測試。圖2顯示了一個無線電頻譜，概述了不同設備落下的范圍。每個設備可能有不同的協(xié)議和測試要求，可能需要隨著時間的推移進行調(diào)整。此外，許多通信協(xié)議和產(chǎn)品仍在成熟，系統(tǒng)模型正在被替換或定制，以處理永無止境的數(shù)據(jù)洪流?？蛻粜枰慌_設備即可處理多個應用程序。

此外，當他們處理新通信標準的出現(xiàn)時，許多客戶更喜歡更新現(xiàn)有設備，而不是更換它。那些使用SDR的人具有更大的靈活性：與更換硬件不同，SDR測試可以修補，更新或完全更改以解決最新的協(xié)議。此外，SDR 中使用的商用高性能可編程信號處理器件有助于滿足測試的吞吐量、靈活性和開發(fā)成本。

例如，在5G的情況下，新的高頻允許更多的數(shù)據(jù)移動和信號處理，但5G也需要更多的測試來優(yōu)化流量。早些時候，100 MHz被認為是一種“寬帶”儀器，但現(xiàn)在市場需要超過1 GHz的帶寬。 目前，預計5G將出現(xiàn)各種技術齒輪，從4.5G開始，最終轉(zhuǎn)向毫米波技術。如果要使用傳統(tǒng)硬件進行測試，則可能太慢且成本太高。

當測試5G特定協(xié)議所需的硬件可用時，該特定協(xié)議可能已更改。因此，在5G技術進入市場后不久，測試硬件就已經(jīng)過時了。SDR 的寬帶性能可以配置為與許多不同的設備一起使用，因為用戶解決了使用 71 至 76 GHz 頻段進行 5G 的需求;此外，SDR與即將推出的毫米波頻段非常兼容。SDR對高帶寬的支持也意味著對測試各種設備（即可以是窄帶或?qū)拵В]有限制。

對于與基站或移動電話等設備相比以低到中等數(shù)量進行測試的產(chǎn)品，為每個新設計設置新的硬件測試臺將導致嚴重的效率低下。軟件定義無線電支持與主機連接，通過軟件完成應用程序開發(fā)。特別是對于小批量項目，SDR 將比傳統(tǒng)的測試套件更有效。

減少測試時間

測試和測量的另一個“必備條件”是縮短測試時間。例如， 在 標準 RF 或 混合 信號 測試 中， 測試 時間 由 數(shù)據(jù) 處理 和 數(shù)據(jù) 采集 時間、 測試 設備 的 設置 時間 和 被 測 設備 （DUT） 的 響應 時間 組成。除 DUT 響應外，所有這些功能在很大程度上都是測試設備的功能。測試設備對整個測試周期的影響應最小。SDR 可以通過板載 FPGA（現(xiàn)場可編程門陣列）對各種復雜的消費、工業(yè)和電子產(chǎn)品進行在線測試，部署時無需主機系統(tǒng)，從而加快測試過程。

許多制造商正在提供各種 SDR 產(chǎn)品，以滿足衛(wèi)星、軍事通信、LTE 和無線連接等市場的不同需求。5G 和 802.11ax 等最新無線技術的加速發(fā)展促使工程師利用靈活的測試和測量設備。

審核編輯：郭婷