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(shù)的快速發(fā)展，更輕松、更靈活地對通信設(shè)備進行測試和測量變得越來越重要，特別是在軍事應(yīng)用中?；谲浖x無線電 （SDR） 技術(shù)的測試設(shè)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(shè)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(shè)備更少），并在現(xiàn)有測試設(shè)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(dāng)前標(biāo)準(zhǔn)，如藍牙、WiFi、GNSS、4G和5G，并有可能與未來的標(biāo)準(zhǔn)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(shè)備加快測試過程，減少庫存并降低人力資源成本。

SDR技術(shù)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(yīng)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(yīng)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(shè)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(yù)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(yù)計，該行業(yè)在2020-2027年的預(yù)測期內(nèi)將以7.19%的復(fù)合年增長率增長。

雖然SDR技術(shù)自1993年以來一直存在，但更直接的是半導(dǎo)體和軟件技術(shù)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(biāo)準(zhǔn)。

問題以及特別提款權(quán)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(biāo)準(zhǔn)， 其中 其中 最 重要 的 是 測試 設(shè)計 的 復(fù)雜 性、 生產(chǎn) 量 和 測試 時間。SDR 適用于具有中等到高度復(fù)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(yīng)用。

在這些測試和測量場景中，許多具有各種獨立設(shè)備以不同頻率運行的復(fù)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(shè)備落下的范圍。每個設(shè)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(shè)備即可處理多個應(yīng)用程序。

此外，當(dāng)他們處理新通信標(biāo)準(zhǔn)的出現(xiàn)時，許多客戶更喜歡更新現(xiàn)有設(shè)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(yù)計5G將出現(xiàn)各種技術(shù)齒輪，從4.5G開始，最終轉(zhuǎn)向毫米波技術(shù)。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(dāng)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(shù)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(shè)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(shè)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(shè)備相比以低到中等數(shù)量進行測試的產(chǎn)品，為每個新設(shè)計設(shè)置新的硬件測試臺將導(dǎo)致嚴(yán)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(yīng)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(biāo)準(zhǔn) 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(shè)備 的 設(shè)置 時間 和 被 測 設(shè)備 （DUT） 的 響應(yīng) 時間 組成。除 DUT 響應(yīng)外，所有這些功能在很大程度上都是測試設(shè)備的功能。測試設(shè)備對整個測試周期的影響應(yīng)最小。SDR 可以通過板載 FPGA（現(xiàn)場可編程門陣列）對各種復(fù)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(shù)的加速發(fā)展促使工程師利用靈活的測試和測量設(shè)備。

審核編輯：郭婷