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SDR如何定义才能成为通信射频测量领域的新标尺?

上网日期: 2007年12月21日 ?? 作者: 王健 ?? 我来评论 字号:放大 | 缩小 分享到:sina weibo tencent weibo tencent weibo


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关键字:测试? 通信? 射频?

与Keithley的定义相比,NI公司的SDR的定义则似乎更传统和保守一些。 该公司的分析仪或接收机系列,即NI-PXI-566x系列,所定义的的频率范围为9KHz-2.7GHz,实时带宽为20MHz,内存为32-6?MB。而信号源或发射机系列的定义为:250KHz-2.7GHz,实时带宽为22MHz,内存为32-256MB。NI公司的SDR定义的射频架构如图4所示。

针对上述两家公司的SDR定义架构的差别,如何看待呢?NI公司的PXI联盟营销经理Richard McDonell认为:SDR很难统一。他说:“SDR的定义是否统一以及定义的带宽是多少并不十分重要,关键是看SDR的定义是否与仪器的应用目标最佳匹配。”另外他还补充道:“NI公司定义的通信和射频处理架构已经满足当今通信领域的各种应用。”

针对SDR的定义问题,反观传统的仪器大厂商,虽然也有不少SDR的应用,但似乎并未将SDR真正纳入重视的范畴。比如安捷伦,仍然是凭借传统的技术优势,侧重于全面的覆盖和门类齐全的通用仪器继续驰骋于通信市场,而R&S;则凭借各种通信标准的广泛参与来抢先占领通信领域的测试测量市场。然而SDR却为规模尚不太大的测试仪器提供商开辟了捷径,藉此来扩大在射频和通信测试领域里的市场份额。

图2:无线技术的长期演进示意图。
图2:无线技术的长期演进示意图。

有些用户表示,SDR只是作为厂商的设计手段,而用户可能更加关注该技术能为用户或应用带来什么实质利益。针对这样的疑虑,Mark Elo认为,SDR可以为用户带来很多实实在在的利益。表现在几个方面:首先,通过简单的软件编程可以实现便捷的升级,而不必为每一种新体制配备一套新的测试仪器,从而节省测试测量设备投资;其次是,由于所定义的无线电具有高带宽A/D转换器,加入了快速DSP器件,能够高效地处理大规模FFT,实现更快的频率切换和信号分析速度,从而可以提高产能。另外,通过无线电的定义,使测试仪器的上市时间更快,降低了测试仪器的开发成本,这将转化为节约用户的测试成本。

当然,似乎更多的客户对Keithley的SDR定义给予了一定的厚望。其中,来自康佳集团的一位资深射频研发经理认为,Keithley公司通信测试解决方案的SDR定义具有相当的前瞻性。如此宽的FFT实时处理带宽,应该具有很宽的覆盖面。另外,该解决方案具有GPIB、LAN、USB等齐全的接口,再加上配备了自动测试软件,实际上使得该测试仪器成为一套比较易用的ATE。

图3:常用无线技术的带宽分布。
图3:常用无线技术的带宽分布。'

但是,SDR的定义都受什么限制?会不会有更宽带宽和更高频率的定义呢?分析SDR的架构后会不难发现,SDR有几个关键。首先就是ADC和DAC的限制。为了减少前端变频损耗,要求ADC和DAC有足够的工作带宽或足够高的转换速度,或者说足够高的采样率。也许,根据常规理论采样率来说,目前有许多ADC/DAC都能胜任Keithley所定义的无线电工作。但实际上并非如此。因为必须考虑要实现较好的测试效果,测试仪器应比被测单元水平高一个数量级。故对于40MHz的带宽来说,通常要求ADC/DAC的带宽达到几百兆。故目前的ADC/DAC常常难以满足,而不得不采取一些折衷,即适度牺牲信噪比来提高采样速率。但是通常牺牲信噪比的代价也是比较大的。从而不难看出,目前40MHz的带宽定义已经是近乎极限了。

图4:NI公司SDR定义的射频处理架构。
图4:NI公司SDR定义的射频处理架构。

其次,处理架构也是限制无线电发展的一个重要因素。通常的处理采用的都是FPGA+MCU的解决方案。其中,FPGA负责处理变换后的数字中频的底层数字比特流,而由MCU负责处理功能分析,比特流分析,显示和其他各种处理,当然还有各种控制功能。但当带宽增加到40MHz时,微处理器已经无法承担如此重的负荷了。Mark Elo介绍说,为了解决这一困难,Keithley对无线电处理架构实施了彻底变革。“我们在FPGA和MCU之间加入了一层专用的DSP。FPGA的功能没有变化,多增加的DSP负责处理所有的分析功能和比特流分析。而使得MCU可以解放出来专门处理控制、显示和其他处理,”他说,“这一全新的处理架构,在Keithley的矢量信号发生器(2910)和带有频谱分析功能的矢量信号分析仪(2810)中得到了完美体现。通过这样的变革,使得Keithley的无线电提升了一个层次。”

另一方面,从频谱资源来分析,考虑到无线频谱资源的稀缺性,近期不太可能给出带宽更宽的频谱,况且根据刚刚在日内瓦结束的国际4G频谱规划会议和先前中国的4G频谱规划计划,未来的4G技术对频谱的规划都已经显山露水了。根据这些规划,上述SDR定义都有可能涵盖4G的应用。所以,综合以上各个方面,看来近期内,Keithley公司的SDR定义应该有可能成为业界在未来几年里的参考标尺。关于这一点,Mark Elo非常自信。

王健


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