從概念到原型----基于LabVIEW的軟件無線電平臺介紹?National

Instruments引領自動化測試測量行業(yè)的創(chuàng)新測試測量行業(yè)的全球領先企業(yè)全球年銷售額超過11億美金每年為超過35,000公司提供產(chǎn)品與方案年收益的16%被用于研發(fā)和創(chuàng)新NI中國：從研發(fā)設計到售后服務的完整體系、遍布全國的現(xiàn)場技術服務網(wǎng)絡為眾多通信行業(yè)客戶提供測試方案與服務National

Instruments中國NI中國分公司上海香港北京廣州成都

蘇州臺北新竹業(yè)務涵蓋銷售、市場、售前咨詢、技術支持、客戶服務與培訓等遍布全國各地的區(qū)域工程師網(wǎng)絡專業(yè)、熱情的技術支持團隊NI中國研發(fā)中心上海NI中國地區(qū)系統(tǒng)工程部西安議程軟件無線電（SDR）介紹基于NI平臺的快速SDR開發(fā)–多種集成工具面向SDR應用的NI方案例舉基于MATLAB直接SDR開發(fā)-BeeCUBE總結軟件無線電技術的解決方案目標工具SDR軟件開發(fā)挑戰(zhàn)SDR開發(fā)需要多種軟件工具并行處理增加系統(tǒng)復雜性軟件工具并不專注于系統(tǒng)設計長時間學習曲線有限的重用需要“專家”增加成本增加時間主機控制(C,C++,.NET)DSP

(Fxd

pt

C,Assembly)硬件驅動(C,Assembly)系統(tǒng)調試FPGA多核處理器數(shù)學(.m

file

script)仿真(Hybrid)用戶界面(HTML)FPGA

(VHDL,Verilog)軟件無線電的典型系統(tǒng)與開發(fā)流程–傳統(tǒng)編碼調制發(fā)出接收同步解調解碼射頻前端中頻接收FPGA處理編碼解碼一般的SDR設計流程–算法驗證時間長Matlab

/Simulink通信原型仿真/真實信號復雜電磁環(huán)境購買信號基帶模型自行建立基帶模型斷點1：重寫算法C

/

C++算法驗證時間長VHDL

/Verilog斷點2：定制硬件基于NI平臺的SDR設計流程–快速算法驗證Matlab

/SimulinkC

/

C++通信原型記錄的真實信號復雜電磁環(huán)境購買信號基帶模型自行建立基帶模型VHDL

/Verilog現(xiàn)成硬件現(xiàn)場軟件接口無需重寫算法節(jié)省軟硬件人員、開發(fā)時間軟件無線電的典型系統(tǒng)與開發(fā)流程-NI僅需關注算法研究與軟件開發(fā)FPGACPU數(shù)字處理+射頻前端傳輸總線編碼調制發(fā)出接收同步解調解碼模擬前端Demo

USRP與LabVIEW概念NI更多可用硬件USRP/

USRP

RIO(FPGA)2.

VSA/VSG單級或多級變頻3.

VST(FPGA)4.

FlexRIO(FPGA)射頻/微波開關RF功率計零中頻零中頻零中頻NI

RF設備典型指標NI

RF設備頻率范圍（Hz）瞬時帶寬（Hz）GPS支持同步支持FPGA開放USRP

RIO收發(fā)最高6

G160

M是是是VSA

/

VSG發(fā)送最高20

G（標量調制）50

M

/

80

M機箱支持是否接收最高14

GVST9

k–

6.5

G1

G機箱支持是是FlexRIO200

M

–

4.4

G200

M機箱支持是是PXIe-5668R20

-

26.5

G擴展件可達40

G最大765M機箱支持是協(xié)處理開關最高40

G全帶寬無無無基于NI平臺的SDR快速開發(fā)加速系統(tǒng)原型同步設計與測試設計測試系統(tǒng)設計組件設計組件測試系統(tǒng)測試原型驗證/確認NI

5644R

VSTNI

5791RFlexRIOSDR共享IP共享IP1.信號接口與基于LabVIEW的工具NI平臺提供：信號接口NI平臺提供：信號處理Demo

RF采集處理2.與第三方工具進行聯(lián)合開發(fā)LabVIEW與C/C++–DLLDemo

LabVIEW與DLL的使用范例Matlab節(jié)點需在本機安裝正版Matlab，運行時會啟動Matlab引擎Mathscript節(jié)點NI自帶的工具，可以實現(xiàn)與Matlab類似的功能LabVIEW與MATLAB–調用節(jié)點/腳本MATLAB節(jié)點直接調用MATLAB先打開MATLAB，再運行MATLAB節(jié)點Demo

LabVIEW調用MATLABLabVIEW

FPGA與HDL–IP集成LabVIEW

FPGA與HDL–組件級

IP(CLIP)節(jié)點LabVIEW

FPGA與HDL–仿真LabVIEW

FPGA與HDL–組件級IP（CLIP）節(jié)點Demo

HDL

IP集成/仿真面向SDR應用的NI方案例舉建立了實時無線下載OFDM通信鏈路1024個子載波每個子載波256-QAM調制在筆記本中比特率大約1.4

Mbps基于主機的LabVIEW

VIs導入m文件腳本用途廣泛的Mathscript

RT約2個月的時間縮短了2/3的項目時間1.RF相關算法研究使用預失真提高RF性能1.RF相關算法研究端到端實時類LTE無線高清視頻連接4周完成快速原型(6man-months)通過UDP以1.5

Mbps進行MPEG-4,720p視頻流及回放7.68MS/s

IQ率,模仿LTE幀通過FlexRIO和5791

RF收發(fā)機在LabVIEWFPGA搭建Tx/Rx物理層在LabVIEW

DSP設計模塊中通過LabVIEWFPGA

IP

Builder進行高性能IP的開發(fā)實現(xiàn)DSP原型FPGA

Based

BCJR

Decoder

byChris

Mueller-Smith,

Swapnil

MhaskeRutgers

University“在非常短的時間內實現(xiàn)了令人印象深刻的生產(chǎn)力.”–

PredragSpanovic,

Rutgers?Research

includes

real-time

implementation

of: plexity

regularized

zero-forcing

MIMOdetection

using

von

Neumann

position[Pra14]Efficient

algorithms

for

channel

reciprocitycalibration[Vie14]Spatial

channel

measurements

andcharacterization[Gao15]Interfacing

custom

ICs

into

testbedReduced

complexity

baseband

signal

path[Pra14]

--

H.

Prabhu,

O.

Edfors,

J.

Rodrigues,

L.

Liu,

F.Rusek,

“Hardware

Efficient

Approximative

MatrixInversion

for

Linear

Pre-Coding

in

Massive

MIMO,”IEEE

ISCAS

2014.[Vie14]

--

J.

Vieira,

F.

Rusek,

F.

Tufvesson,

“ReciprocityCalibration

Methods

for

Massive

MIMO

based

onAntenna

Coupling,”

IEEE

2014.[Gao15]

–

X.

Gao,

O.

Edfors,