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平臺化測量解決方案應對IoT時代海量聯網設備 - NI解讀5G產業測試趨勢，平臺化方案有效應對研發挑戰

速率的突破是5G勢如破竹的利劍，而高效精確的測試測量方案則是5G保駕護航的盾牌！對于科研工作者而言，如何去測試這些高頻率范圍、高通道帶寬的通訊信號呢？NI公司推出的矢量信號收發儀（VST）是這一方面的先驅者產品。早在5年前，NI第一次在中國地區發布了第一版的矢量信號收發儀，作為NI歷史上最成功的硬件產品之一，結合了RF生成器、RF分析儀、數字I/O以及可使用LabVIEW編程的Xilinx FPGA。

圖5：NI的第二代VST（矢量信號收發儀）。

VST 2.0將Xilinx FPGA升級為Virtex-7，具有1GHz的及時帶寬，可用于高級數字預失真（DPD）測試和雷達、LTE-Advanced Pro和5G等高寬帶信號；其高測量精度，該儀器的誤差矢量幅度（EVM）可以達到-50dB。用戶可以進行軟件自定義是其重要核心。因為NI LabVIEW FPGA模塊擴展了LabVIEW系統設計軟件，以便在可重配置I/O硬件上應用FPGA，NI的VST正是其中之一。

“而我們知道LabVIEW能夠清楚表現并行架構和數據流的優勢，使其非常適用于FPGA程序的編寫。甚至你腦洞大開，嘗試把四塊VST拼在一起，你將會看到一個超過3.5GHz帶寬的超級儀器！“姚遠指出。

圖6：四塊VST拼在一起的超過3.5GHz帶寬的超級儀器。

平臺化測量解決方案應對IoT時代海量聯網設備

在本屆EEVIA年度論壇上，NI的姚遠引用Gartner在早前的報告中指出，到2020年，接入互聯網的設備數量將超過500億。在物聯網的應用場景中，500億設備都需聯網與測量；采用低效率的一對一測量方式顯然是無法滿足需求的。而物聯網的場景中，對數據的采集與分析又是不可或缺的。如何在需求與效率中尋求平衡，實現大范圍的高精度測量，將是物聯網場景中不可繞過的挑戰！

他說：“舉一個簡單的例子，Google收購的Nest公司最為人們熟知的產品是恒溫器，在下圖中，我們可以看到Nest恒溫器的內部結構，從右往左看，分別有各種各樣的Sensor、OFN模塊、電池、ZigBee、藍牙、WiFi模塊等部分。它還肩負了一些其他功能，如煙霧探測器支持IFTTT（功能），在探測到有害煙霧之后向用戶的鄰居發送一條求救短信。或者與家里的空調和加濕器連接，聯合控制這些家居設備的開關。又或者通過WiFi網絡連接LIFX智能燈泡，再由Nest設備來判斷用戶的狀態進而調節亮度等等。它的角色更像智能家居的大腦，兼顧處理著多種數據，而這一切都是無線連接的。不難想象，未來我們面對這樣的無線場景將是“家常便飯”。所以問題來了，面對這樣復雜的多路通訊，怎么去高效地測量這些信號呢？NI公司基于PXI平臺的模塊化儀器系統為此提供了一種“打破常規”的解決思路。

圖7：NI提供測試智能設備的標準平臺。

“絕大多數的傳統儀器都是單通道矢量信號發射或者分析，少數儀器可以擴展成雙通道矢量信號分析，也都是獨立射頻信道，理論上無異于使用兩***立的臺式儀器。使用獨立的傳統儀器進行MIMO測試，遇到的最大困難是，如何讓各個射頻通道進行同步相干采集，并針對原始信號做有效解調及分析。傳統臺式儀器通常是依靠共享同一參考時鐘的方式來進行同步，其相位精度很難得到保證。這時，基于PXI平臺的模塊化儀器的優勢就顯現出來，由于模塊化儀器其本振，上/下變頻器，數字化儀以及任意波形發生器是分開的，我們可以很容易的將同一個本振信號共享給多個上/下變頻器，獲得一個更加精準的相位相干多路信號，或者針對MIMO系統的輸出射頻信號進行分析。“姚遠闡述道。

一方面，在成本與體積上，PXI平臺使用現成可用技術的優勢顯而易見；另一方面，這是一種軟件定義的模塊化解決方案，其具有非常強大的靈活性與可擴展性，不斷支持演進的通信標準。如圖中的NI標準化測試儀器，模塊化使其能夠實現如VST用于測量WiFi、ZigBee、藍牙等信號，SMU用于測量電池，DAQ則用于測量各種各樣的Sensor，再搭配LabVIEW圖像化編程的優勢，這在測量上無疑是具有突破性的。

無人駕駛等任務關鍵型應用的極低時延仿真探討

除了帶寬之外，Timing時延對未來很多前景應用也非常重要。尤其是在無人駕駛、遠程醫療這些任務關鍵型的應用，對于延遲和穩定性有非常高的要求。如無人駕駛，需要分辨人和樹。緊急情況下，車可以選擇撞樹、但絕對不能去撞人。那么在開發過程中怎么模擬場景，怎么將場景快速地進行仿真，就需要有系統性的解決辦法，可以使用不同技術來實現。