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平台化测量解决方案应对IoT时代海量联网设备 - NI解读5G产业测试趋势，平台化方案有效应对研发挑战

速率的突破是5G势如破竹的利剑，而高效精确的测试测量方案则是5G保驾护航的盾牌！对于科研工作者而言，如何去测试这些高频率范围、高通道带宽的通讯信号呢？NI公司推出的矢量信号收发仪（VST）是这一方面的先驱者产品。早在5年前，NI第一次在中国地区发布了第一版的矢量信号收发仪，作为NI历史上最成功的硬件产品之一，结合了RF生成器、RF分析仪、数字I/O以及可使用LabVIEW编程的Xilinx FPGA。

图5：NI的第二代VST（矢量信号收发仪）。

VST 2.0将Xilinx FPGA升级为Virtex-7，具有1GHz的及时带宽，可用于高级数字预失真（DPD）测试和雷达、LTE-Advanced Pro和5G等高宽带信号；其高测量精度，该仪器的误差矢量幅度（EVM）可以达到-50dB。用户可以进行软件自定义是其重要核心。因为NI LabVIEW FPGA模块扩展了LabVIEW系统设计软件，以便在可重配置I/O硬件上应用FPGA，NI的VST正是其中之一。

“而我们知道LabVIEW能够清楚表现并行架构和数据流的优势，使其非常适用于FPGA程序的编写。甚至你脑洞大开，尝试把四块VST拼在一起，你将会看到一个超过3.5GHz带宽的超级仪器！“姚远指出。

图6：四块VST拼在一起的超过3.5GHz带宽的超级仪器。

平台化测量解决方案应对IoT时代海量联网设备

在本届EEVIA年度论坛上，NI的姚远引用Gartner在早前的报告中指出，到2020年，接入互联网的设备数量将超过500亿。在物联网的应用场景中，500亿设备都需联网与测量；采用低效率的一对一测量方式显然是无法满足需求的。而物联网的场景中，对数据的采集与分析又是不可或缺的。如何在需求与效率中寻求平衡，实现大范围的高精度测量，将是物联网场景中不可绕过的挑战！

他说：“举一个简单的例子，Google收购的Nest公司最为人们熟知的产品是恒温器，在下图中，我们可以看到Nest恒温器的内部结构，从右往左看，分别有各种各样的Sensor、OFN模块、电池、ZigBee、蓝牙、WiFi模块等部分。它还肩负了一些其他功能，如烟雾探测器支持IFTTT（功能），在探测到有害烟雾之后向用户的邻居发送一条求救短信。或者与家里的空调和加湿器连接，联合控制这些家居设备的开关。又或者通过WiFi网络连接LIFX智能灯泡，再由Nest设备来判断用户的状态进而调节亮度等等。它的角色更像智能家居的大脑，兼顾处理着多种数据，而这一切都是无线连接的。不难想象，未来我们面对这样的无线场景将是“家常便饭”。所以问题来了，面对这样复杂的多路通讯，怎么去高效地测量这些信号呢？NI公司基于PXI平台的模块化仪器系统为此提供了一种“打破常规”的解决思路。

图7：NI提供测试智能设备的标准平台。

“绝大多数的传统仪器都是单通道矢量信号发射或者分析，少数仪器可以扩展成双通道矢量信号分析，也都是独立射频信道，理论上无异于使用两***立的台式仪器。使用独立的传统仪器进行MIMO测试，遇到的最大困难是，如何让各个射频通道进行同步相干采集，并针对原始信号做有效解调及分析。传统台式仪器通常是依靠共享同一参考时钟的方式来进行同步，其相位精度很难得到保证。这时，基于PXI平台的模块化仪器的优势就显现出来，由于模块化仪器其本振，上/下变频器，数字化仪以及任意波形发生器是分开的，我们可以很容易的将同一个本振信号共享给多个上/下变频器，获得一个更加精准的相位相干多路信号，或者针对MIMO系统的输出射频信号进行分析。“姚远阐述道。

一方面，在成本与体积上，PXI平台使用现成可用技术的优势显而易见；另一方面，这是一种软件定义的模块化解决方案，其具有非常强大的灵活性与可扩展性，不断支持演进的通信标准。如图中的NI标准化测试仪器，模块化使其能够实现如VST用于测量WiFi、ZigBee、蓝牙等信号，SMU用于测量电池，DAQ则用于测量各种各样的Sensor，再搭配LabVIEW图像化编程的优势，这在测量上无疑是具有突破性的。

无人驾驶等任务关键型应用的极低时延仿真探讨

除了带宽之外，Timing时延对未来很多前景应用也非常重要。尤其是在无人驾驶、远程医疗这些任务关键型的应用，对于延迟和稳定性有非常高的要求。如无人驾驶，需要分辨人和树。紧急情况下，车可以选择撞树、但绝对不能去撞人。那么在开发过程中怎么模拟场景，怎么将场景快速地进行仿真，就需要有系统性的解决办法，可以使用不同技术来实现。