SDR满足快速发展的测试和测量需求

作者：Reza Mohammadi、Neelam Mughees和Ghozali Suhariyanto Hadi

随着通信技术的快速发展，更轻松、更灵活地对通信设备进行测试和测量变得越来越重要，特别是在军事应用中。基于软件定义无线电 （SDR） 技术的测试设备为推进这些通信提供了成本效益、灵活性和强大功能。测试和测量设备制造商必须确保其产品能够帮助客户加快测试过程并扩展测试能力，以缩短上市时间，降低成本（因为需要的测试设备更少），并在现有测试设备上获得更好的投资回报率（ROI）。

软件定义无线电（SDR）能够测试多种当前标准，如蓝牙、WiFi、GNSS、4G和5G，并有可能与未来的标准配合使用。这种多功能性意味着即使是军事用户也可以使用一台设备加快测试过程，减少库存并降低人力资源成本。

SDR技术的核心原理是无线电可以完全使用软件进行编程，控制或指定。与为独特应用和频率开发的传统无线电相比，SDR 可以编程以测试广泛的频率范围，并且可以定制以在任何应用中工作。例如，测试手机需要测试其 GPS、蓝牙、蜂窝频段和 Wi-Fi。SDR 支持测试每个组件的先前版本和最新版本，而无需更换或修改测试硬件。SDR 通过其设计实现了此功能（图 1）。

［图1 |框图显示了具有发射端和接收端的通用SDR架构。

市场趋势

在Acumen Research and Consulting发布的题为“全球软件定义无线电市场 - 分析和预测，2020-2027”的市场声明中，SDR行业在2019年的价值为218.5亿美元，并可能在2027年达到316.9亿美元。该研究预计，该行业在2020-2027年的预测期内将以7.19%的复合年增长率增长。

虽然SDR技术自1993年以来一直存在，但更直接的是半导体和软件技术的进步推动了SDR开发效率的提高，并使其具有价值。凭借其广泛的优势，SDR 正在成为测试和测量、电子战 （EW）、频谱监控、公共安全通信、信号情报和军事通信等市场的行业标准。

问题以及特别提款权如何解决这些问题

在 选择 测试 和 测量 系统 时 要 考虑 许多 标准， 其中 其中 最 重要 的 是 测试 设计 的 复杂 性、 生产 量 和 测试 时间。SDR 适用于具有中等到高度复杂性、低到中等体积以及中等到高度灵活性需求的测试和测量应用。

在这些测试和测量场景中，许多具有各种独立设备以不同频率运行的复杂系统必须在投放市场之前进行测试。图2显示了一个无线电频谱，概述了不同设备落下的范围。每个设备可能有不同的协议和测试要求，可能需要随着时间的推移进行调整。此外，许多通信协议和产品仍在成熟，系统模型正在被替换或定制，以处理永无止境的数据洪流。客户需要一台设备即可处理多个应用程序。

此外，当他们处理新通信标准的出现时，许多客户更喜欢更新现有设备，而不是更换它。那些使用SDR的人具有更大的灵活性：与更换硬件不同，SDR测试可以修补，更新或完全更改以解决最新的协议。此外，SDR 中使用的商用高性能可编程信号处理器件有助于满足测试的吞吐量、灵活性和开发成本。

例如，在5G的情况下，新的高频允许更多的数据移动和信号处理，但5G也需要更多的测试来优化流量。早些时候，100 MHz被认为是一种“宽带”仪器，但现在市场需要超过1 GHz的带宽。 目前，预计5G将出现各种技术齿轮，从4.5G开始，最终转向毫米波技术。如果要使用传统硬件进行测试，则可能太慢且成本太高。

当测试5G特定协议所需的硬件可用时，该特定协议可能已更改。因此，在5G技术进入市场后不久，测试硬件就已经过时了。SDR 的宽带性能可以配置为与许多不同的设备一起使用，因为用户解决了使用 71 至 76 GHz 频段进行 5G 的需求;此外，SDR与即将推出的毫米波频段非常兼容。SDR对高带宽的支持也意味着对测试各种设备（即可以是窄带或宽带）没有限制。

对于与基站或移动电话等设备相比以低到中等数量进行测试的产品，为每个新设计设置新的硬件测试台将导致严重的效率低下。软件定义无线电支持与主机连接，通过软件完成应用程序开发。特别是对于小批量项目，SDR 将比传统的测试套件更有效。

减少测试时间

测试和测量的另一个“必备条件”是缩短测试时间。例如， 在 标准 RF 或 混合 信号 测试 中， 测试 时间 由 数据 处理 和 数据 采集 时间、 测试 设备 的 设置 时间 和 被 测 设备 （DUT） 的 响应 时间 组成。除 DUT 响应外，所有这些功能在很大程度上都是测试设备的功能。测试设备对整个测试周期的影响应最小。SDR 可以通过板载 FPGA（现场可编程门阵列）对各种复杂的消费、工业和电子产品进行在线测试，部署时无需主机系统，从而加快测试过程。

许多制造商正在提供各种 SDR 产品，以满足卫星、军事通信、LTE 和无线连接等市场的不同需求。5G 和 802.11ax 等最新无线技术的加速发展促使工程师利用灵活的测试和测量设备。

审核编辑：郭婷