無論是人類還是機械，都需要穩(wěn)定、無所不在、經(jīng)濟實惠的無線數(shù)據(jù)連接功能，這種永無止盡的需求給無線產(chǎn)業(yè)帶來了巨大的壓力。 對此，業(yè)界達成一致共識：2020年之前必須將新一代無線網(wǎng)絡的容量提高1000倍，同時確保成本不會等幅上漲。 為了克服這項技術挑戰(zhàn)，研究人員必須跳出固有思維模式，將思維延伸到臺式機仿真環(huán)境之外，考慮無線系統(tǒng)的實時原型開發(fā)，以便充分探索必需的創(chuàng)新。

然而，實時原型開發(fā)是一項極為昂貴、非常耗時的工作。 原因有很多，例如所需的技能各有不同、缺乏通用的硬件平臺等，但最重要的是沒有有效的開發(fā)起點，所以研究人員只能采用現(xiàn)有的常見無線標準(LTE 和802.11)。

LTE和802.11應用架構包含于LabVIEW Communications系統(tǒng)設計套件(簡稱LabVIEW Communications)，提供立即可用、便于修改且基于LTE和802.11無線標準的實時物理層(PHY)參考設計。

這個應用架構提供了良好的開發(fā)起點來幫助研究人員找到改良LTE和802.11標準的方式。其中一些研究包括探索全新的算法和架構來支持大幅增長的端點數(shù)量、發(fā)明新波形來調制/解調信號或尋找全新的多天線架構來充分利用無線媒介的自由度。

LTE和802.11參考架構包含了使用LabVIEW Communications開發(fā)而成的模塊化基帶物理層塊。 這些框架經(jīng)過特殊設計，可以在FPGA和通用處理器上運行，這兩者均緊密集成了NI軟件無線電(SDR)硬件的RF與模擬前端裝置。

我們完全重新設計了這個框架，使用戶可以輕松對其進行修改，同時遵循LTE和802.11標準的主要規(guī)范。這可讓無線研究人員根據(jù)LTE和802.11標準快速搭建實時原型開發(fā)實驗室并開始運行。 他們還可以按照自己的想法專注于協(xié)議的特定部分、輕松修改設計以及將其創(chuàng)新與現(xiàn)有標準進行比較。

PHY和MAC塊可使用LabVIEW Communications通過簡單明了的圖形化程序框圖來顯示和記述，它們具有清晰定義的界面、記述完整的系統(tǒng)性能基準測試以及有效的計算資源利用。此外，LabVIEW Communications隨附一個視頻流應用程序，顯示了實時數(shù)據(jù)如何通過這些符合標準的無線鏈路來傳輸。

通過使用LabVIEW Communications開發(fā)而成的軟件前面板可輕松地調整無線鏈路的相關參數(shù)。此外，前面板還會顯示相關的鏈路指標，包含接收的功率頻譜、接收的星座圖、輸出率、塊誤碼率(BER)，可幫助用戶輕松地評估鏈路質量，讓研究人員了解各種參數(shù)對通信性能的影響。

這些應用架構結合LabVIEW Communications的易開發(fā)特性以及與NI SDR硬件系列的無縫集成，可協(xié)助研究人員快速創(chuàng)新、縮短下一個突破性產(chǎn)品的上市時間。

1. LTE應用架構

LTE應用功能集包括：

· 符合3GPP-LTE版本10的物理層子集

○ SISO下行鏈路傳輸
○ 20 MHz帶寬
○ 常規(guī)循環(huán)前綴模式
○ TDD幀結構配置5
○ 物理下行鏈路共享信道(PDSCH) CAT 1
○ QPSK、16-QAM和64-QAM調制
○ 可變物理資源塊(PRB)分配
○ LTE數(shù)據(jù)信道編碼
○ 小區(qū)和UE專用的參考信號
○ 主同步信號
○ 用于控制PDSCH參數(shù)的PDCCH

· 接收機算法

○ 自動增益控制
○ 基于PSS的同步，包括時間和頻率跟蹤
○ 信道估算和迫零均衡

· 基本MAC，可實現(xiàn)基于數(shù)據(jù)包的單向數(shù)據(jù)傳輸

2. 802.11應用架構

802.11應用功能集包括：

· 802.11a/g/n/ac物理層子集

○ SISO傳輸
○ 20 MHz帶寬的傳統(tǒng)和HT模式
○ QPSK、16-QAM和64-QAM調制
○ 卷積編碼和維特比譯碼

· 接收機算法

○ 能量檢測
○ 信號字段檢測
○ 同步、信道估算和迫零信道均衡
○ 相位補償