从概念到原型基于labview的软件无线电平台

从概念到原型----基于LabVIEW的软件无线电平台介绍•National

Instruments引领自动化测试测量行业的创新测试测量行业的全球领先企业全球年销售额超过11亿美金每年为超过35,000公司提供产品与方案年收益的16%被用于研发和创新NI中国：从研发设计到售后服务的完整体系、遍布全国的现场技术服务网络为众多通信行业客户提供测试方案与服务National

Instruments中国NI中国分公司上海香港北京广州成都

苏州台北新竹业务涵盖销售、市场、售前咨询、技术支持、客户服务与培训等遍布全国各地的区域工程师网络专业、热情的技术支持团队NI中国研发中心上海NI中国地区系统工程部西安议程软件无线电（SDR）介绍基于NI平台的快速SDR开发–多种集成工具面向SDR应用的NI方案例举基于MATLAB直接SDR开发-BeeCUBE总结软件无线电技术的解决方案目标工具SDR软件开发挑战SDR开发需要多种软件工具并行处理增加系统复杂性软件工具并不专注于系统设计长时间学习曲线有限的重用需要“专家”增加成本增加时间主机控制(C,C++,.NET)DSP

(Fxd

pt

C,Assembly)硬件驱动(C,Assembly)系统调试FPGA多核处理器数学(.m

file

script)仿真(Hybrid)用户界面(HTML)FPGA

(VHDL,Verilog)软件无线电的典型系统与开发流程–传统编码调制发出接收同步解调解码射频前端中频接收FPGA处理编码解码一般的SDR设计流程–算法验证时间长Matlab

/Simulink通信原型仿真/真实信号复杂电磁环境购买信号基带模型自行建立基带模型断点1：重写算法C

/

C++算法验证时间长VHDL

/Verilog断点2：定制硬件基于NI平台的SDR设计流程–快速算法验证Matlab

/SimulinkC

/

C++通信原型记录的真实信号复杂电磁环境购买信号基带模型自行建立基带模型VHDL

/Verilog现成硬件现场软件接口无需重写算法节省软硬件人员、开发时间软件无线电的典型系统与开发流程-NI仅需关注算法研究与软件开发FPGACPU数字处理+射频前端传输总线编码调制发出接收同步解调解码模拟前端Demo

USRP与LabVIEW概念NI更多可用硬件USRP/

USRP

RIO(FPGA)2.

VSA/VSG单级或多级变频3.

VST(FPGA)4.

FlexRIO(FPGA)射频/微波开关RF功率计零中频零中频零中频NI

RF设备典型指标NI

RF设备频率范围（Hz）瞬时带宽（Hz）GPS支持同步支持FPGA开放USRP

RIO收发最高6

G160

M是是是VSA

/

VSG发送最高20

G（标量调制）50

M

/

80

M机箱支持是否接收最高14

GVST9

k–

6.5

G1

G机箱支持是是FlexRIO200

M

–

4.4

G200

M机箱支持是是PXIe-5668R20

-

26.5

G扩展件可达40

G最大765M机箱支持是协处理开关最高40

G全带宽无无无基于NI平台的SDR快速开发加速系统原型同步设计与测试设计测试系统设计组件设计组件测试系统测试原型验证/确认NI

5644R

VSTNI

5791RFlexRIOSDR共享IP共享IP1.信号接口与基于LabVIEW的工具NI平台提供：信号接口NI平台提供：信号处理Demo

RF采集处理2.与第三方工具进行联合开发LabVIEW与C/C++–DLLDemo

LabVIEW与DLL的使用范例Matlab节点需在本机安装正版Matlab，运行时会启动Matlab引擎Mathscript节点NI自带的工具，可以实现与Matlab类似的功能LabVIEW与MATLAB–调用节点/脚本MATLAB节点直接调用MATLAB先打开MATLAB，再运行MATLAB节点Demo

LabVIEW调用MATLABLabVIEW

FPGA与HDL–IP集成LabVIEW

FPGA与HDL–组件级

IP(CLIP)节点LabVIEW

FPGA与HDL–仿真LabVIEW

FPGA与HDL–组件级IP（CLIP）节点Demo

HDL

IP集成/仿真面向SDR应用的NI方案例举建立了实时无线下载OFDM通信链路1024个子载波每个子载波256-QAM调制在笔记本中比特率大约1.4

Mbps基于主机的LabVIEW

VIs导入m文件脚本用途广泛的Mathscript

RT约2个月的时间缩短了2/3的项目时间1.RF相关算法研究使用预失真提高RF性能1.RF相关算法研究端到端实时类LTE无线高清视频连接4周完成快速原型(6man-months)通过UDP以1.5

Mbps进行MPEG-4,720p视频流及回放7.68MS/s

IQ率,模仿LTE帧通过FlexRIO和5791

RF收发机在LabVIEWFPGA搭建Tx/Rx物理层在LabVIEW

DSP设计模块中通过LabVIEWFPGA

IP

Builder进行高性能IP的开发实现DSP原型FPGA

Based

BCJR

Decoder

byChris

Mueller-Smith,

Swapnil

MhaskeRutgers

University“在非常短的时间内实现了令人印象深刻的生产力.”–

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,