LabVIEW Communications应用架构

无论是人类还是机械，都需要稳定、无所不在、经济实惠的无线数据连接功能，这种永无止尽的需求给无线产业带来了巨大的压力。 对此，业界达成一致共识：2020年之前必须将新一代无线网络的容量提高1000倍，同时确保成本不会等幅上涨。 为了克服这项技术挑战，研究人员必须跳出固有思维模式，将思维延伸到台式机仿真环境之外，考虑无线系统的实时原型开发，以便充分探索必需的创新。

然而，实时原型开发是一项极为昂贵、非常耗时的工作。 原因有很多，例如所需的技能各有不同、缺乏通用的硬件平台等，但最重要的是没有有效的开发起点，所以研究人员只能采用现有的常见无线标准(LTE 和802.11)。

LTE和802.11应用架构包含于LabVIEW Communications系统设计套件(简称LabVIEW Communications)，提供立即可用、便于修改且基于LTE和802.11无线标准的实时物理层(PHY)参考设计。

这个应用架构提供了良好的开发起点来帮助研究人员找到改良LTE和802.11标准的方式。其中一些研究包括探索全新的算法和架构来支持大幅增长的端点数量、发明新波形来调制/解调信号或寻找全新的多天线架构来充分利用无线媒介的自由度。

LTE和802.11参考架构包含了使用LabVIEW Communications开发而成的模块化基带物理层块。 这些框架经过特殊设计，可以在FPGA和通用处理器上运行，这两者均紧密集成了NI软件无线电(SDR)硬件的RF与模拟前端装置。

我们完全重新设计了这个框架，使用户可以轻松对其进行修改，同时遵循LTE和802.11标准的主要规范。这可让无线研究人员根据LTE和802.11标准快速搭建实时原型开发实验室并开始运行。 他们还可以按照自己的想法专注于协议的特定部分、轻松修改设计以及将其创新与现有标准进行比较。

PHY和MAC块可使用LabVIEW Communications通过简单明了的图形化程序框图来显示和记述，它们具有清晰定义的界面、记述完整的系统性能基准测试以及有效的计算资源利用。此外，LabVIEW Communications随附一个视频流应用程序，显示了实时数据如何通过这些符合标准的无线链路来传输。

通过使用LabVIEW Communications开发而成的软件前面板可轻松地调整无线链路的相关参数。此外，前面板还会显示相关的链路指标，包含接收的功率频谱、接收的星座图、输出率、块误码率(BER)，可帮助用户轻松地评估链路质量，让研究人员了解各种参数对通信性能的影响。

这些应用架构结合LabVIEW Communications的易开发特性以及与NI SDR硬件系列的无缝集成，可协助研究人员快速创新、缩短下一个突破性产品的上市时间。

1. LTE应用架构

LTE应用功能集包括：

· 符合3GPP-LTE版本10的物理层子集

○ SISO下行链路传输
○ 20 MHz带宽
○ 常规循环前缀模式
○ TDD帧结构配置5
○ 物理下行链路共享信道(PDSCH) CAT 1
○ QPSK、16-QAM和64-QAM调制
○ 可变物理资源块(PRB)分配
○ LTE数据信道编码
○ 小区和UE专用的参考信号
○ 主同步信号
○ 用于控制PDSCH参数的PDCCH

· 接收机算法

○ 自动增益控制
○ 基于PSS的同步，包括时间和频率跟踪
○ 信道估算和迫零均衡

· 基本MAC，可实现基于数据包的单向数据传输

2. 802.11应用架构

802.11应用功能集包括：

· 802.11a/g/n/ac物理层子集

○ SISO传输
○ 20 MHz带宽的传统和HT模式
○ QPSK、16-QAM和64-QAM调制
○ 卷积编码和维特比译码

· 接收机算法

○ 能量检测
○ 信号字段检测
○ 同步、信道估算和迫零信道均衡
○ 相位补偿