נשיונל אינסטרומטנס מציעה פתרון פורץ דרך למדידות RF, המשלב במכשיר אחד מחולל אותות וקטורי, נתח אותות וקטורי וחומרה מבוססת FGPA. זהו מכשיר מתוכנן – תוכנה (software-designed) המאפשר למשתמש לתכנת ולשלוט על פרמטרי המכשיר
National Instruments publish
ה- – (Vector Signal Transceiver) – הוא משפחת מכשירים חדשה המשלבים – – (Vector Signal Generator) יחד עם VSA – Vector Signal Analyzer יחד עם מעבד אותות ובקר מבוססי FPGA הפועלים בזמן אמת
ה-VST ניתן לתכנות מחדש על ידי המשתמש לצורך ביצוע תהליכים מורכבים עבור יישומי RF כגון יצירת אבי טיפוס לפרוטוקולים חדשים, הטמעת רדיו מוגדר תוכנה ואמולציה של ערוצי תקשורת
ה-VST מייצג קבוצה חדשה של מכשור, מכשור מתוכנן תוכנה, הניחן ביכולות המוגבלות רק על ידי דרישות המשתמש, ולא על ידי ההגדרות שבחר יצרן המכשיר
ה-VST של NI: מבוסס על LabVIEW ועל ארכיטקטורת NI RIO
מודול NI LabVIEW FPGA מאפשר לבצע תכנוני FPGA עבור מודולי NI RIO, מודול חומרת קלט/פלט הניתן לתכנות. מודול כזה משולב ב-. LabVIEW, תוכנה לתכן מערכות, מתאימה היטב לתכנון רכיבי FPGA והיא יכולה לייצג בקלות תהליכים מקביליים וזרימת נתונים. ל-LabVIEW יש יכולות יחודיות של שילוב תהליכים המבוצעים ב-FPGA וב-CPU,
(הנמצא במחשב המארח) כך שלא נדרשת מומחיות בארכיטקטורות מחשבים ובביצוע חישובים, והיא מאפשרת גם למשתמשים מנוסים וגם למשתמשים חסרי ניסיון בתכנון FPGA לנצל באופן יעיל את היתרונות הגלומים בחומרה הניתנת לתכנות. פרט חשוב בעת הרכבת מערכות מדידה המיועדות למערכות תקשורת מודרניות.
ה-VST של נשיונל אינסטרומנטס משלב את חוזקת LabVIEW FPGA יחד עם ארכיטקטורת NI RIO ומאפשר לנצל מגוון גדול של פתרונות, כגון תכנוני יחוס, דוגמאות מוכחות, קניין רוחני (IP) של יישומים יעודים ופרוייקטים לדוגמא שמומשו
ב-LabVIEW. תכנונים אלה מהווים נקודות התחלת תכנון המבוססות על תכונות ברירת מחדל של LabVIEW FPGA ועל קבצי תוכנה של FPGA, וכיון שהם מוכנים מראש הם מאפשרים התחלה מיידית של פיתוח מערך המדידה. ללא היכולות הללו, המגיעות “בתוך הקופסה”, האתגר להגיע למיצוי הפרודוקטיביות של ה-LabVIEW, של שילוב ארכיטקטורות היישומים והקשחה, של יכולות התכנון בתוכנה של ה-VST היה עלול להיות קשה לקבוצות משתמשים מסויימות. השילוב של תכונות אלה הופך את ה-VST של NI למכשיר מדידה בעל יכולות התאמה למטלות מדידה יעודיות מעבר למצופה במכשור הקצה העליון.
העשרת מדידות RF מסורתיות
ה-VST של NI ניחן בתכונות המאפשרות לו לבצע מדידות בתקני תקשורת כגון 802.11ac כאשר שגיאת משרעת הווקטור (EVM) טובה מ- (0.5%) בתדר 5.8GHz. בנוסף, אותות המבוא והמוצא של השידור, הקליטה, פס בסיס I/Q, ואותות מבוא ומוצא ספרתיים מופנים אל FPGA שניתן לתכנות על ידי המשתמש, ובכך הופכים את ה-VST למכשיר העולה בהרבה על ביצועי מכשירים שולחניים מסורתיים.
צמצום כמות הנתונים הנה דוגמא בולטת לתרומה שתורם ה-FPGA המשולב במערך המדידה לביצוע מטלות חישוביות כבדות, וזאת על ידי הרצת אלגוריתמים לביצוע, decimation channelization, מיצוע ואלגוריתמים יעודיים אחרים. דוגמאות נוספות של יכולות המבוססות על שילוב FPGA ואלגוריתמים שהוגדרו על ידי המשתמש הן דירבון יעודי, מכונות FFT, תיקון רעש, סינון קווים, השהיות משתנות, ועוד.
בקרת התקן נבדק והרצת שגרות בדיקה על ידי ה-FPGA
בנוסף על נתוני ערוץ I/Q של המקלט והמשדר, ה-VST של NI המזווד בתקן PXI מאפשר חיבור מהיר של אותות מבוא ומוצא ספרתיים ישירות אל ה-FPGA. הדבר מאפשר למשתמש להקטין את זמני המדידה באופן דרסטי על ידי הטמעת פרוטוקולים ספרתיים יעודיים לבקרת ההתקן הנבדק (DUT). בנוסף על כך, קביעת רצף הבדיקות יכול להתבצע על ידי ה-FPGA, כך שההתקן הנבדק יכול לשנות מצבים ושגרות תוך כדי בדיקה בזמן אמת.
מדידות מגברי הספק למערכות סרוו תלוי הספק (Power-Level Servoing)
ה-VST הינו אידיאלי למדידת בקרת סרוו תלויית הספק שכן תהליך המדידה ניתן להטמעה ב-FPGA על ידי המשתמש, על ידי כך ניתן להגיע להספק הנדרש מהר יותר.
ה-VST ניתן לתכנות מחדש על ידי המשתמש לצורך ביצוע תהליכים מורכבים עבור יישומי RF כגון יצירת אבי טיפוס לפרוטוקולים חדשים, הטמעת רדיו מוגדר תוכנה ואמולציה של ערוצי תקשורת.
אמולציית ערוצי רדיו לצורך מדידות אותות MIMO
בשנים האחרונות טכנולוגיית MIMO הפכה להיות נפוצה מאוד, במיוחד בתחום התקשורת הסלולרית ובתחום הווירלס. בעזרת מודלים של דעיכה האמולטור מאפשר לסמל הפרעות הנובעות מהתווך, החזרי אות, השלכות תנועה של המכשיר ותופעות נוספות המשפיעות על איכות התקשורת בעולם הפיסיקלי. על ידי תכנות מודלי דעיכה והטמעתם ב-FPGA הופך ה-VST לאמולטור זמן אמת של ערוצי רדיו.
על מנת לענות על השאלה “מה זה בעצם VST?” יש לענות תחילה על השאלות “אילו מדידות RF ואילו בעיות בקרה אתה נדרש לפתור?”. הגמישות שמציע שילוב משדר RF מדוייק, מקלט RF, מערך הדקי
מבוא/מוצא המחובר ל-FPGA המתוכנת על ידי המשתמש, ה-VST מאפשרת מתן מענה לאתגרי המדידות בתחום ה-RF.
