france.ni.com
Les tendances pour la validation et le
test RF et hyperfréquences
france.ni.com
Des défis à relever…
Le test RF
france.ni.com
Omniprésence
du sans fil
france.ni.com
1996
L’évolution/apparition des standards sans-fil 2011
2010
2009 2008 2007 2006 2005 2004 2003 2002 2001 2000 1999 1998 1997 2013
2012
802.11a/b
802.11g 802.11n 802.11ac
GSM (2G)
EDGE EDGE+
WCDMA (3G)
HSPA HSPA+
LTE (4ish G)
LTE Advanced
WiMAX Mobile WiMAX Wave-2
Bluetooth
Bluetooth EDR BT HS Low- Energy
Connectivité sans fil
Cellulaire et WiMAX
HSPA+ Adv
france.ni.com
Personnalisation des technologies et
développement de technologies non existantes
Exemple : RADAR passif
Station d’émission
Récepteur
Récepteur
2 voies
DSP /
FPGA
france.ni.com
Tendances
Omniprésence du sans-fil Besoin d’intégrer de nouveaux tests
RF dans le système de test
L’évolution/apparition des standards sans-fil
Besoin de plus de précision pour traiter des modulation plus complexes
Augmentation des besoins en Sécurité des états (SIGINT)
Besoin d’enregistrer et de traiter un grand volume de données.
Personnalisation des technologies et développement de technologies non-existantes
Besoin d’une plateforme de prototypage extrêmement flexible.
france.ni.com
Interface utilisateur
Process model Services
utilisateurs
Configuration
matérielle Base de données
Moteur Interface operateur
Fichiers de test Modules logiciels de test
VISA, DLL, GPIB, IVI…
CPU
Logi
ciel
M
atér
iel
R
A
I
D
LabVIEW, LabWindows/CVI, C++, C, .net, Python, Java …
Bibliothèque
modulation
Bibliothèque
communication
Bibliothèque
protocoles RF
Bibliothèque
mesures
Bibliothèque
traitement du
signal
Logiciels de gestion de système
Fichiers de test spécifiques
Logiciels de développement
Drivers
Instruments RF
F
P
G
A
Système PXI
…
france.ni.com
Le PXI NI : une solution pour la prochaine
génération de test RF
Les tendances dans l’industrie induisent :
• un accent croissant mis sur la vitesse de mesure
• une présence accrue des instruments RF dans les applications
• les limites des performances RF continuellement repoussées
CPU Multicoeur → Le
plus rapide du marché
Des matériels et logiciels
flexibles pour relever des
défis uniques
Matériel RF haute
performance →
Grande précision
france.ni.com
Qu’est-ce que le PXI ?
• PXI = PCI eXtensions for Instrumentation
• Inventé par National Instruments en 1998
• Spécification ouverte régie par la PXI Systems Alliance (PXISA) avec
plus de 70 sociétés membres
• Plate-forme basée PC optimisée pour le test, la mesure et le contrôle
• Bus PCI avec le châssis robuste et modulaire Eurocard
• Cadencement avancé et fonctionnalités de synchronisation
france.ni.com
Qu’est-ce que le PXI ?
• Améliore la bande passante et la latence de votre système
• Réduit le coût de votre système ainsi que votre temps de
développement
• Protège votre investissement avec un standard ouvert de l’industrie
france.ni.com
Le PXI utilise des technologies standards
Contrôleur PXI : • technologie OS
• environnements
de développement
d’applications
(ADE)
• multicœur
Châssis : • alimentation DC et AC
• robustesse
• intégration des
périphériques
Emplacement
des
périphériques
Fond de panier PXI :
• technologie du bus
• cadencement
• synchronisation
france.ni.com
Intégration d’E/S modulaires et sur étagère
Box Instruments Solution traditionnelle : 82 972 USD
0.1734 m3
Solution PXI 39 545 USD
0.019 m3
france.ni.com
Une architecture logicielle de test RF
ouverte
Toolkits NI IP
Partenaire, Ref Arch Personnalisés
Sta
nd
ard
s
Applications/Tests
RFSA RFSG RIO
Dri
ver
Matériel
Execution des tests Géstion des données
france.ni.com
Générateurs et
analyseurs RF
Commutation,
amplification,
atténuation
Analyseur de
réseau
vectoriel RF
Wattmètres E/S FPGA et
Coprocessing Traitement
multicoeur
Des API optimisées
Bibliotheque pour le test sans-fil,
cellulaire et GPS (802.11 a/b/g/n/ac , GSM/EDGE,
WCDMA, LTE, WiMAX, GPS, etc.)
Architectures de référence
Faces-avant logicielles
La plateforme de test RF NI
Logiciel et matériel hautement
modulaire
france.ni.com
france.ni.com
Test de PA RF
Defi : le marché des PA évolues
Plus de modes, plus de bandes >> Plus de mesures
Pression de plus en plus importante sur le temps de mise sur le
marché
Les instruments RF testent plus vite et pour moins cher
Solution : Faire migrer le banc de test existant vers une
solution PXI
Réduire le temps de test tout en conservant la précision
“Grâce au PXI nous avons pu faire passer le temps de caractérisation des
nouveaux composants de deux semaines à un un jour”
Gary Shipley, Senior Engineer
france.ni.com
Solution : un testeur basé PXI Banc de test precedent Configuration de test Hybride-PXI
Temps de test original Temps de test PXI Amélioration en vitesse
Test GSM 6 sec 1.1 sec 6x
Test EDGE 14 sec 1.1 sec 14x
Test WCDMA 9 sec 1.1 sec 9x
france.ni.com
Tendances
Omniprésence du sans-fil Besoin d’intégrer de nouveaux tests
RF dans le système de test
L’évolution/apparition des standards sans-fil
Besoin de plus de précision pour traiter des modulation plus complexes
Augmentation des besoins en Sécurité des états (SIGINT)
Besoin d’enregistrer et de traiter un grand volume de données.
Personnalisation des technologies et développement de technologies non-existantes
Besoin d’une plateforme de prototypage extrêmement flexible.
france.ni.com
Modulation en quadrature QAM
Pour effectuer des modulations N-aire (N>3), la solution la plus efficace est de répartir les points
de la constellation uniformément dans le plan IQ, c’est le principe des modulations QAM :
16QAM : 4 bits par symbole
32QAM : 5 bits par symbole
64QAM : 6 bits par symbole….
1024QAM : 10 bits par symbole (limite pratique actuelle)
1024QAM 16QAM 256QAM
france.ni.com
Le standard WLAN 802.11ac
Année de création 1999 (802.11a)
2003 (802.11g) 2009 (draft) 2011 (draft)
Configuration
d’antenne
1x1 SISO 4x4 MIMO 8x8 MIMO
Ordre de modulation
le plus élevé BPSK à 64-QAM BPSK à 64-QAM BPSK à 256-QAM
Bande passante 20 MHz 20 MHz et 20+20 MHz 20, 40, 80, 80 + 80,
et160 MHz
Débit max 54 Mbit/s 600 Mbit/s 6.93 Gbit/s
france.ni.com
L’architecture d’un VSA traditionnel • Les VSA traditionnels ont deux entrées : RF et l’horloge de
référence à 10 MHz
RF
Clk10
ADC
Agilent MXA
LO_1 LO_2 LO_3
PXI-5661
france.ni.com
Synchroniser des VSA traditionnels
• Les VSA traditionnels ne peuvent pas partager l’oscillateur
local
Seule l’horloge à 10 MHz est partagée
Le jitter dans la phase entre chaque analyseur n’est pas constant
L’horloge des ADC n’est pas synchronisée
L’horloge a 10 MHz est la seule a pouvoir être partagée
france.ni.com
PXIe-5665 et la cohérence de phase
• Il est possible de chaîner quatre voies ou plus
• Chaque voie peut être enregistrée sur disque
• Le jitter voie à voie est inférieur à 0,05°
PXIe-5605
PXI-5653
PXIe-5622
ADC
PXIe-5605 PXIe-5622
ADC
Rx0
Rx1
france.ni.com
Test RF à cohérence de phase
• Les instruments atteignent la cohérence de phase grâce au
partage des LO
• Le système est flexible jusqu’à 4x4 et au-delà
Quatre voies cohérentes en
phase PXIe-5663 VSA
Deux voies cohérentes en
phase PXIe-5663 VSG
france.ni.com
Le WLAN 802.11ac, un bon exemple…
• Schémas de modulation complexes jusqu’à 256 QAM à 2.4GHz/5GHz
• Tx et Rx en 4X4 MIMO
• Bande passantes de 20, 40, 80 et 80+80 160MHz
• Développement des systèmes de test automatique avec NI LabVIEW, C,
ou Microsoft Visual Studio
france.ni.com
Les avantages du test MIMO NI
Jusqu’à 14 GHz
Un coût moindre et une consommation optimisée
Possibilité de faire du streaming
Des algorithmes complexes implémentés facilement
france.ni.com
Tendances
Omniprésence du sans-fil Besoin d’intégrer de nouveaux tests
RF dans le système de test
L’évolution/apparition des standards sans-fil
Besoin de plus de précision pour traiter des modulation plus complexes
Augmentation des besoins en Sécurité des états (SIGINT)
Besoin d’enregistrer et de traiter un grand volume de données.
Personnalisation des technologies et développement de technologies non-existantes
Besoin d’une plateforme de prototypage extrêmement flexible.
france.ni.com
Technologie FPGA
Blocs d’E/S
Interconnexions
programmables
Blocs
logiques
france.ni.com
Les apports du FPGA dans le test
• Haute fiabilité – La conception est directement implémentée dans le matériel
• Faible latence – Les algorithmes peuvent tourner à des taux déterministes de l’ordre de 5 ns
• Reconfigurable – Créez des personnalités spécifiques à votre UUT/application
• Haute performance – Les capacités de calculs ouvrent de nouvelles possibilités pour la vitesse de mesure et de traitement des données
• Parallélisme véritable – Permet des tâches parallèles et le pipelining, réduit également le temps de test
france.ni.com
Un protocole numérique simple : I2C
Circuit intégré
SDA
SCL
Générateur de
pattern
Analyseur de
logique
Approche traditionnelle
• Stimuli statiques et réponse attendues
• Difficilement adaptable aux cas multihorloges
010ZZ01
0101101
france.ni.com
Circuit intégré
SDA
SCL
Testeur
“Protocol-
Aware”
Adresse, Données, Adresse, Reçoit
Données de réponses
• Intelligence contenue dans le testeur
• Gestion des temps d’attente
• Gestion simplifiée de la cohabitation de
plusieurs domaines temporels
• Tests avec des commandes de haut niveau
• Scénario réaliste
• Facile à programmer
Un protocole numérique simple : I2C
france.ni.com
Circuit intégré
SDA
SCL
Testeur
“Protocol-
Aware”
Adresse, Données, Adresse, Recoit
Données de réponses
• Intelligence contenue dans le testeur
• Gestion des temps d’attente
• Gestion simplifiée de la cohabitation de
plusieurs domaines temporels
• Tests avec des commandes de haut niveau
• Scénario réaliste
• Facile à programmer
Un protocole numérique simple : I2C
france.ni.com
Architecture P2P NI FlexRIO •Débit >800 Mo/s dans une direction
• >700 Mo/s dans les deux directions
• Latence ~10 us
• Jusqu’à 16 flux par FPGA
france.ni.com
Mesures spectrales en temps réel
RF
france.ni.com
Analyse spectrale
Balayage de spectre FFT temps réel
france.ni.com
Gestion d'obsolescence d'un bus avionique en
FPGA avec la carte FlexRIO chez Thales
L'objectif :
Développer une ressource pour la validation d’un bus avionique pour les équipements
produits, par Thales Avionics.
La solution :
Utiliser les cartes FlexRIO et la puissance des FPGA embarqués pour piloter des modules
d’adaptation spécifiques tout en profitant de la robustesse, de la modularité et de l’évolutivité
d’un châssis PXI avec un contrôleur sous environnement partagé, avec hyperviseur, entre
Linux et RTOS.
"L’architecture des modules
FlexRIO permet d’intégrer
facilement des éléments logiciels et
matériels spécifiques. " - Jeremy MICHEL, DT2E
france.ni.com
Tendances
Omniprésence du sans-fil Besoin d’intégrer de nouveaux tests
RF dans le système de test
L’évolution/apparition des standards sans-fil
Besoin de plus de précision pour traiter des modulation plus complexes
Augmentation des besoins en Sécurité des états (SIGINT)
Besoin d’enregistrer et de traiter un grand volume de données.
Personnalisation des technologies et développement de technologies non-existantes
Besoin d’une plateforme de prototypage extrêmement flexible.
france.ni.com
Les applications nécessitant un transfert rapide
de données
• Enregistrement et relecture RF
• MIMO RF
• Streaming IF et bande de base
• Mappage acoustique
• Streaming numérique
• Validation de conception
• Prototypage d’algorithmes
• Surveillance de spectre
Spectral Monitoring :
Chengdu Huari
Entreprise de
télécommunications
Prototyping
Algorithms for
Radio Astronomy:
Observatoire
d’astronomie radio
national
france.ni.com
Schéma simplifié d’un système de
réception/traitement du signal
Traitement du signal en temps-
réel Stockage
Tableau d’antenne directionnel/omnidirectionnel
(Orientation mécanique ou électrique)
Analyse hors-ligne
Acquisition de signaux
RF haute performance
Migration de données
Haute vitesse
Traitement du signal
optimisé
Cadencement et
synchronisation
Acquisition RF
Acquisition RF
Stockage haute
densité
france.ni.com
Utiliser un analyseur de signaux pour effectuer
du traitement temps réel et de l’enregistrement
Récepteur SIGINT
Traitement
du signal
Bus de données,
cadencement,
synchronisation Acquisition
RF
Données de
synchronisation
et de navigation
GPS
Récepteur SIGINT
france.ni.com
Vitesses de streaming dans un système PXIe NI
800 Mo/s
Le streaming vers/depuis la mémoire
du contrôleur peut supporter 7 flux
unidirectionnels à 800Mo/s pour un
débit total de 5.6Go/s
700 Mo/s
Le streaming vers/depuis le
disque peut supporter 4 flux à
700Mo/s a 2.8GB/s/direction
(5.6GB/s au total)
Le streaming peer to peer
peut supporter 8 flux à700
Mo/s pour 5.6Go/s/direction
(11.2GB/s au total)
700 Mo/s
france.ni.com
Traitement sur FPGA avec la NI FlexRIO
• FPGA Xilinx Virtex-5 SXT
• Accès direct aux GPIO du FPGA
• Utilisation des modules adaptateurs pour les E/S
• streaming Peer-to-peer
• 800 Mo/s en fond de panier PXI
• 16 flux simultanés
• DRAM embarquée
• 2x 256 Mo
• 1.6 Go/s par banque
• Synchronisation avancée
• Partage de l’horloge de référence à 10MHz ou du DSTAR_A avec le module adaptateur
http://zone.ni.com/devzone/cda/tut/p/id/4799
http://sine.ni.com/nips/cds/view/p/lang/it/nid/208164
france.ni.com
Le traitement de données avec LabVIEW
• DDCs / DUCs / Filtering / Channelization / Decimation
• In-band power, adjacent-channel power, burst timing, BER,
EVM, MER, ρ, and more
• Advanced RF, spectral measurement, and modulation
software
• Custom modulation formats and channel coding and
impairments
• Wavelet and filter-bank design for short-duration signal
characterization, noise reduction, and detrending
• Time-frequency analysis -- analytical, graphical tools for
signals with evolving frequency content
• Time-series analysis -- statistical analysis for description,
explanation, prediction, and control LabVIEW FPGA Access Xilinx CORE Generator IP Libraries
france.ni.com
Bénéficier de la technologie COTS : le RAID
RAID (Redundant Array of Independent Disks)
RAID 0 Eclatement sans redondance
• Vitesse améliorée par rapport à l’utilisation d’un disque unique
• Aucune amélioration de la fiabilité
• Support transparent par Windows
0123 | 4567 | 8901 Contrôleur
RAID 0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0
1
Exemple : RAID à 12 disques de NI :
lecture et écriture à 600 Mo soutenus
france.ni.com
france.ni.com
GNSS « Record and Playback »
“ En utilisant les outils PXI d’enregistrement et de relecture RF de National Instruments, nous avons été en mesure d’améliorer nos méthodes de test de récepteur GNSS et ainsi de diminuer les coûts et d’optimiser le spectre des tests”
Stephen Bateman, Vice President of Engineering
Les objectifs : Conduire des tests sur le terrain ainsi qu’en simulation afin d’obtenir un signal GNSS (Global Navigation Satellite System) de manière reproductible tout en ayant accès aux perturbations de l’environnement de déploiement.
La solution : S’équiper de générateurs, d’analyseur et de système d’enregistrement RF PXI de NI afin de créer un système intégré d’enregistrement et de relecture de signaux GNSS sur PXI avec le logiciel LabVIEW
france.ni.com
Initiatives stratégiques de test RF de NI
• Le PXI and le PXIe offrent une vitesse de mesure inégalée Les bus de données disponibles permettent des mesures extrêmement rapides
L’approche modulaire réduit les coûts et simplifie la conception de systèmes
• Les processeurs multicœurs accroissent les performances et réduisent les temps de test
• Architectures de plate-forme intégrant la technologie FPGA Optimalité en termes de performances et de contrôle de synchronisation
En toute simplicité avec NI !
• Architectures logicielles souples et ouvertes Augmentez aisément les capacités de test RF
Accélérez le temps de test
• API stable Indispensable pour les systèmes de test complexes actuels
Solution la plus économique pour aujourd’hui et pour l’avenir – un investissement logiciel durable.
france.ni.com
Pour nous contacter :
A venir :
National Instruments France
Tél. : 0820 20 04 14
2, rue Hennape
92735 Nanterre CEDEX
Top Related