使用NI LabVIEW和 PXI创建实时的多 通道Modem测试 台

"不需要对 LabVIEW或 C++代码进行更 改，我们只是将新型

的处理器插入到 PXI机箱里并安装 了LabVIEW 8.5软件，就获得

了性能的提升。"

The Challenge:使用离散化多音 (DMT)调制技术 和商业上即时可用 (COTS)的组件 创建多通道有线通信 系统的原型，系统设 计者可以用其在评估通信性能和计算复杂 度间进行权衡。

The Solution:利用NI COTS 组件、 LabVIEW Real-Time 软件和其它厂商的各 种组件，开发适于多 线程实现的实时 modem测试 台。

的信息交互速率。 系统设计者们需要使 用多通道通信系统， 也称为多输入多输出 (MIMO)系统，来实现多个收发器进 行并行通信。通常使 用多个载波频率来传 输数据，如数字用户 线(DSL)等。这 些频率技术也被称为 DMT调制。

我们开发了拥有两个 收发器的实时 MIMO DMT测 试台。由于电缆间的 电磁耦合，平行传输 又引入了一种新的干 扰，包括近端串扰 （NEXT）和远端 串扰（FEXT）。利用该测试台，设计 人员可以在通信性能 和算法实现复杂度间 进行权衡，减少近端 串扰、远端串扰和其 它干扰。我们使用 NI硬件和LabVIEW 软 件开发该系统。

软件解决方案

我们将在测试台上运 行的软件解决方案分 为两个部分：实时组 件和非实时组件。实 时软件组件包括收发 器算法和组件的硬件 接口。我们利用LabVIEW Real- Time Module对嵌入式控制器进行 编程，以满足硬实时 的要求。收发器的核 心算法包括传输信号 生成、信号解码和提 高数据速率并降低比 特错误率等各种信号 处理技术。我们使用C++语言开发了这 些算法，并将它们作 为DLL的一部分运 行。

我们利用硬件接口来 维护发送和接收数据 的缓冲区，并将这些 数据发送到数据转换 器中，我们使用 LabVIEW Real- Time VI实现 了这些接口。我们之 所以选用 LabVIEW Real- TimeModule，是因 为它作为可靠、成本 节省的集成化解决方 法，使我们可以很容 易地将多通道数据采 集进行集成。

测试台的非实时组件 包含软件的用户界 面。使用这些组件， 用户可以控制涉及到 硬件的通信链路的参 数(如传输电压和采 样速率等)、软件 (如缓冲区尺寸)和 系统部分(如均衡器和比特分配设置 等)。我们将台式 PC机上的 LabVIEW VI通过以太网连接 到PXI机箱上，以 运行该界面。

设计多频测试台

最开始时，我们使用 了NI PXI- 8186 嵌入式控 制器和LabVIEW 8.0软件来开发测 试台，它们只支持单 线程实现，这使我们 的解决方案无法满足 流式高速通信系统所要求的实时性。我们 去除了一些算法，如 非线性均衡和信号跟 踪等，并且降低了采 样速率，以简化运行 测试台的计算要求。

我们将系统升级到NI PXI- 8106 嵌入式控 制器，该控制器包含了 2.2GHz的 Intel双核处理 器，并与 LabVIEW 8.5配合使用，这 样VI就可以借助于 多核系统，使用多线程运行。我们使用了NI PXI- 5421任意波形发 生器，用于接收机的模数 转换；还使用了 NI PXI- 5122 高分辨率 数字化仪，用于发射 机的数模转换。

我们将嵌入式控制器 和数据转换器插入到NI PXI- 1045机箱中，该机箱为所有组件 提供了同步式背板， 而且在 LabVIEW环境 中可以便捷地访问数 据转换器。系统的模拟前端包含了德州仪 器公司的线驱动器 /混合电路和模拟器 件公司的抗混叠无源 低通滤波器。我们使 用运行 LabVIEW的台 式PC机来提供测试 台的图形界面。

使用NI产品改善计 算性能

在升级后，不仅系统 的计算性能得到了显 著的提升，测试台也 可以以所需采样速率 运行全部的信号处理 算法。图3中以使用 中的接收信号缓冲器 的百分比来计量计算性能的增加。较高的 百分比意味着处理每 帧数据的时间较高， 数据在缓冲区中等待 的时间较长，使得缓 冲区的使用比较高。 我们发现，硬件和软 件升级都会使计算性能得到显著的改善。

我们不需要对 LabVIEW或 C++代码进行更 改，而只是通过将新 型的处理器插入到 PXI机箱里并安装 LabVIEW 8.5软件，就可以 获得性能的提升。因 此，这个基于 LabVIEW的解决方案不仅仅针对特 定的硬件，只要我们 可以快速地调整代 码，使其充分利用多 核处理器，就可以获 得双倍的系统性能。 同时，利用基于 LabVIEW的设 计而带来的计算性能的增加，也为我们将 测试台扩展成3x3 的通信系统提供了可 能。