基于軟件定義的現代通信系統包括藍牙、WiMAX、CDMA2000、ZigBee、GSM、EDGE、RFID，而這些無線通信標準正以前所未有的速度日漸成熟（圖1）。同時，由于Microsoft、Vodafone與Google等公司的聯合，通過V CAST欣賞熱門的足球比賽，應用Google Earth取得區域定位信息也愈發普遍。隨著全球許多國家無線通信應用的迅猛發展，為滿足用戶需求而增加數據帶寬已經成為移動通訊的最大挑戰。

　　由于產品發布的激烈競爭，研發設計的速度已經超過了測試所能負荷的速度。在ZigBee與802.11n標準完善之前，制造商就向市場發布了基于此協議的設備。傳統儀器制造商預先定義的標準測試系統也已經被取代。這起因于發布無線標準、設備的研發定型與開發用于量產的測試設備周期均過于冗長。考慮到設備需要同時適用于現行的不同標準，測試設備制造商面臨重要抉擇：或者開發符合標準的測試設備而延后上市時間；或者繼續投入大量成本研發新標準。這促使工程師們尋找具備現行可行性和擴展性的解決方案。

　　適應性強的軟件定義測試儀

　　在測試測量領域，為了緊跟射頻和無線領域先進技術的發展步伐，一般使用軟件方法滿足用戶的測試需求。例如，工程師們可以通過軟件實現對最新的信道編碼、調制技術或算法的建模。邏輯上，也可以使用軟件定義的方法來實現儀器，即在通用的射頻模塊上使用編碼和調制軟件實現射頻信號的產生或測量。邏輯上，也可以使用軟件定義的方法來實現儀器，即在通用的射頻模塊上使用編碼和調制軟件實現射頻信號的產生或測量。此種由軟件定義無線電測試的方法將會完全以應用為導向，由用戶的需求決定。美國國防部（DoD）是上述測試策略的主要倡導者。Joint Systems Program主管、JTRS Joint Program（SDR 論壇， 2003年 8月）經理、陸軍上校Steven MacLaird表示：“在軍事上，SDR技術可促進真實意義上無線電互通系統的實現，確保在任何時間任何無線電收發臺都可聯絡到戰場上的友軍。”圖2是NI LabVIEW軟件演示的一個簡單的數字通信鏈路。所包含的VI用于實現無線鏈路上發送端的信源編碼、信道編碼、調制和上變頻功能以及接收端的下變頻、解調、信道解碼和信源解碼功能。當發起一個真實無線信號的傳送時，通信鏈路還應包括硬件設備和物理信道。

　　案例研究：德州大學（The University of Texas）MIMO-OFDM系統的開發

　　MIMO-OFDM系統的開發為我們展示了一個軟件定義儀器的先進應用。新近涌現的無線和數據通信標準包括4G移動通信和802.11n Wi-Fi數據網絡，主要用于增加用戶數目和終端、計算機各自的數據吞吐量。而此之后，最新的兩項新技術是多入多出（MIMO）和正交頻分復用（OFDM）。OFDM的優點是高頻譜效率、低多徑干擾、并可以去除射頻干擾。MIMO則通過使用多徑信號傳輸增加了系統帶寬。德州大學Austin分校的無線網絡與通信組（WNCG）致力于研究并驗證MIMO-OFDM系統的特性和優勢。這項研究主要包含兩個構成要素——系統軟件仿真和全部硬件集成。由三位WNGG成員在不到六周的時間內完成。

　　研究小組采用NI LabVIEW作為模擬工具，因為LabVIEW提供了數據模擬與分析函數（即VI）。LabVIEW環境也提供了NI頻譜量測工具包與NI調制工具包，這兩個擴展工具包特別針對通訊系統設計、模擬與分析所設計。。通過這些工具，研究小組可直接控制系統參數，包含信道編碼、功率與傳輸速率；亦可新增衰落 （Fading）與多徑干擾，以決定系統的抗干擾強度與響應。研究小組亦使用該系統來模擬傳輸即時數據與信息，以檢視調整物理層參數與信道特性的影響；這些工作只有用軟件定義的系統才可進行。此外，WNCG小組可藉由調整天線數量、處理天線收到數據的算法，來進一步驗證影響數據吞吐量的因素。在此環境中，WNCG成員可通過模擬，有效評估新一代MIMO-OFDM數據通訊的優點與缺點。圖3表示WNCG研究MIMO-OFDM期間所使用的界面之一。

　　為完整應用調整模擬軟件

　　小組接著重用軟件模擬代碼，以開發硬件架構的MIMO-OFDM無線收發系統。他們使用NI模塊化儀器開發系統，包含可產生基頻 （Baseband）與中頻（IF）的任意波形產生器模塊，以及一個可建立MIMO-OFDM系統上行鏈路（Uplink）的RF上變頻模組。同樣地，WNCG成員針對無線收發器的下行鏈路（Downlink），使用數字化儀與RF下變頻模組。接著在PXI機箱內安裝模組與嵌入式控制器，以用于高傳輸率與即時的測量處理。圖4即為該系統，包含NI PXI-5660 RF向量信號分析儀與PXI-5670 RF向量信號發生器。

　　當建立完成，WNCG成員即可通過硬件架構的收發系統，驗證研究假設與模擬結果。由于先前以軟件模擬并設計MIMO-OFDM收發系統，WNCG成員體驗了在不到6個星期的時間中，通過軟件定義的硬體，高效地將模擬無線連接轉換為實際無線連結的應用。

　　設計軟件定義儀器的收發器挑戰，在于必須匯整所需的波形，以實現正確的調制。 LabVIEW的NI調制工具包（Modulation Toolkit）具有許多必備的基礎區塊（Building block），修正帶有訊息的載波信號，以達到正確的調制解調。工具包亦提供了一般通道編碼、均值化（Equalization），與測量函數，使得建立和分析波形變得更為簡單。。一旦建立波形–設定采樣率、帶寬、頻率，與其他硬件參數–就可下載波形以完成波形產生。

　　軟件定義的通訊系統將為未來設計提供驗證平臺

　　軟件定義的通訊測試系統將持續成長。由于此系統將可整合標準開發方式，協助開發測試系統，因此這種變化趨勢受到許多組織和機構的歡迎。軟件定義的測試，將為目前通訊系統提供解決方案，但更重要的一點，將提供加快未來通訊系統的范例與平臺。