基于NI PXI矢量信號收發(fā)儀進行802.11ac測試

就傳統(tǒng)儀器而言，每次測試大約會取得40個重要的WLAN收發(fā)器數(shù)據(jù)點。 NI PXI矢量信號收發(fā)儀的測試速度非常快，因此能執(zhí)行完整的增益表掃頻，進而采集共300,000個數(shù)據(jù)點。“我們采用軟件設(shè)計的NI PXI矢量信號收發(fā)儀與NI WLAN測量套件之后，測試速度比傳統(tǒng)的堆疊式儀器快了200倍以上，測試范圍也擴大了許多。”

挑戰(zhàn)

在無線標準越來越多元，且設(shè)備復(fù)雜度與日俱增的同時，必須降低無線區(qū)域網(wǎng)絡(luò)(WLAN)的測試成本，保有高的測試精準度，并且縮短特性測試時間。

解決方案

使用NI PXI構(gòu)架的矢量信號收發(fā)儀與NI LabVIEW FPGA模塊，構(gòu)建靈活的自定義WLAN測試系統(tǒng)，相比以前的堆疊式儀器，可縮短200倍的測試時間，進一步減少成本，并提升設(shè)備特性。

過去20幾年以恚Qualcomm Atheros公司在網(wǎng)絡(luò)連接、消費性電子、運算和移動設(shè)備通信的新一代無線技術(shù)領(lǐng)域中一直處于領(lǐng)導者的地位。現(xiàn)在我們正對WiFi等高傳輸率的無線技術(shù)進行改革，以便滿足新的連線應(yīng)用需求。 最新的Qualcomm Atheros芯片是一種具有3組無線電的多重輸入/多重輸出(MIMO)收發(fā)器，適用于最新的WiFi標準802.11ac。

新型WLAN測試系統(tǒng)的需求

由于無線標準越來越復(fù)雜，這些設(shè)備的運作模式數(shù)量也會隨之飆升。 我們會逐漸改用最新的WiFi標準，802.11ac ，所以要持續(xù)增加新的調(diào)制方案，以及更多的通道、頻寬設(shè)定與額外的空間串流數(shù)目。此外，數(shù)以千計的獨立運作增益設(shè)定也會讓WLAN收發(fā)器的特性測試變得更加棘手。

WLAN收發(fā)器的每個組件都具備多重增益階段。 為了在低成本的CMOS流程中開發(fā)出高性能無線電，Qualcomm Atheros的設(shè)計團隊必須針對每個無線電階段采用靈活的操作方式。一旦加入新的構(gòu)架階段，多重增益設(shè)定便會大幅提高可能的設(shè)定組合數(shù)量，因此單一運作模式便可能具有成千上萬個數(shù)據(jù)點，而且這只是一個無線電收發(fā)器的數(shù)據(jù)點而已；如果系統(tǒng)搭載多個天線的話，MIMO設(shè)定的電路排列數(shù)量也會持續(xù)增加。隨著可能的設(shè)定組合數(shù)量激增，要避免測試時間延長便會是相當困難的挑戰(zhàn)。

圖1. 以常見的WLAN接收器程序框圖為例，可以看出每個組件都具有多重增益階段，因此一個接收器可能會有成千上萬種不同的增益設(shè)定

NI PXI矢量信號收發(fā)儀與LabVIEW FPGA

為了解決這類測試時間的挑戰(zhàn)，Qualcomm Atheros采用了NI PXIe-5644R矢量信號收發(fā)儀。 由于NI PXIe-5644R內(nèi)建FPGA，所以可通過矢量信號收發(fā)器內(nèi)的射頻信號發(fā)生器/分析器，同時控制芯片的數(shù)字界面。

一般而言，F(xiàn)PGA的程序設(shè)計必須通過VHSIC硬件描述語言或Verilog。但許多工程師和科學家并不熟悉這些復(fù)雜的語言，或是需要特定的工具，才能針對高階抽象層提高設(shè)計產(chǎn)能，進而簡化FPGA代碼的生成流程。由于LabVIEW能夠清楚地表現(xiàn)并行架構(gòu)和數(shù)據(jù)流，非常適用于FPGA程序的編寫，所以用戶不論有沒有傳統(tǒng)FPGA設(shè)計的經(jīng)驗都能高效運用可重新配置硬件的功能。

Qualcomm Atheros采用LabVIEW來設(shè)計NI矢量信號收發(fā)器的FPGA，以便控制待測設(shè)備并處理數(shù)據(jù)。儀器內(nèi)部即可執(zhí)行處理程序，無需通過總線來回傳輸至控制器，因此有助于大幅提升測試速度。

圖2. Qualcomm Atheros采用LabVIEW來設(shè)計NI矢量信號收發(fā)儀的FPGA，藉由數(shù)字方式來控制待測設(shè)備

傳統(tǒng)的堆疊式儀器測量通常會受限于最佳的評估增益表選項。 因此Qualcomm Atheros的團隊必須通過反復(fù)評估才能找出最終的解決方案，每次評估都得還原增益表特性。這是相當緩慢的流程，每次評估都會產(chǎn)生大約40個重要數(shù)據(jù)點。

改用NI PXI矢量信號收發(fā)儀之后，測試速度變快了，所以我們可執(zhí)行完整的增益表掃頻，而不是去反覆評估。 這樣一來，Qualcomm Atheros的團隊即可在單一設(shè)備的每次測試掃頻中，全面測試無線電運作的特性，進而采集全部共300,000個數(shù)據(jù)點，以便確切判斷出最理想的運作設(shè)置。鑒于這樣的數(shù)據(jù)操作流程，我們能以前所未有的方式掌握設(shè)備的運作狀況，負責團隊即可探索以前從未設(shè)想過的運作機制。

圖3.就傳統(tǒng)儀器而言，每次測試大約會取得40個重要的WLAN收發(fā)器數(shù)據(jù)點。NI PXI矢量信號收發(fā)儀(VST)的測試速度非常快，因此能執(zhí)行完整的增益表掃頻，進而采集共300,000個數(shù)據(jù)點

我們通過儀器的射頻前端元件直接同步處理數(shù)字控制時序，測試速度比以前的PXI解決方案快了20倍以上，甚至超越原本的傳統(tǒng)儀器解決方案200倍之多。

圖4. Qualcomm Atheros通過儀器的射頻前端元件直接同步處理數(shù)字控制時序，測試速度比以前的PXI解決方案快了20倍以上，甚至超越原本的傳統(tǒng)儀器解決方案200倍之多

提供更佳的靈活性、自由度和測試性能

對Qualcomm Atheros來說，儀器的靈活性與精密控制非常重要，因為這可以有效提升射頻測試流程的效率，所以我們使用NI全新的矢量信號收發(fā)儀時，優(yōu)異的測試性能讓人非常滿意。我們?yōu)榭蛻糸_發(fā)802.11ac解決方案的過程中，NI PXIe-5644R為我們帶來了自由度和靈活性，并大大提高了我們的測試吞吐量。