應(yīng)對(duì)IEEE 802.11ac生產(chǎn)測(cè)試挑戰(zhàn)
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1.寬帶測(cè)量
802.11ac僅在5GHz免牌照頻段工作。與2.4GHz頻段相比，具有寬可用帶寬和低干擾的優(yōu)點(diǎn)。美國(guó)和歐洲信道分配分別如圖3和圖4所示，參見(jiàn)[4]。因此，測(cè)試需要生成并分析80MHz瞬時(shí)帶寬或160MHz(可選)帶寬，以及頻率達(dá)5.835GHz的信號(hào)。
圖3：美國(guó)信道分配。
圖4：歐洲信道分配。
對(duì)于發(fā)射機(jī)測(cè)試，需要一次捕獲整個(gè)信號(hào)帶寬，測(cè)量信號(hào)質(zhì)量、頻率、功率和頻譜平坦度。頻譜包絡(luò)測(cè)量需要分析更寬的帶寬(如802.11ac 80MHz為240MHz)。這可以采用頻譜拼接技術(shù)，以更加經(jīng)濟(jì)的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。這種技術(shù)可以捕獲信號(hào)的多個(gè)快照，按頻域進(jìn)行拼接，顯示整個(gè)帶寬。
對(duì)于接收機(jī)測(cè)試，需要生成全帶寬信號(hào)波形模擬被測(cè)設(shè)備(DUT)。這種方法可以測(cè)試多種操作模式的接收靈敏度。
現(xiàn)有及今后推出的Aeroflex PXI 3000系列射頻模塊支持寬帶信號(hào)分析，并可以生成6GHz頻率，便于滿(mǎn)足802.11ac帶寬和頻率要求。我們的802.11ac解決方案可通過(guò)軟件升級(jí)，是802.11ac測(cè)試的理想平臺(tái)。
2.多輸入多輸出(MIMO)
MIMO是在發(fā)射機(jī)和接收機(jī)上采用多個(gè)天線(xiàn)，通過(guò)先進(jìn)的數(shù)字信號(hào)處理提高通信性能。這種方法采用獨(dú)立發(fā)射/接收鏈，既可以提高鏈路可靠性，也可以提高數(shù)據(jù)速率。IEEE在802.11n中引入MIMO，將802.11ac的支持能力擴(kuò)展到8個(gè)空分碼流和多用戶(hù)MIMO(MU-MIMO)。相對(duì)于單用戶(hù)MIMO，MU-MIMO可以同時(shí)端接多個(gè)用戶(hù)同一頻段往來(lái)傳輸?shù)氖?發(fā)信號(hào)，如圖5所示。
圖5：?jiǎn)斡脩?hù)與多用戶(hù)MIMO舉例。
在研發(fā)環(huán)境下，MIMO開(kāi)發(fā)一般需要測(cè)試設(shè)備利用多徑信道仿真，對(duì)不同MIMO節(jié)點(diǎn)的多個(gè)碼流進(jìn)行編/解碼。而在生產(chǎn)環(huán)境下，由于設(shè)備設(shè)計(jì)認(rèn)證已在研發(fā)階段完成，因此測(cè)試重點(diǎn)轉(zhuǎn)移到射頻組件校準(zhǔn)和設(shè)備質(zhì)量確認(rèn)。生產(chǎn)環(huán)境下MIMO測(cè)試還應(yīng)優(yōu)化速度和成本。目前采用的一種方法是單獨(dú)測(cè)試MIMO收發(fā)器的射頻路徑。一般是通過(guò)開(kāi)關(guān)矩陣依次對(duì)每個(gè)MIMO路徑進(jìn)行測(cè)試，以進(jìn)一步節(jié)省測(cè)試設(shè)備的成本，因?yàn)橹恍枰粋€(gè)測(cè)試收發(fā)器信道，如圖6所示。這種方法足以滿(mǎn)足MIMO生產(chǎn)要求，合理兼顧性能與成本。
圖6：MIMO生產(chǎn)測(cè)試系統(tǒng)實(shí)例。
3.高密度調(diào)制
802.11ac規(guī)定OFDM模式采用256QAM調(diào)制方式。256QAM調(diào)制密度是過(guò)去WLAN標(biāo)準(zhǔn)最高密度調(diào)制方式64QAM的四倍。高速率傳輸所需傳輸信號(hào)質(zhì)量高于以前WLAN調(diào)制編碼方案。表4列出各種802.11ac調(diào)制方式的誤差向量幅度(EVM)或接收星座圖誤差(RCE)要求。無(wú)論信號(hào)帶寬多大，這種要求都是一樣的。
表4：802.11ac的EVM要求。
如圖7所示，EVM特性受相位、頻率和幅度誤差影響。高階調(diào)制、多點(diǎn)定義星座圖，意味著不同符號(hào)的信號(hào)振幅存在很大差別。采用高階調(diào)制時(shí)，信號(hào)所受非線(xiàn)性和相位噪聲等影響會(huì)變得更加突出[8]。
圖7：可視EVM。
為了精確測(cè)量802.11ac信號(hào)，測(cè)試設(shè)備的殘留EVM必須顯著優(yōu)于表4所示的最低EVM要求(即-32dB，256QAM)，否則會(huì)影響產(chǎn)量。這要求相對(duì)于測(cè)試過(guò)去的WLAN標(biāo)準(zhǔn)，802.11ac測(cè)試設(shè)備必須具有更加出色的相位噪聲和線(xiàn)性特性。
Aeroflex基于PXI 3000系列的WLAN測(cè)試解決方案優(yōu)異的EVM特性，可以輕松滿(mǎn)足802.11ac要求。如表5所示，這些數(shù)值反映了發(fā)射機(jī)和接收機(jī)未采用均衡情況下(即人工生成較低測(cè)量值)的殘留EVM。
表5：Aeroflex PXI 3000平臺(tái)WLAN測(cè)試典型殘留EVM/RCE特性。測(cè)試結(jié)果包括接收機(jī)和發(fā)射機(jī)殘留EVM/RCE。無(wú)均衡。
4.測(cè)試速度
生產(chǎn)測(cè)試速度和產(chǎn)量是兩個(gè)最重要的生產(chǎn)指標(biāo)。802.11ac是目前增加的一種測(cè)試設(shè)備，對(duì)于生產(chǎn)WLAN保持可接受的低價(jià)位，以及在消費(fèi)電子設(shè)備中的普及具有重要意義。802.11ac的價(jià)位必須與過(guò)去WLAN標(biāo)準(zhǔn)的價(jià)位相當(dāng)。因此，802.11ac測(cè)試設(shè)備在高速校準(zhǔn)和驗(yàn)證設(shè)備和組件，同時(shí)保證精度和可靠性的基礎(chǔ)上，達(dá)到可觀的產(chǎn)量是十分重要的。
Aeroflex 3000系列PXI模塊化RF測(cè)試平臺(tái)滿(mǎn)足測(cè)試速度和重復(fù)性要求。這是通過(guò)產(chǎn)品大量創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的，包括快速準(zhǔn)確的硬件切換、優(yōu)化軟件架構(gòu)、流水線(xiàn)技術(shù)，以及測(cè)試序列化進(jìn)一步提高設(shè)備利用率。表6舉例說(shuō)明802.11ac采用Aeroflex PXI 3000系列的測(cè)量時(shí)間。
表6：測(cè)量時(shí)間包括捕獲、傳輸和分析。每項(xiàng)測(cè)試分析16個(gè)符號(hào)。測(cè)試結(jié)果是重復(fù)25次的平均值。
評(píng)論