NI PXIe-5644R是業(yè)界首臺矢量信號收發(fā)儀(VST)。該VST的特點(diǎn)是高達(dá)80MHz的實(shí)時(shí)帶寬以及最高至6 GHz的中心頻率。該儀器同時(shí)包括可編程FPGA，可用于提高測試速度或?qū)崿F(xiàn)各種實(shí)時(shí)算法，如快速傅立葉變換(FFT)、功率控制以及調(diào)制或解調(diào)等。完整的WLAN測試儀器的寬度為三個(gè)PXI Express插槽，并包括可用于待測設(shè)備(DUT)控制類型應(yīng)用的數(shù)字I/O端口。
圖1. NI PXIe-5644R是用于WLAN測量的最佳選擇，可編程FPGA允許用戶根據(jù)需要自定制儀器。 軟面板NI WLAN分析工具包提供的軟面板可通過NI PXIe-5644R使用快速生成或采集功能。該分析軟面板可用于調(diào)制或頻譜測量。通過軟面板和多達(dá)4臺NI PXIe-5644R也可獲得4x4 MIMO配置。
圖2. 利用NI WLAN分析工具包可方便地使用NI PXIe-5644R進(jìn)行測量。
圖3. 利用NI WLAN生成工具包可生成80 MHz帶寬的802.11ac信號。 802.11ac可支持5 GHz波段并強(qiáng)制包括20、40和80 MHz帶寬。支持160 MHz當(dāng)前為可選項(xiàng)�？蛇x項(xiàng)還包括非連續(xù)80+80 MHz TX和RX帶寬。
圖4.802.11ac波段分配 IEEE草案要求802.11ac標(biāo)準(zhǔn)可向后兼容802.11a和802.11n的5 GHz波段，以便允許同時(shí)存在不同標(biāo)準(zhǔn)。部分其它強(qiáng)制規(guī)范包括：80 MHz帶寬、256-QAM調(diào)制、高達(dá)8條空間流、多用戶多輸入和多輸出(MIMO)。當(dāng)使用最大帶寬160 MHz、8x8 MIMO配置、256-QAM和短保護(hù)間隔時(shí)，802.11ac理論上可獲得最大6.93 Gbit/s。當(dāng)使用80 MHz帶寬、4 tx通道以及256-QAM調(diào)制時(shí)，平均數(shù)據(jù)率為1.56 Gbit/s。 以下步驟可用于計(jì)算下列配置的數(shù)據(jù)率：80 MHz帶寬、帶800 ns保護(hù)間隔的64-QAM信號以及一條空間流�；旧嫌�234數(shù)據(jù)載波（242—8導(dǎo)頻）。符號率計(jì)算方式如下：256/80 MHz + 800 ns (GI)。將數(shù)值代入數(shù)據(jù)率公式可得：
多用戶MIMO (MU-MIMO) MU-MIMO可允許一個(gè)終端同時(shí)與同一個(gè)波段的多個(gè)用戶收發(fā)信號。MU-MIMO屬于高級MIMO技術(shù)，可利用多個(gè)獨(dú)立無線電終端以便提高單個(gè)終端的通信能力。單用戶MIMO僅考慮使用實(shí)際連接至每個(gè)單獨(dú)接線端的多個(gè)天線。
圖5.MU-MIMO屬于802.11ac的特有概念，可允許多個(gè)接收器。 PXI平臺通過背板以及NI PXI儀器中嵌入的同步和內(nèi)存核心(SMC)芯片可提供同步能力，使得該P(yáng)XI平臺尤其適用于MIMO。通過NI-TLCK技術(shù)，可在多個(gè)分析儀和發(fā)生器（甚至多個(gè)連接機(jī)箱）間獲得高達(dá)0.1相位偏移度。此外新的NI PXIe-5644R VST提供更小尺寸，可允許在單個(gè)機(jī)箱中使用多達(dá)5個(gè)VST以便創(chuàng)建完整的5x5 MIMO系統(tǒng)。通過傳統(tǒng)盒式儀器實(shí)現(xiàn)類似系統(tǒng)時(shí)將會(huì)需要更復(fù)雜的線纜和儀器設(shè)置。
圖6. 一套4x4 MIMO 802.11ac解決方案可方便地置于一臺18插槽PXI Express機(jī)箱中。 用戶可編程FPGA的優(yōu)勢雖然在射頻儀器中使用FPGA并不是新概念，但NI PXIe-5644R為用戶提供了新的可編程FPGA。FPGA可用于以下應(yīng)用： 伺服自動(dòng)增益控制調(diào)制和解調(diào)FFT和平均通道仿真 傳統(tǒng)盒式儀器將會(huì)限制使用諸如FFT和觸發(fā)等算法。對盒式儀器使用的FFT或觸發(fā)進(jìn)行自定義通常十分困難。類似于在手機(jī)上自定義各種應(yīng)用，新的基于軟件的儀器可允許工程師根據(jù)需要對儀器進(jìn)行完全自定義。 獲取最佳EVM值 隨著調(diào)制方式越來越復(fù)雜，保持高質(zhì)量的信號變得更加重要。表1顯示了802.11ac中不同調(diào)制方式的RMS EVM要求。 調(diào)制 碼率 RMS EVM
表1. 802.11ac中調(diào)制方式的RMS EVM要求 測試設(shè)備通常需提供比規(guī)范要求（如-32 dB用于256 QAM）高至少10 dB的測量能力，從而提供足夠的空間用于特征和產(chǎn)品測試。如圖7所示，NI PXIe-5644R可提供業(yè)界領(lǐng)先的EVM值。
圖7. 使用NI PXIe-5644R的802.11ac EVM環(huán)回模式 針對所有無線標(biāo)準(zhǔn)和測試設(shè)備，可以通過調(diào)整軟件和硬件以獲取最佳測量方式。使用NI PXIe-5665 VSA進(jìn)行相鄰?fù)ǖ朗д鏈y量中討論了可用于信號分析儀的部分硬件優(yōu)化。下面將討論諸如相位跟蹤、通道跟蹤、正交偏移補(bǔ)償?shù)绕渌鼉?yōu)化方式。 注： 以下圖片均使用通過NI PXIe-5644R環(huán)回模式生成和采集的80 MHz、MCS 9 802.11ac信號。
圖8. NI PXIe-5644R可對80 MHz 256-QAM信號進(jìn)行-46 dB EVM測量。 相位跟蹤可用于跟蹤由殘余頻偏和相位噪聲引起的調(diào)制符號的相位變化。如果將正交頻分復(fù)用(OFDM)相位跟蹤方法設(shè)置為標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)IEEE標(biāo)準(zhǔn)802.11a-1999的17.3.9.7章節(jié)和IEEE標(biāo)準(zhǔn)802.11n-2009的20.3.21.7.4章節(jié)指定，該工具包可對OFDM符號執(zhí)行基于導(dǎo)頻的通用相位誤差糾正。如果將OFDM相位跟蹤方法設(shè)置為瞬時(shí)，WLAN分析工具包可對OFDM符號執(zhí)行基于導(dǎo)頻的通用相位誤差糾正，以及在每個(gè)調(diào)制符號中補(bǔ)償相位失真。IEEE標(biāo)準(zhǔn)中并未定義該類型補(bǔ)償，但該補(bǔ)償對于確定幅值中調(diào)制失真和相位誤差十分有用。通過該相位跟蹤方法，該工具包僅計(jì)算誤差向量幅度(EVM)，EVM為對包長度和不同子載波的復(fù)數(shù)調(diào)制符號變化引起的誤差。 默認(rèn)值為標(biāo)準(zhǔn)。 注：下圖為放大的256-QAM信號圖。為了更好的說明參數(shù)變化效果，下圖僅顯示了4個(gè)符號。
圖9. 上圖顯示了80 MHz 802.11ac信號進(jìn)行相位跟蹤對EVM數(shù)的影響。該圖表在256-QAM信號圖中僅顯示了4個(gè)符號。 通道跟蹤通過啟用通道跟蹤，WLAN分析工具包可估計(jì)前導(dǎo)包和數(shù)據(jù)的通道響應(yīng)，然后將該響應(yīng)作為整個(gè)包的通道頻率響應(yīng)估計(jì)。如禁用通道跟蹤，該工具包可估計(jì)長訓(xùn)練序列(LTS)的通道響應(yīng)，然后將該響應(yīng)作為整個(gè)包的通道頻率響應(yīng)估計(jì)。
圖10. 啟用通道跟蹤的效果 正交偏移補(bǔ)償WLAN分析工具包也可以補(bǔ)償由于發(fā)生器/DUT引起的相位偏移。圖11顯示了帶正交偏移的信號。正交偏移補(bǔ)償最適用于帶大量點(diǎn)的調(diào)制方式（如256 QAM）。
圖11. 帶正交偏移的信號 256-QAM信號圖（已放大為僅顯示4個(gè)符號）顯示了正交偏移補(bǔ)償?shù)男Ч?br />
圖12. 啟用相位偏移補(bǔ)償?shù)男Ч?/div> 添加減損 NI WLAN生成工具包也可以在生成信號中增加減損并查看DUT的響應(yīng)。通過WLAN生成工具包可添加以下減損： 載波頻率偏移采樣時(shí)鐘偏移IQ減損 增益失調(diào)直流偏移正交偏移定時(shí)偏移載波噪聲比傳輸頻譜屏蔽 802.11ac要求強(qiáng)制80 MHz頻譜屏蔽測試�？蛇x項(xiàng)也包括80+80 MHz和160 MHz頻譜屏蔽測試。80 MHz段可以為連續(xù)或非連續(xù)（在不同波段中）。
圖13. 80 MHz 802.11ac信號的頻譜屏蔽測量 工程師可以通過兩個(gè)同步的發(fā)生器或分析儀生成并采集80+80信號。如圖14所示，如果兩段屬于不同波段，將在每段中應(yīng)用常規(guī)80 MHz頻譜屏蔽，但當(dāng)兩段屬于同一波段并且為連續(xù)時(shí)，將在信號中應(yīng)用疊加的頻譜屏蔽。
圖14. 80+80 802.11ac信號的頻譜屏蔽測量 測量速度所有測試工程師都面臨縮減測試時(shí)間的挑戰(zhàn)。在特定環(huán)境中，工程師需要保證新產(chǎn)品的穩(wěn)定測試流程。在生成環(huán)境中，測試工程師需要以最快時(shí)間測試盡可能多的參數(shù)。 PXI平臺可為儀器以及使用的處理器提供模塊化方法，測試工程師提高測試速度的最簡便方法就是使用最新最快的處理器。在傳統(tǒng)箱式儀器中嘗試升級處理器將會(huì)十分困難。工程師們很大程度上依賴于儀器制造商來提供最新的處理器。通過PXI系統(tǒng)，工程師自己即可購買高性能計(jì)算機(jī)來執(zhí)行所有處理計(jì)算。 NI射頻儀器已在主控計(jì)算機(jī)中實(shí)現(xiàn)所有調(diào)制/解調(diào)以及處理計(jì)算，該主控計(jì)算機(jī)可以嵌入PXI機(jī)箱或者使用由PXI系統(tǒng)控制的外部計(jì)算機(jī)。 圖15顯示了在802.11ac中使用不同平均數(shù)執(zhí)行EVM和頻譜屏蔽測試所需的測試時(shí)間。
圖15. 執(zhí)行EVM和頻譜測試的測試時(shí)間 總結(jié)NI PXIe-5644R的速度、性能、體積和靈活性使其成為WLAN測試的理想儀器。通過開放式架構(gòu)，用戶可以對儀器進(jìn)行FPGA級別的各種自定義，從而實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的觸發(fā)解決方案，工程師甚至可以在儀器中實(shí)現(xiàn)通道仿真。 (C114中國通信網(wǎng)) |
