R&S公司推出WLAN新測試方案
2013-08-06 21:39:17 本站原創(chuàng)首批支持新的WLAN標準IEEE802.11ac的智能手機很快將進入消費者手中，其允許用戶體驗更高的數(shù)據(jù)傳輸速率。盡管用戶受益于此，這對于設備制造商卻是一個挑戰(zhàn)。新技術對所使用的部件提出了極高的要求。羅德與施瓦茨(R&S)公司的高、中檔儀器都能支持IEEE802.11ac測量，為設備制造商的產(chǎn)品提供高性價比測量系統(tǒng)。
無線通信從根本上改變了人們在居所、辦公場所和閑暇時間的生活。通過WLAN使用智能手機或平板電腦訪問因特網(wǎng)正變得越來越尋常。這一趨勢將持續(xù)，因為WLAN越來越多地被諸如電視機頂盒與電視機之類的設備所支持，移動無線網(wǎng)絡運營商也指望WLAN降低其自身網(wǎng)絡負載。對數(shù)據(jù)速率的需求也日益增加，例如，需要傳輸HD高清品質的視頻或者使用云服務。
這些高數(shù)據(jù)速率要求更多的信號帶寬，這只能在更高的頻帶中獲取。因此，新的WLAN標準IEEE802.11ac也使用5GHz頻帶上的80MHz和160MHz帶寬，使得數(shù)據(jù)速率可達數(shù)Gbit/s。在當前的WLAN標準IEEE802.11n中，帶寬最高仍然只有40MHz，最大數(shù)據(jù)速率為600Mbit/s。
如果該頻段內沒有一個連續(xù)的160 MHz的頻帶，可以將兩個80MHz的信道(信道捆綁)合并。兩個80MHz的信道既可以分開合并，也可以連續(xù)合并。802.11ac標準中引入的其他功能包括高至256 QAM的更高階調制，以及擴展支持多達8根天線的MIMO和多用戶MIMO(Multi-user MIMO)技術。
高階調制確保良好的信號質量
IEEE802.11ac標準不僅僅支持目前標準中所使用的調制方式(BPSK、QPSK、16QAM和64QAM)，也支持256 QAM調制。根據(jù)當前的信道質量，無線設備確定使用何種調制方式。如果信道質量在連接期間提高或降低，系統(tǒng)會選擇更高階或更低階的調制方式。為了允許在5/6編碼速率下進行256QAM的傳輸，IEEE規(guī)定誤差矢量幅度(EVM)最多為-32 dB(2.5%)。對于64 QAM來說，可容忍的EVM為-27dB(4.4%)。
在多用戶MIMO的情況下，由于信道的多徑特性和使用波束賦形技術，WLAN交換機可以同時在相同頻率下服務多個用戶，每一用戶都分配單個空分復用的數(shù)據(jù)流。使用單用戶MIMO，發(fā)射機和接收機之間每一條新增的路徑都會提高信噪比，從而增加單個獨立的接收機的吞吐率。盡管多用戶MIMO提升了整體系統(tǒng)容量，每增加一個空間數(shù)據(jù)流導致更高的噪聲水平(即降低信噪比)。特別注意的是，如需對256 QAM信號進行解調，則要保證EVM低于-32dB。
頻率響應需求也更高。在發(fā)射機端和接收機端，需要在一個帶寬區(qū)間內具有恒定的頻率響應，該信號帶寬四倍于 802.11n標準。不理想的幅頻和相頻響應會導致更高的EVM--使高階調制(例如在256QAM的情況下)傳輸更困難。
數(shù)字預失真不補償非線性效應
為了滿足這些需求，諸如放大器和混頻器之類的部件在一定頻帶范圍內必須具有較低的固有噪聲，且具有線性特征。盡管噪聲成分不能從信號中移除，數(shù)字預失真可以對非線性效應做出補償。放大器制造商必須在保持設備電池低能耗，限制非線性效應以及相關信號質量下降之間做出折中。在較高的功率范圍內，可以達到高效率。同時，非線性效應使得1dB的增益壓縮點性能惡化。然而，通過對器件的非線性進行測量、建模可以在數(shù)字域補償這些效應。在放大器之前，信號被數(shù)字預失真，即與放大器的失真特性相反的函數(shù)作用在數(shù)字基帶上。在放大器之后，放大器消除失真和預失真。其結果為線性放大信號。
IEEE 802.11ac所要求的測試是之前標準的測試的擴展。發(fā)射機測試包括發(fā)射頻譜模板、頻譜平坦度、發(fā)射中心頻率和調制精確度的測試。在接收機端，主要測試為接收機最小輸入靈敏度、鄰道選擇性、非鄰道選擇性、接收機最大輸入電平和空閑信道評估(CCA)靈敏度測試。802.11ac部件(例如放大器、轉換器或芯片組)的開發(fā)者和制造商需要使用信號源和分析儀，其在5GHz頻帶下提供至少160MHz的I/O調制和分析帶寬。
R&S測試解決方案
R&S公司提供了從研發(fā)、生產(chǎn)以及各種實驗室應用認證等測試解決方案。
新一代R&S SMBV100A矢量信號發(fā)生器和R&S FSV信號與頻譜儀是該項任務的理想選擇。SMBV100A是世界上首臺能夠自身在160MHz射頻帶寬下生成WLAN信號的矢量信號發(fā)生器，即，無需額外的設備或者外接PC。將R&S SMBV100A和R&S FSV組合可以使得各種發(fā)射機和接收機測量簡單易行。所有所需信號的生成和分析功能都包括其中，可以手動執(zhí)行，或者使用程序控制。
R&S SMBV100A提供了一系列的功能：不同WLAN信號(802.11 a/b/g/n/ac)的不同突發(fā)數(shù)據(jù)可以使用幀塊配置混合--例如，802.11ac規(guī)定的160MHz突發(fā)數(shù)據(jù)可以和IEEE 802.11 n和802.11 ac信號混合發(fā)射，以模擬某個訪問節(jié)點可能發(fā)生的WLAN業(yè)務流。對于MIMO測試來說，最多可以支持8根天線;對于靜態(tài)傳輸信道模擬測試來說，SMBV可以計算出每根發(fā)射天線的信號，把這些信號經(jīng)過一定的幅度和相位延遲處理后，再進行數(shù)字疊加，直接模擬出到達每根接收機天線端的信號。高斯白噪聲可以疊加到信號中，模擬接收機射頻端噪聲。
該功能與802.11ac信號的信號發(fā)生器的高質量信號的需求吻合。在5.7GHz的頻帶下，160MHz帶寬的信號在256QAM調制方式下誤差矢量幅度極佳，只有-47dB。R&S SMBV100A也具有卓越的平坦性頻率響應，在160MHz帶寬下只有0.2dB。
為了分析802.11ac信號，R&S FSV運行諸如雜散帶外發(fā)射、鄰信道泄露比以及全面的調制參數(shù)時域測量之類的頻譜測量。用戶可以輕而易舉地在各種測量模式之間切換，并且以圖表的形式顯示關鍵結果。觸摸屏使得操作簡單，特別是當用戶改變視角或者需要修改任何測試參數(shù)的時候。
802.11ac工作在5GHz頻段上，然而，5.25～5.35GHz和5.47～5.725GHz是全球雷達系統(tǒng)的工作頻段，為了避免工作在5GHz頻段的無線通信設備對雷達系統(tǒng)造成干擾，各國對這些設備的要求除了功率、頻譜等常規(guī)項目以外，還特別增加了對動態(tài)頻率選擇(DFS：Dynamic Frequency Selection)特性的要求。SMBV和FSV也提供了DFS這一測試應用解決方案。
R&S FSV和R&S SMBV100A是用于開發(fā)和生產(chǎn)基站、移動電話和放大器的通用儀器。更大帶寬的進一步應用進而在LTE Advanced中可以得到，在LTE Advanced帶寬最高為100MHz，可以進行測試多標準基站帶寬放大器的載波聚合或者預失真測試，并且進行寬帶脈沖測量。
此外，無線綜合測試儀CMW500/280/270也能支持802.11ac的測試方案，大大降低了生產(chǎn)測試成本以及提升了生產(chǎn)測試效率。基于綜測儀R&S CMW500的測量方案可以使用單臺綜測儀完成對802.11ac待測件的發(fā)射機和接收機的測量，極大的簡化了測量的復雜程度。對于終端的研發(fā)和生產(chǎn)尤為方便。802.11ac選件可以在原來CMW500/280/270非信令儀表上進行軟件升級，無需添加硬件，這也給客戶帶來的極大的便利。
無線綜合測試儀R&S CMW是目前最為先進的寬帶測試儀，不僅能支持測試蜂窩通訊2G、3G、以及LTE和LTE-A的無線終端，還支持非蜂窩通訊WiFi、藍牙、FM、GPS等終端產(chǎn)品，針對WiFi產(chǎn)品，測試能力覆蓋非信令校準與驗證測試、信令驗證測試，以及應用層面的E2E數(shù)據(jù)測試等。
在各大運營商、設備廠商的推動下，未來的WiFi設備將逐漸升級為802.11ac。設備生產(chǎn)廠商需要能支持802.11ac的測量儀器，羅德與施瓦茨公司提供全面的測試解決方案，同時支持WiFi和蜂窩移動通信系統(tǒng)，能從射頻、信令和應用測試等各個方面對WiFi進行全面的測試。
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