基于NI PXI矢量信號收發(fā)儀進(jìn)行802.11ac測試

就傳統儀器而言，每次測試大約會(huì )取得40個(gè)重要的WLAN收發(fā)器數據點(diǎn)。 NI PXI矢量信號收發(fā)儀的測試速度非?？?，因此能執行完整的增益表掃頻，進(jìn)而采集共300,000個(gè)數據點(diǎn)。“我們采用軟件設計的NI PXI矢量信號收發(fā)儀與NI WLAN測量套件之后，測試速度比傳統的堆疊式儀器快了200倍以上，測試范圍也擴大了許多。”

挑戰

在無(wú)線(xiàn)標準越來(lái)越多元，且設備復雜度與日俱增的同時(shí)，必須降低無(wú)線(xiàn)區域網(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(shí)間。

解決方案

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

過(guò)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(dòng)設備通信的新一代無(wú)線(xiàn)技術(shù)領(lǐng)域中一直處于領(lǐng)導者的地位?，F在我們正對WiFi等高傳輸率的無(wú)線(xiàn)技術(shù)進(jìn)行改革，以便滿(mǎn)足新的連線(xiàn)應用需求。 最新的Qualcomm Atheros芯片是一種具有3組無(wú)線(xiàn)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測試系統的需求

由于無(wú)線(xiàn)標準越來(lái)越復雜，這些設備的運作模式數量也會(huì )隨之飆升。 我們會(huì )逐漸改用最新的WiFi標準，802.11ac ，所以要持續增加新的調制方案，以及更多的通道、頻寬設定與額外的空間串流數目。此外，數以千計的獨立運作增益設定也會(huì )讓W(xué)LAN收發(fā)器的特性測試變得更加棘手。

WLAN收發(fā)器的每個(gè)組件都具備多重增益階段。 為了在低成本的CMOS流程中開(kāi)發(fā)出高性能無(wú)線(xiàn)電，Qualcomm Atheros的設計團隊必須針對每個(gè)無(wú)線(xiàn)電階段采用靈活的操作方式。一旦加入新的構架階段，多重增益設定便會(huì )大幅提高可能的設定組合數量，因此單一運作模式便可能具有成千上萬(wàn)個(gè)數據點(diǎn)，而且這只是一個(gè)無(wú)線(xiàn)電收發(fā)器的數據點(diǎn)而已；如果系統搭載多個(gè)天線(xiàn)的話(huà)，MIMO設定的電路排列數量也會(huì )持續增加。隨著(zhù)可能的設定組合數量激增，要避免測試時(shí)間延長(cháng)便會(huì )是相當困難的挑戰。

圖1. 以常見(jiàn)的WLAN接收器程序框圖為例，可以看出每個(gè)組件都具有多重增益階段，因此一個(gè)接收器可能會(huì )有成千上萬(wàn)種不同的增益設定

NI PXI矢量信號收發(fā)儀與LabVIEW FPGA

為了解決這類(lèi)測試時(shí)間的挑戰，Qualcomm Atheros采用了NI PXIe-5644R矢量信號收發(fā)儀。 由于NI PXIe-5644R內建FPGA，所以可通過(guò)矢量信號收發(fā)器內的射頻信號發(fā)生器/分析器，同時(shí)控制芯片的數字界面。

一般而言，FPGA的程序設計必須通過(guò)VHSIC硬件描述語(yǔ)言或Verilog。但許多工程師和科學(xué)家并不熟悉這些復雜的語(yǔ)言，或是需要特定的工具，才能針對高階抽象層提高設計產(chǎn)能，進(jìn)而簡(jiǎn)化FPGA代碼的生成流程。由于LabVIEW能夠清楚地表現并行架構和數據流，非常適用于FPGA程序的編寫(xiě)，所以用戶(hù)不論有沒(méi)有傳統FPGA設計的經(jīng)驗都能高效運用可重新配置硬件的功能。

Qualcomm Atheros采用LabVIEW來(lái)設計NI矢量信號收發(fā)器的FPGA，以便控制待測設備并處理數據。儀器內部即可執行處理程序，無(wú)需通過(guò)總線(xiàn)來(lái)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(lái)設計NI矢量信號收發(fā)儀的FPGA，藉由數字方式來(lái)控制待測設備

傳統的堆疊式儀器測量通常會(huì )受限于最佳的評估增益表選項。 因此Qualcomm Atheros的團隊必須通過(guò)反復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(huì )產(chǎn)生大約40個(gè)重要數據點(diǎn)。

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

圖3.就傳統儀器而言，每次測試大約會(huì )取得40個(gè)重要的WLAN收發(fā)器數據點(diǎn)。NI PXI矢量信號收發(fā)儀(VST)的測試速度非?？?，因此能執行完整的增益表掃頻，進(jìn)而采集共300,000個(gè)數據點(diǎn)

我們通過(guò)儀器的射頻前端元件直接同步處理數字控制時(shí)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儀器解決方案200倍之多。

圖4. Qualcomm Atheros通過(guò)儀器的射頻前端元件直接同步處理數字控制時(shí)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(lái)說(shuō)，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(shí)，優(yōu)異的測試性能讓人非常滿(mǎn)意。我們?yōu)榭蛻?hù)開(kāi)發(fā)802.11ac解決方案的過(guò)程中，NI PXIe-5644R為我們帶來(lái)了自由度和靈活性，并大大提高了我們的測試吞吐量。