基于NI PXI矢量信號收發(fā)儀進(jìn)行802.11ac測試
就傳統(tǒng)儀器而言,每次測試大約會取得40個(gè)重要的WLAN收發(fā)器數(shù)據(jù)點(diǎn)。 NI PXI矢量信號收發(fā)儀的測試速度非???,因此能執(zhí)行完整的增益表掃頻,進(jìn)而采集共300,000個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)。“我們采用軟件設(shè)計(jì)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(kuò)大了許多。”
挑戰(zhàn)
在無線標(biāo)準(zhǔn)越來越多元,且設(shè)備復(fù)雜度與日俱增的同時(shí),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(zhǔn)度,并且縮短特性測試時(shí)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(shí)間,進(jìn)一步減少成本,并提升設(shè)備特性。
過去20幾年以來,Qualcomm Atheros公司在網(wǎng)絡(luò)連接、消費(fèi)性電子、運(yùn)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(dǎo)者的地位?,F(xiàn)在我們正對WiFi等高傳輸率的無線技術(shù)進(jìn)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(biāo)準(zhǔn)802.11ac。
新型WLAN測試系統(tǒng)的需求
由于無線標(biāo)準(zhǔn)越來越復(fù)雜,這些設(shè)備的運(yùn)作模式數(shù)量也會隨之飆升。 我們會逐漸改用最新的WiFi標(biāo)準(zhǔn),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(jì)的獨(dú)立運(yùn)作增益設(shè)定也會讓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流程中開發(fā)出高性能無線電,Qualcomm Atheros的設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)必須針對每個(gè)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(yùn)作模式便可能具有成千上萬個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn),而且這只是一個(gè)無線電收發(fā)器的數(shù)據(jù)點(diǎn)而已;如果系統(tǒng)搭載多個(gè)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(shí)間延長便會是相當(dāng)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(gè)組件都具有多重增益階段,因此一個(gè)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(shí)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(shí)控制芯片的數(shù)字界面。
一般而言,F(xiàn)PGA的程序設(shè)計(jì)必須通過VHSIC硬件描述語言或Verilog。但許多工程師和科學(xué)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(jì)產(chǎn)能,進(jìn)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(jì)的經(jīng)驗(yàn)都能高效運(yùn)用可重新配置硬件的功能。
Qualcomm Atheros采用LabVIEW來設(shè)計(jì)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(jì)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(xiàng)。 因此Qualcomm Atheros的團(tuán)隊(duì)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(dāng)緩慢的流程,每次評估都會產(chǎn)生大約40個(gè)重要數(shù)據(jù)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(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(tuán)隊(duì)即可在單一設(shè)備的每次測試掃頻中,全面測試無線電運(yùn)作的特性,進(jìn)而采集全部共300,000個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn),以便確切判斷出最理想的運(yùn)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(yùn)作狀況,負(fù)責(zé)團(tuán)隊(duì)即可探索以前從未設(shè)想過的運(yùn)作機(jī)制。
圖3.就傳統(tǒng)儀器而言,每次測試大約會取得40個(gè)重要的WLAN收發(fā)器數(shù)據(jù)點(diǎn)。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(jìn)而采集共300,000個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)
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(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(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(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(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?yàn)檫@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。