應(yīng)對(duì)5G WiFi新一代無線測(cè)試的挑戰(zhàn)

802.11ac的一些新的特性使得測(cè)試這些產(chǎn)品出現(xiàn)新的挑戰(zhàn)，256QAM技術(shù)要求在接收和發(fā)射電路中有良好的矢量誤差（EVM）,在星座圖測(cè)量中要求也更為復(fù)雜、精確。矢量信號(hào)分析設(shè)備，安捷倫89600 VSA軟件提供了詳細(xì)分析802.11 ac信號(hào)矢量信號(hào)的分析，以便洞察其信號(hào)出錯(cuò)情況，做出更好的調(diào)整和更改，同時(shí)還支持4x4的MIMO測(cè)量。

另一個(gè)測(cè)量挑戰(zhàn)出現(xiàn)在測(cè)量數(shù)字預(yù)失真（DPD），為了改善失真，需要產(chǎn)生和測(cè)量占用帶寬高出3-5倍帶寬范圍內(nèi)的功率放大器的線性特征。安捷倫SystemVue W1716 DPD Builder軟件能夠提供一個(gè)自動(dòng)數(shù)字線性失真設(shè)計(jì)測(cè)試應(yīng)用。該軟件產(chǎn)生一個(gè)激勵(lì)波形，下載到信號(hào)源，信號(hào)源產(chǎn)生的信號(hào)通過功率放大器后使用信號(hào)分析儀接受放大后的信號(hào)，并將信號(hào)解調(diào)出來，傳輸給測(cè)試電腦，軟件通過對(duì)比激勵(lì)波形和接收到的波形判斷失真情況，從而達(dá)到測(cè)量和分析功能。如下圖：

圖3. 數(shù)字預(yù)失真構(gòu)建的系統(tǒng)配置圖

圖4. 數(shù)字預(yù)失真的實(shí)例

圖4顯示了一個(gè)802.11ac 80MHz信號(hào)經(jīng)過預(yù)失真的實(shí)例。綠色波形是發(fā)射的激勵(lì)信號(hào)，藍(lán)色波形是沒有經(jīng)過預(yù)失真處理的從功放輸出的信號(hào)，而紅色波形是經(jīng)過預(yù)失真的結(jié)果。

設(shè)計(jì)和研發(fā)中更具挑戰(zhàn)的是如何能產(chǎn)生和分析802.11ac這樣更寬的信號(hào)。尤其在考慮器件測(cè)量、發(fā)射機(jī)測(cè)量和接收機(jī)測(cè)量時(shí)，常常用到80MHz 和160MHz的寬帶信號(hào)。

由于許多RF信號(hào)發(fā)生器并不具有足夠高的采樣率，要達(dá)到最低2倍過采樣的基本要求，在產(chǎn)生80MHz帶寬信號(hào)時(shí)，由于混疊現(xiàn)象會(huì)在信號(hào)上產(chǎn)生“鬼影”。然而，采用合適的濾波器和對(duì)波形文件進(jìn)行過采樣這項(xiàng)技術(shù)，就能夠產(chǎn)生具有良好頻譜特性和EVM的80MHz的信號(hào)。使用Agilent N5182A MXG或者E4438C ESG信號(hào)發(fā)生器就能滿足以上需求。

要產(chǎn)生160MHz的信號(hào)，則要利用一個(gè)寬帶的任意波形發(fā)射器（AWG），如Agilent 81180A, M8190A, 或者M(jìn)9330A，利用它們產(chǎn)生模擬的I/Q信號(hào)，送到一個(gè)具有外部I/Q輸入端的矢量信號(hào)發(fā)生器，如Agilent MXG, ESG 或者E8267D PSG 進(jìn)行上變頻，然后通過RF頻率發(fā)射出來。同樣，利用這種方式也可以產(chǎn)生80+80 MHz的信號(hào)，即在兩個(gè)MXG或ESG里分別生成兩個(gè)80 MHz的信號(hào)，然后在合并在一起成為一個(gè)160MHz帶寬的RF信號(hào)。
而對(duì)于160MHz帶寬的信號(hào)分析，則可以使用Agilent 89600 VSA軟件配合Agilent N9030A PXA信號(hào)分析儀，M9392A PXI微波矢量分析模塊，M9202A PXI Digitizer，或者Agilent 示波器這些硬件前端進(jìn)行分析。M9392A可以分析的信號(hào)帶寬達(dá)到250 MHz， 而M9020A可以達(dá)到800MHz。 示波器可分析的信號(hào)帶寬則更寬，可以達(dá)到1GHz以上。這些寬帶分析儀能夠滿足數(shù)字預(yù)失真的測(cè)試應(yīng)用，也就是通常意義上要求的測(cè)試信號(hào)的帶寬是被測(cè)信號(hào)帶寬的3到5倍。
對(duì)于MIMO設(shè)計(jì)的測(cè)試檢驗(yàn)也是另一挑戰(zhàn)。MIMO功能性的優(yōu)劣取決于對(duì)802.11設(shè)備的設(shè)計(jì)功能要求。多信道信號(hào)的產(chǎn)生和分析有助于更加深入地了解MIMO設(shè)備的內(nèi)在性能，并且可以幫助設(shè)計(jì)工程師進(jìn)行故障查找和設(shè)計(jì)檢驗(yàn)等。

對(duì)于MIMO接收機(jī)的測(cè)試， Agilent 的SystemVue WLAN 仿真庫(kù)和信號(hào)波形產(chǎn)生軟件（Signal Studio） 都可以產(chǎn)生MIMO信號(hào)。在硬件平臺(tái)上，可以同步多臺(tái)Agilent MXG或者ESG信號(hào)源仿真MIMO發(fā)射機(jī)輸出多通道的信號(hào)。信道衰落的作用也可以包含在波形文件里，進(jìn)行仿真并提供給接收天線。對(duì)于MIMO發(fā)射機(jī)的測(cè)試，可以使用Agilent的Infiniium 或者Infiniivisiion 示波器配合89600B VSA分析軟件，可以分析多達(dá)4個(gè)信道的MIMO信號(hào)，具體包括每個(gè)信道的EVM和IQ測(cè)量結(jié)果，以及交叉矩陣，如頻率響應(yīng)和信道特性等。Agilent 還提供了基于PXI系統(tǒng)的模塊化測(cè)試儀，包括M9392A PXI微波矢量測(cè)試模與M9202A數(shù)字處理模塊和下變頻模塊可以處理分析高達(dá)1GHz分析帶寬信號(hào)。

圖5.兩個(gè)信道-MIMO信號(hào)的測(cè)量結(jié)果

圖5顯示的是用Agilent 示波器和VSA軟件測(cè)試一個(gè)2-ch 802.11ac信號(hào)的結(jié)果。這個(gè)測(cè)試中的被測(cè)MIMO信號(hào)是用Signal Studio配合兩臺(tái)MXG信號(hào)源產(chǎn)生的。從圖上可以看到兩組信號(hào)流的EVM和IQ誤差（中下部的圖像）和頻道響應(yīng)（左下部的圖像）同時(shí)顯示的結(jié)果。
結(jié)束語(yǔ)

隨著無線技術(shù)的發(fā)展，和人們對(duì)使用無線設(shè)備的體驗(yàn)的持續(xù)要求，對(duì)無線本地網(wǎng)的連接，也提出同樣的要求：更快的速度和更寬的帶寬。滿足這些商業(yè)需求的同時(shí)，也增加對(duì)產(chǎn)品和保證規(guī)范各類產(chǎn)品性能及互聯(lián)互通的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的復(fù)雜性，對(duì)測(cè)試測(cè)量也提出了更高的挑戰(zhàn)。要讓VHT WLAN產(chǎn)品在主流市場(chǎng)上取得成功，綜合的考慮設(shè)計(jì)和測(cè)量能力是非常重要的。從系統(tǒng)仿真工具，到能夠支持80 和160 MHz信號(hào)帶寬和256QAM調(diào)制信號(hào)的產(chǎn)生和分析的測(cè)量?jī)x器，這些針對(duì)器件測(cè)量、發(fā)射機(jī)和接收機(jī)測(cè)量都非常重要。另外，以生產(chǎn)為設(shè)計(jì)指導(dǎo)方向的產(chǎn)品戰(zhàn)略將全面幫助企業(yè)達(dá)到降低測(cè)試成本、設(shè)計(jì)并生產(chǎn)出滿足商業(yè)用戶需求的高性價(jià)比的產(chǎn)品。