NI整合高性能儀器和FPGA 實現(xiàn)最佳WLAN測量

圖5.MU-MIMO屬于802.11ac的特有概念，可允許多個接收器。

　　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PXI平臺尤其適用于MIMO。通過NI-TLCK技術(shù)，可在多個分析儀和發(fā)生器（甚至多個連接機箱）間獲得高達0.1相位偏移度。
　　此外新的NI PXIe-5644R VST提供更小尺寸，可允許在單個機箱中使用多達5個VST以便創(chuàng)建完整的5x5 MIMO系統(tǒng)。通過傳統(tǒng)盒式儀器實現(xiàn)類似系統(tǒng)時將會需要更復(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)進行自定義通常十分困難。類似于在手機上自定義各種應(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，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，以及在每個調(diào)制符號中補償相位失真。IEEE標(biāo)準(zhǔn)中并未定義該類型補償，但該補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個符號。

圖9. 上圖顯示了80 MHz 802.11ac信號進行相位跟蹤對EVM數(shù)的影響。該圖表在256-QAM信號圖中僅顯示了4個符號。

　　通道跟蹤
　　通過啟用通道跟蹤，WLAN分析工具包可估計前導(dǎo)包和數(shù)據(jù)的通道響應(yīng)，然后將該響應(yīng)作為整個包的通道頻率響應(yīng)估計。如禁用通道跟蹤，該工具包可估計長訓(xùn)練序列(LTS)的通道響應(yīng)，然后將該響應(yīng)作為整個包的通道頻率響應(yīng)估計。