PXI模塊化儀器的多核心CPU，可達(dá)到極佳的信號(hào)處理能力。 因此，與傳統(tǒng)儀器相比，多款基于PXI測(cè)量系統(tǒng)的速度已大幅提升。 一般來(lái)說(shuō)，來(lái)自Intel與AMD等芯片制造商的CPU效能均遵循摩爾定律持續(xù)成長(zhǎng)。 因此，當(dāng)制造商發(fā)布新款處理器時(shí)，用戶僅需升級(jí)PXI系統(tǒng)的控制器即可。 針對(duì)現(xiàn)有的測(cè)試系統(tǒng)，僅需花費(fèi)部分組件的成本，即可大幅提升測(cè)量速度。

軟件定義儀器的第二個(gè)優(yōu)勢(shì)，既為可在單一硬件平臺(tái)上測(cè)試多種無(wú)線標(biāo)準(zhǔn)。 此項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)特別適用于多標(biāo)準(zhǔn)的消費(fèi)者產(chǎn)品，或系統(tǒng)單芯片的設(shè)備。在過(guò)去，受測(cè)設(shè)備包含GPS接收器、WLAN無(wú)線電與FM收音機(jī)，工程師因此必須購(gòu)買(mǎi)數(shù)款專用的儀器。 而通過(guò)軟件定義的儀器，僅需整合常見(jiàn)硬件并使用專屬的軟件工具包，即可測(cè)試所有標(biāo)準(zhǔn)。 圖3即為此概念。

圖3. 軟件定義的儀器構(gòu)架

圖3中，可使用通用的射頻前端(生成器或分析儀均可) 搭配基于Windows的CPU，即可建立軟件定義的儀器。 通過(guò)NI的軟件定義射頻儀器，即可測(cè)試WLAN、GPS、GSM/EDGE/WCDMA、WiMAXTM、BluetoothTM、DVB-T/ATSC/ISDB-T、FM/RDS/IBOC以及其他無(wú)線標(biāo)準(zhǔn)。

3. NI WLAN測(cè)量套件介紹

現(xiàn)有PXI儀器的軟件定義特性中，如NI WLAN測(cè)量套件與相關(guān)軟件的組合，均為測(cè)量系統(tǒng)的必要組件。 WLAN測(cè)量套件包含NI WLAN生成工具包與NI WLAN分析工具包。 這兩個(gè)工具包均包含LabVIEW的API、 LabWindows?/CVI，與ANSI C/C++，且均可搭配PXI射頻矢量信號(hào)生成器與分析儀使用。 針對(duì)高層操作，WLAN生成工具包可用于建立IEEE 802.11a/b/g信號(hào)。 WLAN分析工具包，則可通過(guò)矢量信號(hào)分析儀所采集的信號(hào)，進(jìn)一步提供測(cè)量結(jié)果。 圖4為此測(cè)量方式的程序框圖。

圖4. WLAN測(cè)試系統(tǒng)的構(gòu)架

無(wú)論是使用屬性節(jié)點(diǎn)或用于編程的API，均可進(jìn)行特殊標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)據(jù)傳輸率、突發(fā)間隔與載波頻率等設(shè)置。 圖5與圖6即是通過(guò)屬性節(jié)點(diǎn)或用于編程的API，以調(diào)整常用設(shè)置。

圖5. 以LabVIEW屬性節(jié)點(diǎn)設(shè)定WLAN測(cè)量

圖6.以LabVIEW用于編程的API設(shè)定WLAN測(cè)量

圖6a. 以LabWindows?/CVI用于編程的API設(shè)定WLAN測(cè)量

其入門(mén)范例程序，是專為自動(dòng)化測(cè)量應(yīng)用所設(shè)計(jì)的。 若要進(jìn)行更多互動(dòng)式測(cè)量，則可使用如圖7所示的近似LabVIEW或LabWindows?/CVI展示面板。

圖7. WLAN測(cè)量的LabVIEW展示面板

圖7為頻域中的基本802.11g頻譜遮罩。 請(qǐng)注意，下列章節(jié)敘述的所有測(cè)量，均是通過(guò)此范例執(zhí)行的。

4. 常見(jiàn)的WLAN測(cè)量

在進(jìn)行任何WLAN組件或無(wú)線電的特性描述時(shí)，所需的特定測(cè)量往往取決于該被測(cè)設(shè)備。 舉例來(lái)說(shuō)，若要了解功率放大器的特性參數(shù)，則必須整合EVM與三階交互調(diào)變(IM3)測(cè)量，以進(jìn)行非線性化的特性描述。 然而，由于載波偏移測(cè)量屬于射頻信號(hào)生成器的功能，因此其重要性較低。 表3所列的是部分常見(jiàn)的WLAN測(cè)量。 如表3所示，若下列章節(jié)提及相關(guān)附屬測(cè)量，則可使用WLAN分析工具包執(zhí)行多種測(cè)量。

表3. 以WLAN分析工具包所執(zhí)行的測(cè)量

5. 傳輸功率

WLAN測(cè)量的重點(diǎn)之一，即為傳輸功率。 目前有多種方法可測(cè)量功率，且不同的功率測(cè)量均需要不同的WLAN標(biāo)準(zhǔn)。 當(dāng)進(jìn)行802.11a/g傳輸器的特性描述時(shí)，WLAN測(cè)量系統(tǒng)可同時(shí)產(chǎn)生峰值功率與平均功率的結(jié)果。 針對(duì)802.11b設(shè)備，常見(jiàn)的測(cè)量系統(tǒng)也可提供功率的波升與波降次數(shù)。 請(qǐng)注意，雖然峰值功率計(jì)為功率測(cè)量的有效工具，但若要測(cè)量信號(hào)的平均功率，仍是射頻矢量信號(hào)分析儀的速度最快。 而當(dāng)傳輸器設(shè)定為輸出連續(xù)調(diào)制載波時(shí)，則平均功率計(jì)僅可測(cè)量功率。

在以射頻矢量信號(hào)分析儀測(cè)量功率時(shí)，將通過(guò)所觸發(fā)的突發(fā)計(jì)算其結(jié)果。 如此一來(lái)，即可通過(guò)完整突發(fā)或突發(fā)的特定部分，測(cè)得平均功率。 通過(guò)WLAN分析工具包，即可設(shè)定閘控功率測(cè)量；以用戶定義的開(kāi)始與停止時(shí)間為基準(zhǔn)，測(cè)量其中的平均功率。 此外如圖8所示，也可使用工具包回傳IEEE 802.11a/g信號(hào)的功率對(duì)時(shí)間軌跡。

圖8.功率對(duì)時(shí)間軌跡中的訓(xùn)練序列、信道估計(jì)與數(shù)據(jù)。

圖8中的功率對(duì)時(shí)間軌跡常做為調(diào)試工具，可確保突發(fā)的各個(gè)部分 – 從訓(xùn)練序列到OFDM符號(hào) – 均確保傳輸?shù)倪M(jìn)行。

6. 誤差矢量幅度

由于EVM可找出多種減損所造成的誤差，包含正交偏移、IQ增益失衡、相位噪聲，與非線性失真，因此是最重要的測(cè)量之一。 針對(duì)調(diào)制過(guò)的信號(hào)，EVM將比較信號(hào)預(yù)期與實(shí)際的相位/強(qiáng)度。 如圖9所示，NI WLAN分析工具包，即將誤差矢量|E|乘以強(qiáng)度矢量|V|，以得出該值。

圖9. EVM Measurement的圖形化表示

一般來(lái)說(shuō)，用戶可指定百分比(%)或分貝(dB)為EVM單位。 然而，IEEE 802.11a/g測(cè)量的EVM是以分貝為單位；IEEE 802.11b的EVM是以百分比為單位。 等式1則說(shuō)明轉(zhuǎn)換這2種單位的方法。

等式1. 分貝與百分比轉(zhuǎn)換

舉例來(lái)說(shuō)，1%的EVM等于-40 dB；而5%的EVM等于-26 dB。 測(cè)量完整突發(fā)的EVM時(shí)，儀器往往呈現(xiàn)均方根(RMS)的EVM結(jié)果。 針對(duì)OFDM信號(hào)，將跨所有子載波與符號(hào)得出EVM并作為RMS結(jié)果。 針對(duì)DSSS信號(hào)，則是跨所有切片得出RMS。

在許多范例中，幾乎可通過(guò)星座圖檢視所有的EVM性能。 星座圖可顯示各個(gè)符號(hào)的相位與強(qiáng)度，讓用戶找出特定的正交減損。 圖10即為64-QAM的星座圖。

圖10. EVM Measurement的圖形化表示

如圖10所示，-46 dB的EVM等于0.5%。 使用的是NI PXIe-5673射頻矢量信號(hào)生成器與NI PXIe-5663射頻矢量信號(hào)分析儀，并設(shè)定為回送模式。 此2組儀器均設(shè)定為2.412 GHz的中央頻率，與-10 dBm的射頻功率強(qiáng)度。 因此在這些設(shè)定之下，儀器均達(dá)相同的-46 dB EVM。 另請(qǐng)注意，圖10中的WLAN分析工具包可平行執(zhí)行所有的時(shí)域測(cè)量。 通過(guò)復(fù)合式的測(cè)量，即可得出EVM、載波偏移，與載波泄漏；還有如IQ增益失衡與正交偏移等正交減損現(xiàn)象。

7. 頻譜遮罩測(cè)量

頻譜遮罩可進(jìn)行傳輸器的非線性特性描述。 一般來(lái)說(shuō)，頻譜圖可做為診斷工具，以確定分析中的信號(hào)是否產(chǎn)生失真現(xiàn)象。 由于頻譜遮罩測(cè)量屬于Pass/Fail的測(cè)試，因此其結(jié)果即構(gòu)成頻譜遮罩邊際；此邊際是以dB為單位，即是所測(cè)得實(shí)際信號(hào)與遮罩之間的功率差異。 圖11即為802.11b信號(hào)的頻譜遮罩測(cè)量。

圖11. 802.11b信號(hào)的頻譜遮罩

IEEE 802.11b信號(hào)與IEEE 802.11a/g信號(hào)實(shí)際使用不同的頻譜遮罩。 圖12即為OFDM 802.11a/g信號(hào)的遮罩。

圖12. 802.11a/g 信號(hào)的頻譜遮罩

請(qǐng)注意，頻譜遮罩也可描述多種信號(hào)特性。 舉例來(lái)說(shuō)，傳輸器的非線性特性，則可讓信號(hào)邊帶達(dá)到遮罩的限度。 此外，未妥善設(shè)定的邊帶信號(hào)，也可與DFDM信號(hào)上構(gòu)成多余的邊帶。

8. 結(jié)論

如本文所述，用戶可通過(guò)軟件工具包設(shè)定多種WLAN測(cè)量。 事實(shí)上，WLAN測(cè)量套件針對(duì)IEEE 802.11a/b/g測(cè)量，提供了生成與分析功能。 通過(guò)LabVIEW、LabWindows/CVI，甚至 .NET等應(yīng)用編程環(huán)境，即可設(shè)定PXI射頻矢量信號(hào)生成器與分析儀，以迅速并輕松測(cè)試WLAN產(chǎn)品。 雖然這些軟件定義的儀器可測(cè)試WLAN與其他多款無(wú)線標(biāo)準(zhǔn)，但此方式的主要優(yōu)點(diǎn)之一是其測(cè)試速度。 參閱提升WLAN測(cè)試系統(tǒng)的測(cè)量速度，以了解應(yīng)該如何設(shè)定WLAN測(cè)試系統(tǒng)，以達(dá)到最佳的速度、精準(zhǔn)度，與可重復(fù)性。

9. 資源

了解WLAN測(cè)試系統(tǒng)的其它詳情
了解更多NI RF測(cè)試應(yīng)用解決方案
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