應(yīng)對5G WiFi新一代無線測試的挑戰(zhàn)

802.11ac的一些新的特性使得測試這些產(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）,在星座圖測量中要求也更為復(fù)雜、精確。矢量信號分析設(shè)備，安捷倫89600 VSA軟件提供了詳細(xì)分析802.11 ac信號矢量信號的分析，以便洞察其信號出錯情況，做出更好的調(diào)整和更改，同時還支持4x4的MIMO測量。

另一個測量挑戰(zhàn)出現(xiàn)在測量數(shù)字預(yù)失真（DPD），為了改善失真，需要產(chǎn)生和測量占用帶寬高出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軟件能夠提供一個自動數(shù)字線性失真設(shè)計測試應(yīng)用。該軟件產(chǎn)生一個激勵波形，下載到信號源，信號源產(chǎn)生的信號通過功率放大器后使用信號分析儀接受放大后的信號，并將信號解調(diào)出來，傳輸給測試電腦，軟件通過對比激勵波形和接收到的波形判斷失真情況，從而達(dá)到測量和分析功能。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)失真的實例

圖4顯示了一個802.11ac 80MHz信號經(jīng)過預(yù)失真的實例。綠色波形是發(fā)射的激勵信號，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，而紅色波形是經(jīng)過預(yù)失真的結(jié)果。

設(shè)計和研發(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。尤其在考慮器件測量、發(fā)射機測量和接收機測量時，常常用到80MHz 和160MHz的寬帶信號。

由于許多RF信號發(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帶寬信號時，由于混疊現(xiàn)象會在信號上產(chǎn)生“鬼影”。然而，采用合適的濾波器和對波形文件進(jìn)行過采樣這項技術(shù)，就能夠產(chǎn)生具有良好頻譜特性和EVM的80MHz的信號。使用Agilent N5182A MXG或者E4438C ESG信號發(fā)生器就能滿足以上需求。

要產(chǎn)生160MHz的信號，則要利用一個寬帶的任意波形發(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，送到一個具有外部I/Q輸入端的矢量信號發(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，即在兩個MXG或ESG里分別生成兩個80 MHz的信號，然后在合并在一起成為一個160MHz帶寬的RF信號。
而對于160MHz帶寬的信號分析，則可以使用Agilent 89600 VSA軟件配合Agilent N9030A PXA信號分析儀，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可以分析的信號帶寬達(dá)到250 MHz， 而M9020A可以達(dá)到800MHz。 示波器可分析的信號帶寬則更寬，可以達(dá)到1GHz以上。這些寬帶分析儀能夠滿足數(shù)字預(yù)失真的測試應(yīng)用，也就是通常意義上要求的測試信號的帶寬是被測信號帶寬的3到5倍。
對于MIMO設(shè)計的測試檢驗也是另一挑戰(zhàn)。MIMO功能性的優(yōu)劣取決于對802.11設(shè)備的設(shè)計功能要求。多信道信號的產(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)計工程師進(jìn)行故障查找和設(shè)計檢驗等。

對于MIMO接收機的測試， Agilent 的SystemVue WLAN 仿真庫和信號波形產(chǎn)生軟件（Signal Studio） 都可以產(chǎn)生MIMO信號。在硬件平臺上，可以同步多臺Agilent MXG或者ESG信號源仿真MIMO發(fā)射機輸出多通道的信號。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。對于MIMO發(fā)射機的測試，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個信道的MIMO信號，具體包括每個信道的EVM和IQ測量結(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)的模塊化測試儀，包括M9392A PXI微波矢量測試模與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。

圖5.兩個信道-MIMO信號的測量結(jié)果

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

隨著無線技術(shù)的發(fā)展，和人們對使用無線設(shè)備的體驗的持續(xù)要求，對無線本地網(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，也增加對產(chǎn)品和保證規(guī)范各類產(chǎn)品性能及互聯(lián)互通的國際標(biāo)準(zhǔn)的復(fù)雜性，對測試測量也提出了更高的挑戰(zhàn)。要讓VHT WLAN產(chǎn)品在主流市場上取得成功，綜合的考慮設(shè)計和測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信號帶寬和256QAM調(diào)制信號的產(chǎn)生和分析的測量儀器，這些針對器件測量、發(fā)射機和接收機測量都非常重要。另外，以生產(chǎn)為設(shè)計指導(dǎo)方向的產(chǎn)品戰(zhàn)略將全面幫助企業(yè)達(dá)到降低測試成本、設(shè)計并生產(chǎn)出滿足商業(yè)用戶需求的高性價比的產(chǎn)品。