面向產(chǎn)品制造的MIMO WLAN測(cè)試方法

? ? ? ? 多輸入多輸出（MIMO）無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)正快速發(fā)展，并隨著IEEE 802.11n WLAN標(biāo)準(zhǔn)的推進(jìn)而走入人們的現(xiàn)實(shí)生活。雖然802.11n標(biāo)準(zhǔn)草案2.0版剛剛在三月份得以通過(guò)，但市場(chǎng)上已經(jīng)出現(xiàn)了大量相關(guān)產(chǎn)品設(shè)備。MIMO技術(shù)能夠在不增大功耗或帶寬需求的情況下大幅度提高系統(tǒng)吞吐量。日益復(fù)雜的MIMO WLAN芯片組增加了產(chǎn)品線(xiàn)測(cè)試的成本，進(jìn)而增大了最終產(chǎn)品的成本。這將是人們不愿意看到的結(jié)果，因?yàn)閃LAN消費(fèi)市場(chǎng)無(wú)力承受更高的成本。

　　市場(chǎng)上有多家測(cè)試設(shè)備制造商提供了MIMO WLAN的解決方案，關(guān)鍵的是WLAN制造商必須選擇一種不會(huì)增大傳統(tǒng)系統(tǒng)測(cè)試時(shí)間的測(cè)試方法。

　　MIMO WLAN芯片組和產(chǎn)品的測(cè)試有四種不同的測(cè)試方法可供選擇：

　　1. 多矢量信號(hào)發(fā)生器（VSG）和矢量信號(hào)分析儀（VSA）測(cè)試方案；

　　2. 一體式VSG和VSA方案外加合成器與高速開(kāi)關(guān)；

　　3. 一體式VSG和VSA方案外加合成器；

　　4. 一體式VSG和VSA方案外加高速開(kāi)關(guān)。

　　多VSG和VSA測(cè)試方案

　　在多VSG和VSA測(cè)試方案中，待測(cè)設(shè)備（DUT）的每對(duì)接收器和發(fā)射器直接與其對(duì)應(yīng)的VSG和VSA連接。發(fā)射器和接收器可以逐個(gè)被測(cè)量， 同時(shí)被測(cè)量， 或者其他組合方式。利用這種配置，可以測(cè)出多個(gè)重要的MIMO參數(shù)，例如功率、頻譜、發(fā)射器減損，包括瞬態(tài)和發(fā)送鏈路互擾、發(fā)射器質(zhì)量指標(biāo)EVM、射頻鏈路隔離和接收器靈敏度。

　　圖1 采用多VSG和VSA的測(cè)試系統(tǒng)，其中每條發(fā)射/接收鏈路直接與每隊(duì)VSA/VSG相連

　　圖1以測(cè)試2x3 DUT的LitePoint IQnxn 3x3測(cè)試配置結(jié)構(gòu)為例，給出了多VSG和VSA測(cè)試方案。當(dāng)測(cè)試DUT發(fā)射器時(shí)，測(cè)試系統(tǒng)中的VSA是有效的。每個(gè)發(fā)射器與其相應(yīng)的VSA相連接。對(duì)所有的發(fā)送鏈路同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)捕捉，并將捕捉到的數(shù)據(jù)送給一個(gè)綜合軟件工具包進(jìn)行分析。通過(guò)使用該測(cè)試系統(tǒng)和綜合分析軟件，我們可以詳細(xì)分析出每個(gè)發(fā)射器的信號(hào)質(zhì)量以及它們之間的互擾。VSA分析還包括一個(gè)完整的數(shù)據(jù)解調(diào)器，能夠幫助我們檢驗(yàn)發(fā)射信號(hào)的結(jié)構(gòu)是否正確，這在產(chǎn)品研發(fā)過(guò)程中是非常有用的。對(duì)CRC 的檢驗(yàn)?zāi)軌驒z查出解調(diào)后的報(bào)文數(shù)據(jù)是否正確。我們可以將報(bào)文數(shù)據(jù)保存到一個(gè)文件中，以便于與發(fā)射數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比。

　　利用這一測(cè)試系統(tǒng)，可以支持發(fā)射器的任意組合。多VSA和綜合分析軟件的動(dòng)態(tài)組合可以在一次數(shù)據(jù)捕捉操作中測(cè)量出下列發(fā)送參數(shù)：

　　● 整個(gè)報(bào)文的Tx功率；

　　● Tx信道響應(yīng)和每個(gè)發(fā)射器的譜平坦度；

　　● 發(fā)射器之間的Tx隔離度；

　　● Tx頻率偏差；

　　● 每個(gè)發(fā)射器的Tx I/Q不均衡、相位與幅值；

　　● 每個(gè)發(fā)射器的Tx本機(jī)振蕩器（LO）泄漏；

　　● 每個(gè)發(fā)射器的Tx信號(hào)質(zhì)量或EVM值；

　　● 每個(gè)發(fā)射器以及多個(gè)發(fā)射器組合的Tx相位噪聲；

　　● 每個(gè)發(fā)射器的Tx功率壓縮，顯示為CCDF；

　　● 報(bào)文傳送期間的Tx功率變化；

　　● Tx符號(hào)時(shí)鐘偏移；

　　● Tx不同發(fā)射器數(shù)據(jù)包發(fā)射時(shí)間的一致性；

　　● Tx有效載荷驗(yàn)證。

　　在測(cè)量待測(cè)設(shè)備的接收器時(shí)，多VSG和VGA測(cè)試方案中的VSG參與測(cè)量工作。每個(gè)接收器與其相應(yīng)的VSG相連。測(cè)試控制軟件將波形加載到 VSG中，分別設(shè)置每臺(tái)VSG的射頻信號(hào)電平和所有VSG使用的公共射頻頻率。通過(guò)配置多VSG和VSA測(cè)試系統(tǒng)，我們可以無(wú)限循環(huán)地發(fā)送載入的波形，或者按照用戶(hù)指定的發(fā)送次數(shù)進(jìn)行發(fā)送。VSG發(fā)送的波形可以來(lái)自于采用一條理想信道的單個(gè)發(fā)射器，或者來(lái)自于采用多徑信道的單個(gè)發(fā)射器，或者來(lái)自于分別具有多徑信道和功率電平的多個(gè)發(fā)射器。因此，可以在實(shí)際的MIMO和傳統(tǒng)多徑信道條件下測(cè)量出接收器誤包率。

　　在產(chǎn)品研發(fā)過(guò)程中，評(píng)估接收器在發(fā)射器減損情況下的接收靈敏度是非常重要的。利用多VSG和VSA測(cè)試方案，我們可以詳細(xì)分析MIMO接收器。諸如LO泄漏、I/Q不均衡、發(fā)射器壓縮、相位噪聲、加性噪聲或載波頻率偏移等發(fā)射器減損都可以囊括在測(cè)試系統(tǒng)產(chǎn)生的信號(hào)中。大部分減損都可以對(duì)每個(gè)發(fā)射器單獨(dú)設(shè)定。

　　在多VSG和VGA測(cè)試方案下，可以進(jìn)行下列接收器測(cè)試操作：

　　● 對(duì)于輸入不同信號(hào)電平或SNR情況下的PER測(cè)試；

　　● 用于傳統(tǒng)和MIMO多徑信道的PER測(cè)試；

　　● 接收器對(duì)在發(fā)射器減損的情況下的靈敏度測(cè)試， 例如頻率偏移、I/Q不均衡、LO泄漏等；

　　● 無(wú)干擾信道評(píng)測(cè)（clear channel assessment）；

　　● RSSI校準(zhǔn)；

　　● 接收器射頻鏈路隔離。

　　這個(gè)方法用于設(shè)計(jì)驗(yàn)證、調(diào)試與質(zhì)量保證測(cè)試階段。對(duì)于生產(chǎn)線(xiàn)測(cè)試來(lái)說(shuō)，這個(gè)方案的成本很高，可能無(wú)法滿(mǎn)足預(yù)期的投資回報(bào)率（ROI）。