使用NI PXI矢量信号收发仪进行802.11ac测试

　　就传统仪器而言，每次测试大约会取得40个重要的WLAN收发器数据点。 NI PXI矢量信号收发仪的测试速度非常快，因此能执行完整的增益表扫频，进而采集共300,000个数据点。“我们采用软件设计的NI PXI矢量信号收发仪与NI WLAN测量套件之后，测试速度比传统的堆叠式仪器快了200倍以上，测试范围也扩大了许多。”

　　- Doug Johnson, Qualcomm Atheros

　　挑战

　　在无线标准越来越多元，且设备复杂度与日俱增的同时，必须降低无线区域网络（WLAN）的测试成本，保有高的测试精准度，并且缩短特性测试时间。

　　解决方案

　　使用NI PXI构架的矢量信号收发仪与NI LabVIEW FPGA模块，构建灵活的自定义WLAN测试系统，相比以前的堆叠式仪器，可缩短200倍的测试时间，进一步减少成本，并提升设备特性。

　　过去20几年以来，Qualcomm Atheros公司在网络连接、消费性电子、运算和移动设备通信的新一代无线技术领域中一直处于的地位。 现在我们正对WiFi等高传输率的无线技术进行改革，以便满足新的连线应用需求。 的Qualcomm Atheros芯片是一种具有3组无线电的多重输入/多重输出（MIMO）收发器，适用于的WiFi标准802.11ac.

　　新型WLAN测试系统的需求

　　由于无线标准越来越复杂，这些设备的运作模式数量也会随之飙升。 我们会逐渐改用的WiFi标准，802.11ac ,所以要持续增加新的调制方案，以及更多的通道、频宽设定与额外的空间串流数目。 此外，数以千计的独立运作增益设定也会让WLAN收发器的特性测试变得更加棘手。

　　WLAN收发器的每个组件都具备多重增益阶段。 为了在低成本的CMOS流程中开发出高性能无线电，Qualcomm Atheros的设计团队必须针对每个无线电阶段采用灵活的操作方式。 一旦加入新的构架阶段，多重增益设定便会大幅提高可能的设定组合数量，因此单一运作模式便可能具有成千上万个数据点， 而且这只是一个无线电收发器的数据点而已；如果系统搭载多个天线的话，MIMO设定的电路排列数量也会持续增加。 随着可能的设定组合数量激增，要避免测试时间延长便会是相当困难的挑战。

图1. 以常见的WLAN接收器程序框图为例，可以看出每个组件都具有多重增益阶段，因此一个接收器可能会有成千上万种不同的增益设定。

　　NI PXI矢量信号收发仪与LabVIEW FPGA

　　为了解决这类测试时间的挑战，Qualcomm Atheros采用了NI PXIe-5644R矢量信号收发仪。 由于NI PXIe-5644R内建FPGA,所以可通过矢量信号收发器内的射频信号发生器/分析器，同时控制芯片的数字界面。

　　一般而言，FPGA的程序设计必须通过VHSIC硬件描述语言或Verilog. 但许多工程师和科学家并不熟悉这些复杂的语言，或是需要特定的工具，才能针对高阶抽象层提高设计产能，进而简化FPGA代码的生成流程。 由于LabVIEW能够清楚地表现并行架构和数据流，非常适用于FPGA程序的编写，所以用户不论有没有传统FPGA设计的经验都能高效运用可重新配置硬件的功能。

　　Qualcomm Atheros采用LabVIEW来设计NI矢量信号收发器的FPGA,以便控制待测设备并处理数据。 仪器内部即可执行处理程序，无需通过总线来回传输至控制器，因此有助于大幅提升测试速度。

　　图2. Qualcomm Atheros采用LabVIEW来设计NI矢量信号收发仪的FPGA,藉由数字方式来控制待测设备。

　　传统的堆叠式仪器测量通常会受限于的评估增益表选项。 因此Qualcomm Atheros的团队必须通过反复评估才能找出终的解决方案，每次评估都得还原增益表特性。这是相当缓慢的流程，每次评估都会产生大约40个重要数据点。

　　改用NI PXI矢量信号收发仪之后，测试速度变快了，所以我们可执行完整的增益表扫频，而不是去反覆评估。 这样一来，Qualcomm Atheros的团队即可在单一设备的每次测试扫频中，全面测试无线电运作的特性，进而采集全部共300,000个数据点，以便确切判断出理想的运作设置。 鉴于这样的数据操作流程，我们能以前所未有的方式掌握设备的运作状况，负责团队即可探索以前从未设想过的运作机制。

图3.就传统仪器而言，每次测试大约会取得40个重要的WLAN收发器数据点。NI PXI矢量信号收发仪（VST）的测试速度非常快，因此能执行完整的增益表扫频，进而采集共300,000个数据点。

　　我们通过仪器的射频前端元件直接同步处理数字控制时序，测试速度比以前的PXI解决方案快了20倍以上，甚至超越原本的传统仪器解决方案200倍之多。

　　图4. Qualcomm Atheros通过仪器的射频前端元件直接同步处理数字控制时序，测试速度比以前的PXI解决方案快了20倍以上，甚至超越原本的传统仪器解决方案200倍之多。

　　提供更佳的灵活性、自由度和测试性能

　　对Qualcomm Atheros来说，仪器的灵活性与精密控制非常重要，因为这可以有效提升射频测试流程的效率，所以我们使用NI全新的矢量信号收发仪时，优异的测试性能让人非常满意。 我们为客户开发802.11ac解决方案的过程中，NI PXIe-5644R为我们带来了自由度和灵活性，并大大提高了我们的测试吞吐量。