IEEE-8011ac生產(chǎn)測(cè)試概述

1、IEEE-802.11ac生產(chǎn)測(cè)試概述 IEEE802.11acIEEE802.11ac生產(chǎn)測(cè)試概述(1)(1)2012-12-2810:48RobinC114中國(guó)通信網(wǎng)我要評(píng)論(0)字號(hào)：工|工可 802.11ac是由IEEE802.11ac工作組(TGac)提出的全新WLAN標(biāo)準(zhǔn)， 其目標(biāo)是提供超高速(VHT)的本地?zé)o線連接技術(shù)峰值傳輸速率10倍于 當(dāng)前WLAN802.11nHT標(biāo)準(zhǔn)，通信帶寬最高可達(dá)160MHz(四倍于802.11n標(biāo)準(zhǔn))，及最高8路MIMO信號(hào)通路。 AD: IEEE802.11ac是正在被集成到無線設(shè)備中的全新WLAN(無線局域網(wǎng))標(biāo)準(zhǔn)。支持該標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品目前已面市，各

2、生產(chǎn)廠商已開始進(jìn)入量產(chǎn)階段。生產(chǎn)測(cè)試工程師需要既能夠支持新的802.11ac測(cè)試規(guī)范，又可以兼容已有各WLAN標(biāo)準(zhǔn)和其他無線連接技術(shù)的測(cè)試儀器。本文參照技術(shù)規(guī)范草案介紹了802.11ac標(biāo)準(zhǔn)的主要生產(chǎn)測(cè)試項(xiàng)目、其用途及相關(guān)的測(cè)試方法。 802.11ac簡(jiǎn)介 802.11ac是由IEEE802.11ac工作組(TGac)提出的全新WLAN標(biāo)準(zhǔn)，其目標(biāo)是提供超高速 (VHT)的本地?zé)o線連接技術(shù)一一峰值傳輸速率10倍于當(dāng)前WLAN802.11nHT標(biāo)準(zhǔn)，通信帶寬最高可達(dá)160MHz(四倍于802.11n標(biāo)準(zhǔn))，及最高8路MIMO信號(hào)通路。 本文依據(jù)技術(shù)規(guī)范1,介紹了802.11ac設(shè)備量產(chǎn)所需的測(cè)試

3、要求。 生產(chǎn)測(cè)試需求 從生產(chǎn)測(cè)試的角度看， 必須了解WLAN標(biāo)準(zhǔn)的變化和演進(jìn)并提前制定計(jì)劃。例如，由于通信帶寬達(dá)到80MHz,802.11ac測(cè)試設(shè)備顯然需要具有更寬的處理帶寬用以信號(hào)分析和產(chǎn)生而實(shí)現(xiàn)對(duì)被測(cè)物的測(cè)試。這正如當(dāng)年802.11n標(biāo)準(zhǔn)被弓I入時(shí)的情形，當(dāng)時(shí)需要部署足以測(cè)試帶寬達(dá)到40MHz的測(cè)試設(shè)備。 測(cè)試物理連接方案 當(dāng)802.11n標(biāo)準(zhǔn)引入時(shí)，一個(gè)重要的問題是如何搭建測(cè)試系統(tǒng)以對(duì)由多天線組成的MIMO系 統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試。這給生產(chǎn)測(cè)試工程師提出了新的挑戰(zhàn)一一如何實(shí)現(xiàn)對(duì)多條射頻路徑進(jìn)行測(cè)試，同時(shí)保持測(cè)試設(shè)備成本不變，并最大限度減小對(duì)測(cè)試時(shí)間/吞吐量的影響。 802.11ac進(jìn)一步擴(kuò)大了這

4、種挑戰(zhàn)，但對(duì)于 MIMO的測(cè)試需求未變， 因此現(xiàn)有測(cè)試配置依然可用。針對(duì)802.11ac測(cè)試規(guī)范列出的測(cè)試項(xiàng)目，可采用以下測(cè)試物理連接方式： Testequipment DUT 圖1:測(cè)試設(shè)備設(shè)置 信號(hào)分析儀用于發(fā)射機(jī)相關(guān)測(cè)試，而信號(hào)發(fā)生器用于提供接收機(jī)測(cè)試所需的下行信號(hào)。為簡(jiǎn)便起見，將測(cè)試設(shè)備配置為單端口形式，以一個(gè)RF端口(TX/RX)與被測(cè)物相連。該配置可完成對(duì)如下任意場(chǎng)景的測(cè)試： 支持單一射頻信號(hào)鏈路的802.11acSISO(1x1) 設(shè)備 支持單一射頻信號(hào)鏈路的802.11acMIMO(nxm)設(shè)備，對(duì)設(shè)備上的每條射頻通路進(jìn)行獨(dú)立地測(cè)量(可對(duì)n個(gè)發(fā)射機(jī)依次實(shí)現(xiàn)測(cè)試)。 如果要實(shí)現(xiàn)同

5、時(shí)連接多個(gè)設(shè)備進(jìn)行并行測(cè)試，則需要額外的硬件。對(duì)于模塊化測(cè)試設(shè)備平臺(tái)來說，硬件的添加和升級(jí)是十分簡(jiǎn)便。 signal analyzer TX/RX signal generator 測(cè)試計(jì)劃 與802.11n測(cè)試計(jì)劃一樣，802.11ac的測(cè)試計(jì)劃期望包涵一系列的測(cè)試項(xiàng)目以對(duì)設(shè)備實(shí)際使用中的各種情形加以覆蓋。與802.11n測(cè)試計(jì) 劃兼容被測(cè)設(shè)備的舊有和HT兩種工作模式一樣，802.11ac測(cè)試計(jì)劃也具備此種后向兼容能力（技術(shù)規(guī)范中非常重要的特性所在） 。 面對(duì)可能出現(xiàn)的802.11ac測(cè)試需求，測(cè)試工程師們會(huì)更傾向于這一方式。 顯然，這是用于滿足新設(shè)計(jì)和新標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)制的測(cè)試需求的主要方式。例如，

6、測(cè)試工程師可能會(huì)對(duì)至少80MHz發(fā)射帶寬的信號(hào)進(jìn)行頻譜模板特征的考核，在MCS9256QAM調(diào)制方式下檢驗(yàn)調(diào)制精度，同時(shí)也以802.11acMCS9信號(hào)考察接收機(jī)性能。 測(cè)試計(jì)劃中的具體測(cè)試項(xiàng)目與802.11n的十分類似。以下是根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)1得到的測(cè)試項(xiàng)目列表： 測(cè)送名稱 目 發(fā)自愀測(cè)試 發(fā)蒯頁諧曦 22.3.1S1 頻譜平坦度 22.3.13.2 發(fā)射中心頻率允差 22.3.1S.3 符號(hào)時(shí)鐘頻率允差 22.3,18,4 發(fā)射中心率泄漏 發(fā)國(guó)柳星國(guó)反建 223 阻工 3 榭就測(cè)試 接U貨機(jī)最4荷入靈敏度 22.3.19.1 洸道抑制 22.3192 非鄰道抑制 22,3.19,3 弱知1最先輸入

7、電平 22.3.19.4 鄰道和非鄰道抑制測(cè)試需要獨(dú)立的調(diào)制信號(hào)源 提供額外的干擾信號(hào)。這些測(cè)試應(yīng)在生產(chǎn)之前完成認(rèn)證，而不是生產(chǎn)測(cè)試階段要考察的項(xiàng)目，因 此本文不做進(jìn)一步討論。 發(fā)射機(jī)測(cè)試 發(fā)射頻譜模板-22.3.18.1 頻譜模板測(cè)試是為了檢驗(yàn)被測(cè)設(shè)備所發(fā)射信號(hào)的頻譜特性是否滿足規(guī)范已歸定好的相關(guān)要求，避免對(duì)其他設(shè)備造成干擾。該項(xiàng)目一般在被測(cè)物處于最大發(fā)射功率狀態(tài)下加以測(cè)試。 接下來的圖表歸納了針對(duì)各個(gè)帶寬信號(hào)的相 關(guān)要求： 測(cè)試工程師應(yīng)檢驗(yàn)信號(hào)頻譜是否符合上述 dBr表示的頻譜模板要求，這些值均是相對(duì)于信號(hào)的最大頻譜密度而言的?；蛘吒鶕?jù)輸入信號(hào)功 率電平，以dBm/MHz表述的是允許的最大

8、包絡(luò)值。兩種情況下的最大值被選為最終的技術(shù)規(guī)范。 每次測(cè)量時(shí)，應(yīng)采用100kHz分析帶寬和30KHz觀測(cè)帶寬進(jìn)行測(cè)量。圖3為MCS8f f bcbc 1-+- BAASCD 奉照?qǐng)D 2： 濟(jì)試門隈 A C D 田 20MHt 9 11 20 30 -OdBra-SS 40MHz 21 &0 -40dBra-5& V Wb dbm/MHz SOMM! 39 41 SO 120 -40dBr4-59dbm/MHz 1616。MHMH工 7979 8181 160 240 40dR戶dSm/MHi PSD Frn0UH2 80MHz信號(hào)的測(cè)量示例 圖3:頻譜模板測(cè)量 最后，技術(shù)規(guī)范描

9、述了80+80MHz非連續(xù) 頻譜模式的測(cè)量步驟，這是802.11ac的新特 性。其頻譜模板由兩個(gè)80MHz的模板通過組 模板包鯽用凈贓 2) 瓣重疊 氧令饃板包締儡 0dBrg-2frdBr(AB 不重疊彳適用 i 島+3個(gè)包第 -20dftr 至 70吧才IE-CI 雙包絡(luò) 總計(jì)兩個(gè)包絡(luò)噬酒 其他 以上未定義的任何撅率范圍 定義包珞值的 2 個(gè)最近頻率點(diǎn)之m的線性插補(bǔ)！萌 j 技術(shù)理范為此提供了旗個(gè)中心頻率相距 15 曠小蟲的樣例，合或重疊的方式構(gòu)成計(jì)算得到： 模板包絡(luò)門限可通過下表 京邯 msji 圖4:相距160MHz的非連續(xù)頻譜模板樣例 利用測(cè)試設(shè)備進(jìn)行頻譜模板測(cè)量時(shí)，應(yīng)提供所需的頻譜

10、模板，測(cè)試設(shè)備根據(jù)該模板進(jìn)行測(cè)量判斷，并返回合格或不合格的結(jié)果。 頻譜平坦度-22.3.18.2 頻譜平坦度測(cè)量每個(gè)子載波功率相對(duì)于平均功率的偏差，該測(cè)量采用BPSK調(diào)制包。由于與待測(cè)信號(hào)帶寬相關(guān)，技術(shù)規(guī)范規(guī)定是針對(duì)每一子載波的。圖5所示為VHT數(shù)據(jù)符號(hào)某一BPSK 調(diào)制子載波i上的平均星座功率Ei,avg 根據(jù)相對(duì)于子載波頻率所處區(qū)域的不同, 中心 區(qū)域（-B至B）或外圍區(qū)域（-B至與B 至C）,模板門限在不同情況下（以紅線顯示）， 分為:MdB或+4/-6dB兩種情況。表3根據(jù)發(fā) 射帶寬提供子載波索引。請(qǐng)注意，子載波點(diǎn)B 代表外圍區(qū)域起始處（含）： 領(lǐng)巾MRtral曜isouterregi

11、on 圖5:頻譜平坦度測(cè)試規(guī)范 帝遇 A B C 2DMHI 1 17 28 2 43 SS 工 55 160MHE 不適用一門限為的6 6 25。 1 司 2心發(fā)射帶寬懵況不適用干 7 加門限, 表3:基于發(fā)射帶寬的頻譜平坦度子載波索引 圖6所示為對(duì)一80MHz信號(hào)的測(cè)量實(shí)例 圖6:頻譜平坦度測(cè)量 發(fā)射中心頻率允差-22.3.18.3 該測(cè)試考查發(fā)射機(jī)頻率誤差(相對(duì)于所期望的載波頻率)，一般通過對(duì)調(diào)制信號(hào)進(jìn)行解調(diào)操作得到。合格標(biāo)準(zhǔn)為lPn?bcirquil 弧 01010101 腌 NbuqgcceifNbuqgcceif ReservedReserved QO M*nM*n型切h h就 1

12、0001000 B B卻切n n 圖11:有效類型與子類型組合BO因 B；弟04男63B9印。 B11312廿13B14B1S Ty” Tc Mm Frag Relry PVfT 由 bkre口曲 Prsmted Franw OrdH 2 24111 11111 Figure7-2FrameControlfield 圖12:幀控制字段 如表所示b4到b7比特位需配置為信標(biāo) (Beacon)狀態(tài)， 以在幀控制字段內(nèi)實(shí)現(xiàn)對(duì)子字段的定義。只需使用最少的有效比特位，直接向 幀控制字段填入0000000100000000”，即 可非常輕松地完成。 以下信號(hào)設(shè)計(jì)包中顯示了這種配置方法：幽HeaderCon

13、riguration !7MACHeaderrMACFC5PL5BFirstNotation PraETifi Dursticr Add Add Add Sequence Add QoS HT Control ID 1 2 2 3 Control 4 Contrcil Control FrameCoritrol(2octetsBinary)looaoaooioccooftoa Close 圖13:廣播模式MAC標(biāo)頭配置示例 通過選擇并配置所需的其他參數(shù)，可以打包生成所需信號(hào)用于接收機(jī)的回放測(cè)試。 接收機(jī)最小輸入靈敏度-22.3.19.1 最小輸入靈敏度測(cè)試是檢驗(yàn)接收機(jī)成功解調(diào)802.11ac信

14、號(hào)能力的重要驗(yàn)證測(cè)試項(xiàng)目。對(duì)于 長(zhǎng)度為4096字節(jié)的PSDU,誤包率(PER)應(yīng)低于10%。下表顯示了要達(dá)到的門限電平值： 颯J MC5 序腰式 Z0MH工 40MH1 3Q3QMHZ M0MK或30+BOMHj 0 B 型 1/2 時(shí) 53 -76 73 1 口咻 1/2 *76 2 2 口啾 3f4 -74 -71 -Efi 3 3 1 日 -74 71 -ER -E5 16QAM 70 47 -E4 El 5 54-QAM 2 凸 - -5656 47 5 3333 砧 - -E2E2 登 -西 7 84aM 5;b 闞 *=B 45 8 256-QAM 3/4 *55 g 256-QA

15、M 5% -37 -E4 -51 -4fi 表6:接收機(jī)最小輸入電平靈敏度 技術(shù)規(guī)范建議使用4096個(gè)字節(jié)。以MCS7為 例，在800ns保護(hù)間隔條件下，每個(gè)OFDM 符號(hào)含有1170個(gè)比特，即146.25個(gè)字節(jié)。那么 4096個(gè)字節(jié)就是28個(gè)字符。而對(duì)于MCS9,這 個(gè)值恰好為21個(gè)字符。 接收機(jī)最大輸入電平-22.3.19.4 與最低靈敏度測(cè)試相反， 這項(xiàng)測(cè)試用于保證被測(cè)設(shè)備在天線饋入較高功率電平時(shí)依然能實(shí)現(xiàn)正確接收。技術(shù)規(guī)范要求該測(cè)試可以使用任意 PSDU字節(jié)，并且接收功率必須高于-30dBm。 同樣，此測(cè)試的門限也是誤包率低于10%。 802.11ac測(cè)試準(zhǔn)備就緒 對(duì)帶寬為80MHz信

16、號(hào)的產(chǎn)生與分析是目前 802.11ac測(cè)試的最低需求，而未來對(duì)80+80 MHz和160MHz兩種信號(hào)方案的支持需求也是潛在存在的。 目前僅有少數(shù)幾家測(cè)試儀器廠商能夠支持 80MHz帶寬802.11ac信號(hào)相關(guān)測(cè)試，其中就 包括AeroflexPXI3000模塊化RF測(cè)試平臺(tái)。 該平臺(tái)已是當(dāng)前各WLAN和蜂窩無線通信技術(shù)設(shè)備的成熟測(cè)試解決方案。 MCS編碼方式，但測(cè)試信號(hào)長(zhǎng)度應(yīng)為 4096個(gè) 已采用Aeroflex模塊化測(cè)試儀器的客戶， 由802.11n升級(jí)至ij802.11ac80MHz測(cè)試能力， 只需添加軟件選件，而無需任何硬件的改變。 制造商在測(cè)試其設(shè)備時(shí)不可能僅關(guān)心802.11ac一種技術(shù)。實(shí)際上，WLAN很可能只是作為一種配套技術(shù)出現(xiàn)在最終產(chǎn)品上，這方面手機(jī)就是一個(gè)明顯的例子。早期的WLAN 測(cè)試設(shè)備往往僅局限于WLAN相關(guān)測(cè)試。 隨著時(shí)間的推移，當(dāng)新的芯片組整合進(jìn)更多的無線技術(shù)后，如Bluetooth、GPS、FM和 WiMAX等，這些技術(shù)與WLAN的測(cè)試要求一起被提了出來。 因此，一款測(cè)試設(shè)備可同時(shí)支持