就傳統(tǒng)儀器而言，每次測試大約會取得40個重要的WLAN收發(fā)器數(shù)據(jù)點。 NI PXI矢量信號收發(fā)儀的測試速度非?？欤虼四軋?zhí)行完整的增益表掃頻，進而采集共300,000個數(shù)據(jù)點。“我們采用軟件設計的NI PXI矢量信號收發(fā)儀與NI WLAN測量套件之后，測試速度比傳統(tǒng)的堆疊式儀器快了200倍以上，測試范圍也擴大了許多。”

挑戰(zhàn)

在無線標準越來越多元，且設備復雜度與日俱增的同時，必須降低無線區(qū)域網(wǎng)絡(WLAN)的測試成本，保有高的測試精準度，并且縮短特性測試時間。

解決方案

使用NI PXI構架的矢量信號收發(fā)儀與NI LabVIEW FPGA模塊，構建靈活的自定義WLAN測試系統(tǒng)，相比以前的堆疊式儀器，可縮短200倍的測試時間，進一步減少成本，并提升設備特性。

過去20幾年以來，Qualcomm Atheros公司在網(wǎng)絡連接、消費性電子、運算和移動設備通信的新一代無線技術領域中一直處于領導者的地位。現(xiàn)在我們正對WiFi等高傳輸率的無線技術進行改革，以便滿足新的連線應用需求。 最新的Qualcomm Atheros芯片是一種具有3組無線電的多重輸入/多重輸出(MIMO)收發(fā)器，適用于最新的WiFi標準802.11ac。

新型WLAN測試系統(tǒng)的需求

由于無線標準越來越復雜，這些設備的運作模式數(shù)量也會隨之飆升。 我們會逐漸改用最新的WiFi標準，802.11ac ，所以要持續(xù)增加新的調(diào)制方案，以及更多的通道、頻寬設定與額外的空間串流數(shù)目。此外，數(shù)以千計的獨立運作增益設定也會讓WLAN收發(fā)器的特性測試變得更加棘手。

WLAN收發(fā)器的每個組件都具備多重增益階段。 為了在低成本的CMOS流程中開發(fā)出高性能無線電，Qualcomm Atheros的設計團隊必須針對每個無線電階段采用靈活的操作方式。一旦加入新的構架階段，多重增益設定便會大幅提高可能的設定組合數(shù)量，因此單一運作模式便可能具有成千上萬個數(shù)據(jù)點，而且這只是一個無線電收發(fā)器的數(shù)據(jù)點而已；如果系統(tǒng)搭載多個天線的話，MIMO設定的電路排列數(shù)量也會持續(xù)增加。隨著可能的設定組合數(shù)量激增，要避免測試時間延長便會是相當困難的挑戰(zhàn)。

圖1. 以常見的WLAN接收器程序框圖為例，可以看出每個組件都具有多重增益階段，因此一個接收器可能會有成千上萬種不同的增益設定

NI PXI矢量信號收發(fā)儀與LabVIEW FPGA

為了解決這類測試時間的挑戰(zhàn)，Qualcomm Atheros采用了NI PXIe-5644R矢量信號收發(fā)儀。 由于NI PXIe-5644R內(nèi)建FPGA，所以可通過矢量信號收發(fā)器內(nèi)的射頻信號發(fā)生器/分析器，同時控制芯片的數(shù)字界面。

一般而言，F(xiàn)PGA的程序設計必須通過VHSIC硬件描述語言或Verilog。但許多工程師和科學家并不熟悉這些復雜的語言，或是需要特定的工具，才能針對高階抽象層提高設計產(chǎn)能，進而簡化FPGA代碼的生成流程。由于LabVIEW能夠清楚地表現(xiàn)并行架構和數(shù)據(jù)流，非常適用于FPGA程序的編寫，所以用戶不論有沒有傳統(tǒng)FPGA設計的經(jīng)驗都能高效運用可重新配置硬件的功能。

Qualcomm Atheros采用LabVIEW來設計NI矢量信號收發(fā)器的FPGA，以便控制待測設備并處理數(shù)據(jù)。儀器內(nèi)部即可執(zhí)行處理程序，無需通過總線來回傳輸至控制器，因此有助于大幅提升測試速度。

圖2. Qualcomm Atheros采用LabVIEW來設計NI矢量信號收發(fā)儀的FPGA，藉由數(shù)字方式來控制待測設備

傳統(tǒng)的堆疊式儀器測量通常會受限于最佳的評估增益表選項。 因此Qualcomm Atheros的團隊必須通過反復評估才能找出最終的解決方案，每次評估都得還原增益表特性。這是相當緩慢的流程，每次評估都會產(chǎn)生大約40個重要數(shù)據(jù)點。

改用NI PXI矢量信號收發(fā)儀之后，測試速度變快了，所以我們可執(zhí)行完整的增益表掃頻，而不是去反覆評估。 這樣一來，Qualcomm Atheros的團隊即可在單一設備的每次測試掃頻中，全面測試無線電運作的特性，進而采集全部共300,000個數(shù)據(jù)點，以便確切判斷出最理想的運作設置。鑒于這樣的數(shù)據(jù)操作流程，我們能以前所未有的方式掌握設備的運作狀況，負責團隊即可探索以前從未設想過的運作機制。

圖3.就傳統(tǒng)儀器而言，每次測試大約會取得40個重要的WLAN收發(fā)器數(shù)據(jù)點。NI PXI矢量信號收發(fā)儀(VST)的測試速度非?？欤虼四軋?zhí)行完整的增益表掃頻，進而采集共300,000個數(shù)據(jù)點

我們通過儀器的射頻前端元件直接同步處理數(shù)字控制時序，測試速度比以前的PXI解決方案快了20倍以上，甚至超越原本的傳統(tǒng)儀器解決方案200倍之多。

圖4. Qualcomm Atheros通過儀器的射頻前端元件直接同步處理數(shù)字控制時序，測試速度比以前的PXI解決方案快了20倍以上，甚至超越原本的傳統(tǒng)儀器解決方案200倍之多

提供更佳的靈活性、自由度和測試性能

對Qualcomm Atheros來說，儀器的靈活性與精密控制非常重要，因為這可以有效提升射頻測試流程的效率，所以我們使用NI全新的矢量信號收發(fā)儀時，優(yōu)異的測試性能讓人非常滿意。我們?yōu)榭蛻糸_發(fā)802.11ac解決方案的過程中，NI PXIe-5644R為我們帶來了自由度和靈活性，并大大提高了我們的測試吞吐量。