NI PXI結(jié)合FPGA實(shí)現(xiàn)較佳WLAN測(cè)量，支持802.11ac

2012年09月24日13:59:19 本網(wǎng)站我要評(píng)論(2)字號(hào)：T | T | T

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概述

在下一代無(wú)線局域網(wǎng)白皮書中已經(jīng)討論了較新的802.11標(biāo)準(zhǔn)存在的一些問(wèn)題。眾所周知，測(cè)試工程師都想盡快找到測(cè)試該標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試設(shè)備。大多數(shù)測(cè)試工程師發(fā)現(xiàn)使用較佳性能的昂貴盒式儀器的傳統(tǒng)方法已經(jīng)無(wú)法適用于該情況。出現(xiàn)該問(wèn)題的原因十分簡(jiǎn)單：測(cè)試工程師急需各種資源，主要包括時(shí)間、預(yù)算和空間。當(dāng)前測(cè)試工程師已通過(guò)各種新技術(shù)來(lái)縮減預(yù)算并減小空間，以及加快測(cè)試和開發(fā)時(shí)間。NI提供的用戶可編程FPGA儀器可幫助測(cè)試工程師解決這些問(wèn)題。本文章主要討論通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA) 針對(duì)802.11ac進(jìn)行測(cè)試的優(yōu)勢(shì)。

WLAN測(cè)量入門指南

NI PXIe-5644R是業(yè)界首臺(tái)矢量信號(hào)收發(fā)儀(VST)。該VST的特點(diǎn)是高達(dá)80MHz的實(shí)時(shí)帶寬以及較高至6 GHz的中心頻率。該儀器同時(shí)包括可編程FPGA，可用于提高測(cè)試速度或?qū)崿F(xiàn)各種實(shí)時(shí)算法，如快速傅立葉變換(FFT)、功率控制以及調(diào)制或解調(diào)等。完整的WLAN測(cè)試儀器的寬度為三個(gè)PXI Express插槽，并包括可用于待測(cè)設(shè)備(DUT)控制類型應(yīng)用的數(shù)字I/O端口。

圖1. NI PXIe-5644R是用于WLAN測(cè)量的較佳選擇，可編程FPGA允許用戶根據(jù)需要自定制儀器。

軟面板

NI WLAN分析工具包提供的軟面板可通過(guò)NI PXIe-5644R使用快速生成或采集功能。該分析軟面板可用于調(diào)制或頻譜測(cè)量。通過(guò)軟面板和多達(dá)4臺(tái)NI PXIe-5644R也可獲得4x4 MIMO配置。

圖2. 利用NI WLAN分析工具包可方便地使用NI PXIe-5644R進(jìn)行測(cè)量。

圖3. 利用NI WLAN生成工具包可生成80 MHz帶寬的802.11ac信號(hào)。

802.11ac可支持5 GHz波段并強(qiáng)制包括20、40和80 MHz帶寬。支持160 MHz當(dāng)前為可選項(xiàng)�？蛇x項(xiàng)還包括非連續(xù)80+80 MHz TX和RX帶寬。

圖4.802.11ac波段分配

IEEE草案要求802.11ac標(biāo)準(zhǔn)可向后兼容802.11a和802.11n的5 GHz波段，以便允許同時(shí)存在不同標(biāo)準(zhǔn)。部分其它強(qiáng)制規(guī)范包括：80 MHz帶寬、256-QAM調(diào)制、高達(dá)8條空間流、多用戶多輸入和多輸出(MIMO)。

當(dāng)使用較大帶寬160 MHz、8x8 MIMO配置、256-QAM和短保護(hù)間隔時(shí)，802.11ac理論上可獲得較大6.93 Gbit/s。當(dāng)使用80 MHz帶寬、4 tx通道以及256-QAM調(diào)制時(shí)，平均數(shù)據(jù)率為1.56 Gbit/s。

以下步驟可用于計(jì)算下列配置的數(shù)據(jù)率：80 MHz帶寬、帶800 ns保護(hù)間隔的64-QAM信號(hào)以及一條空間流�；旧嫌�234數(shù)據(jù)載波（242—8導(dǎo)頻）。符號(hào)率計(jì)算方式如下：256/80 MHz + 800 ns (GI)。將數(shù)值代入數(shù)據(jù)率公式可得：

多用戶MIMO (MU-MIMO)

MU-MIMO可允許一個(gè)終端同時(shí)與同一個(gè)波段的多個(gè)用戶收發(fā)信號(hào)。MU-MIMO屬于高級(jí)MIMO技術(shù)，可利用多個(gè)獨(dú)立無(wú)線電終端以便提高單個(gè)終端的通信能力。單用戶MIMO僅考慮使用實(shí)際連接至每個(gè)單獨(dú)接線端的多個(gè)天線。

圖5.MU-MIMO屬于802.11ac的特有概念，可允許多個(gè)接收器。

PXI平臺(tái)通過(guò)背板以及NI PXI儀器中嵌入的同步和內(nèi)存核心(SMC)芯片可提供同步能力，使得該P(yáng)XI平臺(tái)尤其適用于MIMO。通過(guò)NI-TLCK技術(shù)，可在多個(gè)分析儀和發(fā)生器（甚至多個(gè)連接機(jī)箱）間獲得高達(dá)0.1相位偏移度。

此外新的NI PXIe-5644R VST提供更小尺寸，可允許在單個(gè)機(jī)箱中使用多達(dá)5個(gè)VST以便創(chuàng)建完整的5x5 MIMO系統(tǒng)。通過(guò)傳統(tǒng)盒式儀器實(shí)現(xiàn)類似系統(tǒng)時(shí)將會(huì)需要更復(fù)雜的線纜和儀器設(shè)置。