IEEE-802.11ac生产测试概述

/IEＥE802.1１ａｃ生产测试概述（1）2012-12-2810:48RobｉnC1１4中国通信网HYPERLINK\ｌ”coｍmmｅnt"我要评论（0)字号：T｜T８02。１1ac是由IＥEE802。１１ac工作组(TGac）提出的全新WLAN标准,其目标是提供超高速（VHT）的本地无线连接技术——峰值传输速率10倍于当前ＷLＡＮ８02.11nHT标准，通信带宽最高可达160MHz(四倍于802。１１n标准),及最高8路MIＭＯ信号通路。AＤ：IＥEE80２．1１ａc是正在被集成到无线设备中的全新WLAN（无线局域网）标准。支持该标准的产品目前已面市,各生产厂商已开始进入量产阶段。生产测试工程师需要既能够支持新的８02.１1aｃ测试规范,又可以兼容已有各WLAN标准和其他无线连接技术的测试仪器。本文参照技术规范草案介绍了802.11ac标准的主要生产测试项目、其用途及相关的测试方法。8０2．1１ａｃ简介８0２。11ａｃ是由IEEE８０2。11ａｃ工作组（ＴGａc）提出的全新WLAN标准，其目标是提供超高速（VＨT）的本地无线连接技术——峰值传输速率10倍于当前WLＡＮ80２.１1ｎＨT标准,通信带宽最高可达160MＨz(四倍于80２.1１n标准），及最高8路MIＭＯ信号通路。本文依据技术规范[1］，介绍了８０２。1１ａｃ设备量产所需的测试要求。生产测试需求从生产测试的角度看,必须了解WLAＮ标准的变化和演进并提前制定计划。例如，由于通信带宽达到80MHｚ，８０2．11ac测试设备显然需要具有更宽的处理带宽用以信号分析和产生而实现对被测物的测试。这正如当年802．１1n标准被引入时的情形，当时需要部署足以测试带宽达到4０ＭＨz的测试设备。测试物理连接方案当802．１１n标准引入时,一个重要的问题是如何搭建测试系统以对由多天线组成的ＭIMO系统进行测试。这给生产测试工程师提出了新的挑战——如何实现对多条射频路径进行测试，同时保持测试设备成本不变,并最大限度减小对测试时间／吞吐量的影响.802。1１ａｃ进一步扩大了这种挑战,但对于ＭIMO的测试需求未变，因此现有测试配置依然可用.针对８02.１１ac测试规范列出的测试项目,可采用以下测试物理连接方式：图1:测试设备设置信号分析仪用于发射机相关测试，而信号发生器用于提供接收机测试所需的下行信号。为简便起见,将测试设备配置为单端口形式，以一个RF端口(TX/RX）与被测物相连。该配置可完成对如下任意场景的测试：支持单一射频信号链路的802．1１ａcＳIＳO（１x1）设备支持单一射频信号链路的802。１1aｃMIMO（nxm）设备，对设备上的每条射频通路进行独立地测量(可对n个发射机依次实现测试）。如果要实现同时连接多个设备进行并行测试，则需要额外的硬件。对于模块化测试设备平台来说，硬件的添加和升级是十分简便。测试计划与802.11n测试计划一样，8０2。11ac的测试计划期望包涵一系列的测试项目以对设备实际使用中的各种情形加以覆盖。与8０2．1１n测试计划兼容被测设备的旧有和HT两种工作模式一样，８02。11ａc测试计划也具备此种后向兼容能力（技术规范中非常重要的特性所在）。面对可能出现的8０2。１1ac测试需求，测试工程师们会更倾向于这一方式。显然,这是用于满足新设计和新标准强制的测试需求的主要方式。例如，测试工程师可能会对至少8０ＭHz发射带宽的信号进行频谱模板特征的考核,在ＭCS９2５6ＱAM调制方式下检验调制精度，同时也以８02.11ａcMＣＳ９信号考察接收机性能。测试计划中的具体测试项目与802.1１n的十分类似.以下是根据标准[１］得到的测试项目列表:邻道和非邻道抑制测试需要独立的调制信号源提供额外的干扰信号。这些测试应在生产之前完成认证，而不是生产测试阶段要考察的项目,因此本文不做进一步讨论。发射机测试发射频谱模板–22.3．１8.1频谱模板测试是为了检验被测设备所发射信号的频谱特性是否满足规范已归定好的相关要求，避免对其他设备造成干扰.该项目一般在被测物处于最大发射功率状态下加以测试。接下来的图表归纳了针对各个带宽信号的相关要求：测试工程师应检验信号频谱是否符合上述以dBr表示的频谱模板要求,这些值均是相对于信号的最大频谱密度而言的。或者根据输入信号功率电平,以ｄBm/MHz表述的是允许的最大包络值。两种情况下的最大值被选为最终的技术规范。每次测量时，应采用100ｋHz分析带宽和３0KHｚ观测带宽进行测量.图３为MCＳ88０ＭHz信号的测量示例.图3：频谱模板测量最后,技术规范描述了８0＋80MＨz非连续频谱模式的测量步骤，这是８０2。1１ａc的新特性。其频谱模板由两个80ＭHz的模板通过组合或重叠的方式构成。模板包络门限可通过下表计算得到：图4:相距1６0MHz的非连续频谱模板样例利用测试设备进行频谱模板测量时,应提供所需的频谱模板,测试设备根据该模板进行测量判断，并返回合格或不合格的结果。频谱平坦度–22。3．18。2频谱平坦度测量每个子载波功率相对于平均功率的偏差，该测量采用BPＳK调制包。由于与待测信号带宽相关,技术规范规定是针对每一子载波的.图5所示为VHT数据符号某一BPＳK调制子载波ｉ上的平均星座功率Ei，ａｖg。根据相对于子载波频率所处区域的不同，中心区域（-B至B)或外围区域（-B至–C与B至Ｃ)，模板门限在不同情况下(以红线显示)，分为±４dB或+4／—6dB两种情况。表3根据发射带宽提供子载波索引。请注意，子载波点Ｂ代表外围区域起始处（含):图5：频谱平坦度测试规范表3：基于发射带宽的频谱平坦度子载波索引图6所示为对一80MＨz信号的测量实例。图6:频谱平坦度测量发射中心频率允差–２2.3.18。３该测试考查发射机频率误差（相对于所期望的载波频率），一般通过对调制信号进行解调操作得到.合格标准为＜±20ppm（０。００2%），例如：当载波频率为5500MHｚ时，其值为±２７5kＨｚ。符号时钟频率允差–22。3.18．４符号时钟频率允差考量符号时钟频率相对于所期望符号时钟频率的偏差。合格标准为＜±2０ｐpm.该测试项检测本振源随时间迁移产生的任何频率变化。如果测出频率误差,不必重复这项测量。发射中心频率泄漏–２２．3.18.5。2发射中心频率泄漏测试被用于检测位于调制信号中心频率处的非期望功率.这种泄漏有时会引起接收机问题.泄漏是根据ＬO(载波）所在位置不同，依三种条件加以定义的。例如，使用８0ＭHz信道发射20或4０MHz带宽信号时，ＬO信号将不在传输带宽的中心位置。表4：发射中心频率泄漏测试条件与门限PＴ=总发射功率,Ｎ表示数据加导频分析带宽为312.5ｋHｚ。发射机星座误差–22．３。１８。5．3发射机星座误差和发射中心频率泄漏一起构成了对发射机调制精度的测试要求。两者适用于所有带宽条件.技术规范指明被测空间信号流数量应等于天线数量，同时测试设备输入端口数也应该是与此一致的。表5以dB为单位,给出了不同MCＳ的相对星座误差(RCE)值。测量结果不应超过与数据速率相关的值.8０2.11acMCS9最小RCE要求比８02。１1n相应项目严格的多，因此需要更好的设计允差和更加精确的测试设备.表5：允许的发射机星座误差有效载荷数据是随机的，并且至少为１6个数据OFDＭ符号长度，完成测试所需帧数不少于20。图7和图8所示为测试信号发生器产生的MCＳ8信号,对超过20个由16个符号有效载荷组成的帧进行测量，得到的调制精度和星座图结果举例.图７：返回RCＥ的调制结果图8：MCS8256QＡＭ星座图接收机测试该部分涉及的所有测试结果均由被测设备本身上报得出。测试设备被要求用于提供正确的下行信号以完成这些测试项目。接下来的部分提及了对该信号产生的一些要求。信号设计/生成测试仪器厂商提供了强大的信号产生工具，以辅助客户设计产生各种配置的WLAN信号。但一般来说,大部分芯片组和商用设备在生产过程中需要调整的特定配置参数非常少。最常见的要求是调整数据包长度和采用特定的MＡＣ地址.以下是一个典型的802．11ac下行信号配置表：MCS764QAM5/6编码率让我们从数据字段开始，我们需要了解对于MＣS7信号40０个字符等于多少个字节。具体字节数是依ＭCS而定的。参照表22—41[1］，对于保护间隔为800nｓ的单路数据流，单一每个OFDM符号包含1１７0比特,即146。２5个字节。那么４00个字符就是５8５00个字节。根据技术规范,数据源可以是PRBS9序列。这些参数可配置在信号设计包中（图9)并进行相应的PPDU检验(图1０):图9：数据字段配置举例图10：PPDU内容举例本图显示数据字段占用第３2００到第1315１9码片空间，共1283２0个码片。对于８０ＭHz信道带宽、采样率为80Ｍｓｐs的802。11acVHT信号，1个标记码片持续时间为0．0125us。每个OFDＭ符号为4us，因此每个符号包含320个码片。这样,可以求出400个符号为128００0个码片，因此数据字段确定的值是正确的.事实上，一次设计和打包的长度为1个字符（3２0个码片）。一般的要求是使用广播MAC标头配置ＷＬAＮ信号。参考IEEE802。1１20０７［2］,图１1(表７-1）给出了信标(广播模式）的设置方法，其对应于图１2（图7-2）[2］的内容图１1:有效类型与子类型组合图１2：帧控制字段如表所示b4到b7比特位需配置为信标(Beａｃoｎ)状态,以在帧控制字段内实现对子字段的定义。只需使用最少的有效比特位，直接向帧控制字段填入“０0000”，即可非常轻松地完成。以下信号设计包中显示了这种配置方法:图13:广播模式MAC标头配置示例通过选择并配置所需的其他参数,可以打包生成所需信号用于接收机的回放测试。接收机最小输入灵敏度–22。3．1９．1最小输入灵敏度测试是检验接收机成功解调8０2．11ac信号能力的重要验证测试项目。对于长度为40９6字节的PSDU，误包率(ＰＥR)应低于10％.下表显示了要达到的门限电平值:表6：接收机最小输入电平灵敏度技术规范建议使用409６个字节。以MCS７为例，在８00ns保护间隔条件下，每个OFDＭ符号含有11７０个比特，即14６.２5个字节.那么4096个字节就是２８个字符。而对于MCS９，这个值恰好为21个字符。接收机最大输入电平-22．３．19。4与最低灵敏度测试相反，这项测试用于保证被测设备在天线馈入较高功率电平时依然能实现正确接收。技术规范要求该测试可以使用任意MCS编码方式，但测试信号长度应为4096个PSDＵ字节,并且接收功率必须高于-３０dＢm。同样,此测试的门限也是误包率低于１0%。802。11ac测试准备就绪对带宽为８0ＭＨz信号的产生与分析是目前８02．1１ac测试的最低需求，而未来对8０＋８０MHz和160MＨz两种信号方案的支持需求也是潜在存在的。目前仅有少数几家测试仪器厂商能够支持80ＭHz带宽8０2。11aｃ信号相关测试,其中就包括AeroflexPＸI3０00模块化ＲF测试平台。该平台已是当前各WLAＮ和蜂窝无线通信技术设备的成熟测试解决方案。已采用Aeｒｏflex模块化测试仪器的客户,由802。11n升级到80２。11ac80MHz测试能力,只需添加软件选件，而无需任何硬件的改变。制造商在测试其设备时不可能仅关心8０2.11ac一种技术。实际上，ＷＬAＮ很可能只是作为一种配套技术出现在最终产品上，,这方面手机就是一个明显的例子。早期的WＬAN测试设备往往仅局限于WLＡN相关测试.随着时间的推移，当新的芯片组整合进更多的无线技术后，如Ｂluetｏｏｔｈ、ＧPS、FM和WiMＡX等，这些技术与WLＡN的测试要求一起被提了出来。因此，一款测试设备可同