决定无线测试系统未来的三个趋势

无线通讯系统最近的一个主流革新是MIMO-OFDM（多入多出–正交频分复用)的出现。1949年，Claude Shannon提出了后人称为"香农定理"的公式，它指出最大信道容量受带宽和信噪比（SNR）的限制，如公式1所示。

容量=带宽xlog2（1+SNR） _{公式1.香农定理}

近年中，人们对技术做出很大的改进，以求提高无线通讯信道的效率。尽管有很多传统的信道，如ATSC（广播视频）和GSM（蜂窝）就采用单载波调制方案，但使用如OFDM（正交频分复用）这样的技术可以达到更高的效率。事实上，DVB-T和IEEE 802.11a/g等一些标准已经使用OFDM来提高信道效率。

香农定理可用于说明单天线系统的最大吞吐量，但通过采用多天线系统可以得到更高的吞吐量。事实上，固定和移动应用对数据速率的要求不断提高，导致新一代采用MIMO-OFDM技术的通讯标准产生。图1中，我们可以看到新兴的标准，如WiMAX/3GPP LTE和IEEE 802.11n。

图1. 采用MIMO-OFDM技术的新标准。

随着固定和移动应用用户对数据速率要求的提高，很可能在未来一两年内我们就会看到WiMAX和IEEE 802.11n等新一代通讯标准被广泛采用。

对于测试下一代通讯设备的工程师们，采用MIMO-OFDM标准会对测试仪器提出几个关键要求。首先，OFDM信号测试中，对RF测试会有一些非常严苛的要求。许多信号通常都采用更高的带宽，不仅如此，这些信号峰均比（OFDM的一个特征）也更高，因此需要仪器具有更大的动态范围。其次，MIMO系统的开发需要工程师使用同步的RF发生器和分析仪来测试设备。最后，随着新标准以如此之快的速度推出，工程师需要的仪器应不仅可以测试现在的无线标准，还可升级测试未来的标准。

趋势3：缩短测试时间的压力增大

2009年，由于很多无线产品的市场将会紧缩，我们会发现降低测试成本的压力会持续增大。事实上，由于减低生产测试成本和缩短RFIC面世时间这两个需求的共同作用，缩短测试时间变得更加重要。

用户需求以最明显的方式显示了缩短测试时间的必要性。不管产品是WLAN设备、蜂窝手机、抑或是TPMS（车胎压力监测）收发器，工程师不断发现新的缩短整体测试时间的方法。在很多方面，对于材料成本低的产品，缩短测试时间具有当然的必要性。随着材料成本的降低，生产测试时间实际上成为产品COGS（产品和服务成本）的主导因素之一。在RF测试领域，测量技术的两个变化也表明许多厂商都面临缩短测试时间的需要。

首先，我们已发现，RF矢量信号发生器和分析仪系统性地转向采用基于VCO（压控振荡器）的合成器，而非采用传统的YIG元件。尽管基于YIG的合成器一直具有较好的相位噪声特性，但基于VCO的合成器具有更快的调谐速度。由于基于VCO的产品（如NI PXIe-5663 RF矢量信号分析仪和NI PXIe-5673 RF矢量信号发生器）调谐速度高于基于YIG的同类元件，所以可以更快地进行多频带的RF测量。

需要更短测量时间的第二个标志是现在越来越多的RF矢量信号分析仪中开始增加"快速测量模式"选项。例如，很多用于蜂窝设备的分析仪提供"快速ACP"模式，在该模式下对邻信道功率（ACP）等特性的测量是在时域而非频域进行的。尽管用户通常要牺牲动态频率，但这个选项可以使工程师在速度和精度间做出选择。

对降低测量时间的重视，意味着工程师们必须找到更高效的方式来测试无线设备。某些情况下，这就表示要采用并行测试方法来提高仪器的利用率。在另外一些情况下，这表示RF分析仪必须以前所未有的高速进行测量。幸运的是，软件定义的PXI仪器的优势之一就是PXI控制器高速的测试速度。如图2所示，50MHz频率范围内PXI RF矢量信号分析仪（NI PXIe-5663）的测量时间取决于系统中所用CPU。因此，实际上只需使用更快的CPU就能缩短测量时间。例如，用一台100kHz RBW时，只需将AMD Turon CPU升级为最新的Intel Core 2 Duo，就可以将50MHz频率范围频谱测量时间从3.3毫秒降低到2.1毫秒。因此，通过在将来采用更快的CPU，使用软件定义的测量系统的工程师们就可以切实改善测量速度。

图2. 测量时间与CPU性能的函数关系。

尽管仪器测量速度很重要，但这并不是影响自动测试系统总体测量时间的唯一因素。在很多情况下，测试代码的效率也会对测试时间有很大影响。我们已看到很多用户使用如LabVIEW和NI Teststand测试执行程序这样的软件工具，以便能利用PXI仪器和传统的台式仪器将测试自动化。使用这两种工具时，遵守良好的编程习惯经常可以大大改善测试时间。

无论2009年无线市场怎样变化，这三个重要趋势将继续使RF仪器领域发生改变。随着无线产品集成度的提高、新标准的出现和缩短测试时间的