应对5G WiFi 802.11ac生产测试挑战

空分码流和高密度调制。此外，测试速度也是生产的重要要求。

1.宽带测量

802.11ac仅在5GHz免牌照频段工作。与2.4GHz频段相比，具有宽可用带宽和低干扰的优点。美国和欧洲信道分配分别如图3和图4所示，参见[4]。因此，测试需要生成并分析80MHz瞬时带宽或160MHz(可选)带宽，以及频率达5.835GHz的信号。

图3：美国信道分配。

图4：欧洲信道分配。

对于发射机测试，需要一次捕获整个信号带宽，测量信号质量、频率、功率和频谱平坦度。频谱包络测量需要分析更宽的带宽(如802.11ac80MHz为240MHz)。这可以采用频谱拼接技术，以更加经济的方法来实现。这种技术可以捕获信号的多个快照，按频域进行拼接，显示整个带宽。

对于接收机测试，需要生成全带宽信号波形模拟被测设备(DUT)。这种方法可以测试多种操作模式的接收灵敏度。
现有及今后推出的Aeroflex PXI 3000系列射频模块支持宽带信号分析，并可以生成6GHz频率，便于满足802.11ac带宽和频率要求。我们的802.11ac解决方案可通过软件升级，是802.11ac测试的理想平台。

2.多输入多输出(MIMO)

MIMO是在发射机和接收机上采用多个天线，通过先进的数字信号处理提高通信性能。这种方法采用独立发射/接收链，既可以提高链路可靠性，也可以提高数据速率。IEEE在802.11n中引入MIMO，将802.11ac的支持能力扩展到8个空分码流和多用户MIMO(MU-MIMO)。相对于单用户MIMO，MU-MIMO可以同时端接多个用户同一频段往来传输的收/发信号，如图5所示。

图5：单用户与多用户MIMO举例。

在研发环境下，MIMO开发一般需要测试设备利用多径信道仿真，对不同MIMO节点的多个码流进行编/解码。而在生产环境下，由于设备设计认证已在研发阶段完成，因此测试重点转移到射频组件校准和设备质量确认。生产环境下MIMO测试还应优化速度和成本。目前采用的一种方法是单独测试MIMO收发器的射频路径。一般是通过开关矩阵依次对每个MIMO路径进行测试，以进一步节省测试设备的成本，因为只需要一个测试收发器信道，如图6所示。这种方法足以满足MIMO生产要求，合理兼顾性能与成本。

图6：MIMO生产测试系统实例。

3.高密度调制

802.11ac规定OFDM模式采用256QAM调制方式。256QAM调制密度是过去WLAN标准最高密度调制方式64QAM的四倍。高速率传输所需传输信号质量高于以前WLAN调制编码方案。表4列出各种802.11ac调制方式的误差向量幅度(EVM)或接收星座图误差(RCE)要求。无论信号带宽多大，这种要求都是一样的。

表4：802.11ac的EVM要求。

如图7所示，EVM特性受相位、频率和幅度误差影响。高阶调制、多点定义星座图，意味着不同符号的信号振幅存在很大差别。采用高阶调制时，信号所受非线性和相位噪声等影响会变得更加突出[8]。

图7：可视EVM。

为了精确测量802.11ac信号，测试设备的残留EVM必须显著优于表4所示的最低EVM要求(即-32dB，256QAM)，否则会影响产量。这要求相对于测试过去的WLAN标准，802.11ac测试设备必须具有更加出色的相位噪声和线性特性。

Aeroflex基于PXI 3000系列的WLAN测试解决方案优异的EVM特性，可以轻松满足802.11ac要求。如表5所示，这些数值反映了发射机和接收机未采用均衡情况下(即人工生成较低测量值)的残留EVM。

表5：Aeroflex PXI 3000平台WLAN测试典型残留EVM/RCE特性。测试结果包括接收机和发射机残留EVM/RCE。无均衡。

4.测试速度

生产测试速度和产量是两个最重要的生产指标。802.11ac是目前增加的一种测试设备，对于生产WLAN保持可接受的低价位，以及在消费电子设备中的普及具有重要意义。802.11ac的价位必须与过去WLAN标准的价位相当。因此，802.11ac测试设备在高速校准和验证设备和组件，同时保证精度和可靠性的基础上，达到可观的产量是十分重要的。
Aeroflex 3000系列PXI模块化RF测试平台满足测试速度和重复性要求。这是通过产品大量创新设计实现的，包括快速准确的硬件切换、优化软件架构、流水线技术，以及测试序列化进一步提高设备利用率。表6举例说明802.11ac采用Aeroflex PXI 3000系列的测量时间。

表6：测量时间包括捕获、传输和分析。每项测试分析16个符号。测试结果是重复25次的平均值。

本文小结

802.11ac是IEEE最新的WLAN标准化工作，通过增加带宽、空分码流数量及采用先进的数字调制技术，数据速率提高6倍。这项工作定位于802.11n的推广，在2015年有望成为主流标准，预计全球设备出货量将达到10亿[9]。这对设备测试和测量提出了严峻挑战，特别是生产测试。目前，已确定了802.11ac生产环境面临的四种主要测试挑战：宽带宽、MIMO、高密度调制和测试速