NI整合高性能儀器和FPGA 實現最佳WLAN測量

圖5.MU-MIMO屬于802.11ac的特有概念，可允許多個接收器。

　　PXI平臺通過背板以及NI PXI儀器中嵌入的同步和內存核心(SMC)芯片可提供同步能力，使得該PXI平臺尤其適用于MIMO。通過NI-TLCK技術，可在多個分析儀和發生器（甚至多個連接機箱）間獲得高達0.1相位偏移度。
　　此外新的NI PXIe-5644R VST提供更小尺寸，可允許在單個機箱中使用多達5個VST以便創建完整的5x5 MIMO系統。通過傳統盒式儀器實現類似系統時將會需要更復雜的線纜和儀器設置。

圖6. 一套4x4 MIMO 802.11ac解決方案可方便地置于一臺18插槽PXI Express機箱中。

　　用戶可編程FPGA的優勢
　　雖然在射頻儀器中使用FPGA并不是新概念，但NI PXIe-5644R為用戶提供了新的可編程FPGA。FPGA可用于以下應用：
　　伺服自動增益控制調制和解調FFT和平均通道仿真
　　傳統盒式儀器將會限制使用諸如FFT和觸發等算法。對盒式儀器使用的FFT或觸發進行自定義通常十分困難。類似于在手機上自定義各種應用，新的基于軟件的儀器可允許工程師根據需要對儀器進行完全自定義。
　　獲取最佳EVM值
　　隨著調制方式越來越復雜，保持高質量的信號變得更加重要。表1顯示了802.11ac中不同調制方式的RMS EVM要求。
　　調制 碼率 RMS EVM

　　表1. 802.11ac中調制方式的RMS EVM要求
　　測試設備通常需提供比規范要求（如-32 dB用于256 QAM）高至少10 dB的測量能力，從而提供足夠的空間用于特征和產品測試。如圖7所示，NI PXIe-5644R可提供業界領先的EVM值。

圖7. 使用NI PXIe-5644R的802.11ac EVM環回模式

　　針對所有無線標準和測試設備，可以通過調整軟件和硬件以獲取最佳測量方式。使用NI PXIe-5665 VSA進行相鄰通道失真測量中討論了可用于信號分析儀的部分硬件優化。
　　下面將討論諸如相位跟蹤、通道跟蹤、正交偏移補償等其它優化方式。
　　注： 以下圖片均使用通過NI PXIe-5644R環回模式生成和采集的80 MHz、MCS 9 802.11ac信號。

圖8. NI PXIe-5644R可對80 MHz 256-QAM信號進行-46 dB EVM測量。

　　相位跟蹤可用于跟蹤由殘余頻偏和相位噪聲引起的調制符號的相位變化。如果將正交頻分復用(OFDM)相位跟蹤方法設置為標準，根據IEEE標準802.11a-1999的17.3.9.7章節和IEEE標準802.11n-2009的20.3.21.7.4章節指定，該工具包可對OFDM符號執行基于導頻的通用相位誤差糾正。
　　如果將OFDM相位跟蹤方法設置為瞬時，WLAN分析工具包可對OFDM符號執行基于導頻的通用相位誤差糾正，以及在每個調制符號中補償相位失真。IEEE標準中并未定義該類型補償，但該補償對于確定幅值中調制失真和相位誤差十分有用。通過該相位跟蹤方法，該工具包僅計算誤差向量幅度(EVM)，EVM為對包長度和不同子載波的復數調制符號變化引起的誤差。
　　默認值為標準。
　　注：下圖為放大的256-QAM信號圖。為了更好的說明參數變化效果，下圖僅顯示了4個符號。

圖9. 上圖顯示了80 MHz 802.11ac信號進行相位跟蹤對EVM數的影響。該圖表在256-QAM信號圖中僅顯示了4個符號。

　　通道跟蹤
　　通過啟用通道跟蹤，WLAN分析工具包可估計前導包和數據的通道響應，然后將該響應作為整個包的通道頻率響應估計。如禁用通道跟蹤，該工具包可估計長訓練序列(LTS)的通道響應，然后將該響應作為整個包的通道頻率響應估計。