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GaGe NEXUS 802.11 WiFi测试系统——完整的低成本无线测试系统

IT圈 admin 26浏览 0评论

2024年6月1日发(作者:兆冰海)

维普资讯

曼 曼 璺 Q : 

●春秋视讯专栏 

丛墨 二=塞鳖 堡盛奎无线测试系统 一73一 

GaGe NEXUS 802.1 1 WiFi测试系统 

——

完整的低成本无线测试系统 

l 概述 

GaGe NEXUS 802.1 1 WiFi测试系统能产生 

802.1 1测试复信号用于上变频和发送.同时也能捕获 

概稚 篇 

‘0、册0 E 

嬲嬲酾黼黼晦 

燃 

分析、接收和下变频802.11信号。能降低802.11 a、b、 

g、j、n无线设备的开发时问、测试时间和成本。其应用 

场合为设计测试、现场测试、制造测试 

NEXUS旋键(turn—key)无线测试系统提供了完 

全测试802.11 a、b、g、_j、n无线设备所需的所有信号 

产生/分析的硬件和软件。集成了高精度ADC和 

DAC,具有高达100 MHz中频,40 MHz带宽、完备 

的802.1l a、b-,g n软件、一45dB误差矢量幅度测 

量值、真实的MIMO能力,所有信道上的同步转换 

时钟和触发、接收10 MHz的定时参考标准、易用的 

图形用户界面等特点。 

IEEE 802.11(也称为WiFi标准)表示一序列为 

无线局域网(WLAN)开发的调制标准。以前,设计、测 

试和制造工程师很难为802.11 a,b、g、i、n无线设备 

找到一种低成本的测试方案。为了满足此需求.GaGe 

开发了GaGe NEXUS 802.11 WiFi测试系统:即在 

GaGe CompuGen和GaGe CompuScope硬件和软件 

基础上,组合了强大的WLAN产生和分析应用软件 

而形成的一组族旋键系统产品。图1显示1,操作中的 

般应用实例。被测试的设备(DTU)可完全或部分是 

“射频发射件”或者“射频接收件”,或者两者都有。 

NEXUS系统在所有信道上实现了转换时钟和 

触发的真正同步,该优点得益于GaGe的主/从多 

CompuScope结构。多信道上的同步定时使NEXUS 

确立了对802.11n中的MIMO结构(这里包含了多 

个传输和接收天线的应用)处理的基础性优势。其 

他的802.11测试系统生产商建议单天线系统能够 

组合用于MIMO结构中,但是进一步的测试通常显 

示分离信道问仅能保证最小限度的同步有时甚至 

不能同步。 

所有的NEXUS系统都能接收10 MHz的参考 

信号,该信号用于内部转换时钟的同步,从而使系 

统能够获得最大的定时精度和稳定性。l0MHz的参 

考信号可由GPS的原子标准钟提供。 

儿¨ {。 。

“{ 

, 

…~… 

; ’ 

f - 

蛳 

"’ 

f、 坤} 

n sq, 

。 

讳 l I ^ . 

h{ ^ I 

图l 型应用实例 

通常,发送的无线信号使用2路(I&Q)模拟输出 

波形产生,同时接收的无线信号混频下变频到低中 

频。因此,对于每个发送的无线信号都需要2路模拟 

输“;信道,

GaGe NEXUS 802.

一 

而对于每个接收信号,只有一路输入信道。 

1l Win测试系统型号有NEX—xy 

的形式,这里x和Y分别指最大接收和发送的无线信 

号数量。NEXUS系统家族允许用户挑选确定的功能.

~ 

 

这种选择对于满足用户对发送和接收信号数量的要 

求是非常必要的。所有的NEXUS系统都将安装 

LyocomWLAN无线测试软件。独立的WLAN产生和 

分析软件应用能够完整的产生和分析802.1 1 a、b.g、 

i、n无线信号。还提供WLAN测试软件的LabVIEW 

源码,使用户可将其集成到自己的LabVIEW应用中。 

当40 MHz带宽的未调制信号产生并直接被 

NEXUS系统分析,可以获得一45 dB的矢量幅度误差 

(EVM),而最好的在用发射/接收无线设备能提供的 

典型值为一35 dB。 

2误差矢量幅度(EVM)测量 

误差矢量幅度(EVM)是数据发射器的主要性 

能指标。在即时的数据信号传输过程中它是均方根 

的误差向量。恰当的运用EVM和相关的测量方法 

维普资讯

74一 《国外电子元器 ̄)2006年第12期 2006年12月 

其中,N=MAX—MIN+I,而MAX和MIN为E 

能够显示当前信号中的细微下降,甚至能够鉴定他 

们的来源。该项指标主要运用在无线通信,是一个 

测量信号段的第一个符号和最后一个符号的排序 

数。由以上定义可以看出:发射机的信噪比和非线 

性都可能造成EVM的变化。而且这些因素对EVM 

很有价值的总体信号质量指标。EVM是对理想波形 

与实际波形之差的度量,如图2所示。 

的影响并不能做简单的线性叠加。为便于通过EVM 

指标确定锁相环路的具体指标,笔者利用ADS进行 

幅度误差 

了系统仿真。在考虑功率放大器(PA)的非线性的前 

提下设定其增益为11.5 dB,三阶交调点为28.5 

dBm,输入功率为10 dBm,通过仿真认为将本振的 

EVM定为<2%是合理的。 

安捷伦公司提供的测量规范被广泛应用于测 

因带宽为2.5 MHz,所以锁相环鉴相频率亦设 

为2.5 MHz。 

量仪器和商业仿真软件,其具体内容如下:设Z(k) 

为在J} (71为符号周期)时刻通过理想接收滤波器 

观测待测发射机而得到的复向量,S(k)为理想归一 

化的单位圆上的参考向量。则z(k)可以表示为: 

z(k)=『CO+C1(S(k)+E(J}))]Wk (1) 

杂散相噪一般由邻道功率抑制比即ACPR决 

定 ACPR也称为ACLR。定义为发射功率与相邻信 

道上测得的功率之比。一般主要由发射机(尤其是 

PA)的非线性所至。但对于直接上变频的调制方法 

其中,W=e△r+ /x 0c为频率偏移(△0c弧度/符 

号)以及幅度变化率(△r奈培(衰耗单位)/符号);CO 

为一恒定的复数偏移量,代表正交调制器的不平衡 

性;C,为一复数常量,代表发射机的任意相位和输 

出功率;E(k)代表抽样s(k)的残差。 

则误差向量的总平方和为: 

来说,本振源在邻道上的杂散(Spur)对该指标亦有 

定的影响。为使得该频率点上的Spur不影响整 

机的ACPR.设定该点上(±2.5 MHz)的相噪相对幅 

度为一120 dBc。 

误差矢量幅度(EVM)是应用最广泛的数字通信 

系统调制品质参数.它采样发射器输出端的输出信 

号.获得实际信号的轨迹。通常把输出信号解调后 

圳 ㈤ 

= 

一 

得到一个参考信号。矢量误差是指某个时间理想的 

其中,cD,C,和 应使上式取得最小值,在此 

参考信号与实际所测的信号的差别,是一个包含幅 

度分量和相位分量的复数。通常,EVM会采用最大 

的符号幅度分量或者平均符号功率的平方根。 

条件下求得每一个符号各自所对应的最小误差向 

量E(k)。 

EVM定义为误差向量E(k)的幅度的均方根 

3矢量信号产生说明 

矢量信号产生控制参数如表1所列。 

任意波形产生:300 MS/s下l2比特分辨率,o每 

值.即: 

EVM: (3) 

信道存储深度:1M样点;输出电平范围:一20 dBm一 

DSSS数据速率:1 Mb/s DBPSK和2Mb/s DQPSK 

数据速率 CCK数据速率:5.5Mb/s和11Mb/s 

802.11a/gOFDM数据速率:6 Mb/s BPSK,9 Mb/s BPSK,12 Mb/s QPSK,18 Mb/s QPSK,24 Mb/s 

16一QAM,36 Mb/s 16一QAM,48 Mb/s 64一QAM,and 54 Mb/s 64一QAM 

包长度 

导频类型 

用字节指定包长度 

用短或长来说明导频类型(仅对DSSS和CCK) 

滤波器类型 

时域窗 

扰乱器输入 

在六种滤波器类型中选择;Barlett,Blackman,Hamming,Hann,Spectrally Raised Cosine,and Spec— 

trally Raised Root Cosine 

指定OFDM调制转换周期的时域窗 

指定802.1 l a/g/n OFDM调制数据扰乱器的输入 

维普资讯

墨婴: 堕墨丝塞鳌 低成本无线测试系统 一75— 

10 dBm(均方根信号电平);输出模式:IQ或者中频; 

频率范围:15 MHz~100 MHz;矢量幅度误差:一45 dB 

信道存储深度:l6 M样点;输入电平范围:~10 dBm 

25dBm(均方根信号电平);输出模式:10或者中 

(0.5%)均方根典型值;谱平稳性:±ldB典型值。 

频;频率范围:l5 MHz~160 MHz;矢量幅度误差:一 

4矢量信号分析说明 

信号分析控制参数如表2所列。 

波形数字化:200MS/s下l2比特的分辨率:每 

45 dB(0.5%)均方根典型值;功率测量模糊:±0.1 

dB典型值;谱平稳性:土1 dB典型值。 

收稿日期:2006—11—09 

咨询编号:061225 

相位跟踪估计并去除一个数据包内发生的符号问相位偏移 

相位跟踪 OFDM选项:开/关 

802.1lb:一直激活 

符号钟恢复 符号钟恢复估计并去除由符号频率偏移引起的误差 

选项:开/关 

幅度跟踪估计并去除一个数据包内的符号间增益变化 

幅度跟踪 OFDM选项:开/关 

802.1lb:一直激活 

频率同步估计载波频率偏移并在解调之前补偿信号 

频率同步 

I/Q交错 

滤波器类型 

OFDM选项:短训练序N/长训练序列/关 

802.11b:PLCP头 

通过内部的I/Q信号交错补偿倒谱 

选项:开/关 

在六种滤波器类型中选择;Barlett,Blackman,Hamming,Hann,Spectrally Raised Cosine,Spectrally 

Raised Root Cosine 

信号分析参数信息 

载波泄漏 对于OFDM调制,报告相对于其他子载波平均能量的载波泄漏 

对于802.1 lb,报告相对于sin(x)/x的功率谱的载波泄漏 

子载波平稳性 报告IEEE规范中定义的OFDM调制子载波相对功率 

频率误差 报告相对于信道中心频率的载波频率偏差 

报告通过/未通过IEEE发射中心频率偏差测试 

EVM 报告IEEE标准中定义的均方根EVM值 

报告802.1lb中1000个码片的最大EVM值 

报告一个数据包的平均功率 

开关跳变时间 报告802.11b中发送开电和关电的跳变时间 

平均功率 

数据速率 

长度 

符号数 

星座图 

报告解调包的数据速率(Mb/s) 

报告解调包的长度(字节) 

报告解调包中的OFDM符号数 

信号分析显示参数 

显示解调星座点的位置 

对数据包各部分的星座点采用不同颜色表示 

子载波平稳性 报告IEEE规范中定义的OFDM调制子载波相对功率 

也显示了平稳性的上下限,其目的是为了快速确定是否违反子载波平稳性及其发生的位置 

导频瞬态 

幅度变化 

显示在OFDM调制的短训练序列中发生的幅度和频率的变化情况 

显示在整个粗包校正中发生的幅度变化 

载波频率变化 显示在以每个符号为基础的粗包校正中发生的载波频率的任何偏差 

对子载波的EVM 显示对每个OFDM子载波的均方根EVM值 

对于符号的EVM 对于OFDM调制显示对于每一个OFDM符号的均方根EVM值 

对于802.11b调制,显示对于数据包中导频、头和数据部分每码片的EVM值 

开关跳变功率瞬态 显示功率在包起始的±4 s内功率的变化情况 

2024年6月1日发(作者:兆冰海)

维普资讯

曼 曼 璺 Q : 

●春秋视讯专栏 

丛墨 二=塞鳖 堡盛奎无线测试系统 一73一 

GaGe NEXUS 802.1 1 WiFi测试系统 

——

完整的低成本无线测试系统 

l 概述 

GaGe NEXUS 802.1 1 WiFi测试系统能产生 

802.1 1测试复信号用于上变频和发送.同时也能捕获 

概稚 篇 

‘0、册0 E 

嬲嬲酾黼黼晦 

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分析、接收和下变频802.11信号。能降低802.11 a、b、 

g、j、n无线设备的开发时问、测试时间和成本。其应用 

场合为设计测试、现场测试、制造测试 

NEXUS旋键(turn—key)无线测试系统提供了完 

全测试802.11 a、b、g、_j、n无线设备所需的所有信号 

产生/分析的硬件和软件。集成了高精度ADC和 

DAC,具有高达100 MHz中频,40 MHz带宽、完备 

的802.1l a、b-,g n软件、一45dB误差矢量幅度测 

量值、真实的MIMO能力,所有信道上的同步转换 

时钟和触发、接收10 MHz的定时参考标准、易用的 

图形用户界面等特点。 

IEEE 802.11(也称为WiFi标准)表示一序列为 

无线局域网(WLAN)开发的调制标准。以前,设计、测 

试和制造工程师很难为802.11 a,b、g、i、n无线设备 

找到一种低成本的测试方案。为了满足此需求.GaGe 

开发了GaGe NEXUS 802.11 WiFi测试系统:即在 

GaGe CompuGen和GaGe CompuScope硬件和软件 

基础上,组合了强大的WLAN产生和分析应用软件 

而形成的一组族旋键系统产品。图1显示1,操作中的 

般应用实例。被测试的设备(DTU)可完全或部分是 

“射频发射件”或者“射频接收件”,或者两者都有。 

NEXUS系统在所有信道上实现了转换时钟和 

触发的真正同步,该优点得益于GaGe的主/从多 

CompuScope结构。多信道上的同步定时使NEXUS 

确立了对802.11n中的MIMO结构(这里包含了多 

个传输和接收天线的应用)处理的基础性优势。其 

他的802.11测试系统生产商建议单天线系统能够 

组合用于MIMO结构中,但是进一步的测试通常显 

示分离信道问仅能保证最小限度的同步有时甚至 

不能同步。 

所有的NEXUS系统都能接收10 MHz的参考 

信号,该信号用于内部转换时钟的同步,从而使系 

统能够获得最大的定时精度和稳定性。l0MHz的参 

考信号可由GPS的原子标准钟提供。 

儿¨ {。 。

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图l 型应用实例 

通常,发送的无线信号使用2路(I&Q)模拟输出 

波形产生,同时接收的无线信号混频下变频到低中 

频。因此,对于每个发送的无线信号都需要2路模拟 

输“;信道,

GaGe NEXUS 802.

一 

而对于每个接收信号,只有一路输入信道。 

1l Win测试系统型号有NEX—xy 

的形式,这里x和Y分别指最大接收和发送的无线信 

号数量。NEXUS系统家族允许用户挑选确定的功能.

~ 

 

这种选择对于满足用户对发送和接收信号数量的要 

求是非常必要的。所有的NEXUS系统都将安装 

LyocomWLAN无线测试软件。独立的WLAN产生和 

分析软件应用能够完整的产生和分析802.1 1 a、b.g、 

i、n无线信号。还提供WLAN测试软件的LabVIEW 

源码,使用户可将其集成到自己的LabVIEW应用中。 

当40 MHz带宽的未调制信号产生并直接被 

NEXUS系统分析,可以获得一45 dB的矢量幅度误差 

(EVM),而最好的在用发射/接收无线设备能提供的 

典型值为一35 dB。 

2误差矢量幅度(EVM)测量 

误差矢量幅度(EVM)是数据发射器的主要性 

能指标。在即时的数据信号传输过程中它是均方根 

的误差向量。恰当的运用EVM和相关的测量方法 

维普资讯

74一 《国外电子元器 ̄)2006年第12期 2006年12月 

其中,N=MAX—MIN+I,而MAX和MIN为E 

能够显示当前信号中的细微下降,甚至能够鉴定他 

们的来源。该项指标主要运用在无线通信,是一个 

测量信号段的第一个符号和最后一个符号的排序 

数。由以上定义可以看出:发射机的信噪比和非线 

性都可能造成EVM的变化。而且这些因素对EVM 

很有价值的总体信号质量指标。EVM是对理想波形 

与实际波形之差的度量,如图2所示。 

的影响并不能做简单的线性叠加。为便于通过EVM 

指标确定锁相环路的具体指标,笔者利用ADS进行 

幅度误差 

了系统仿真。在考虑功率放大器(PA)的非线性的前 

提下设定其增益为11.5 dB,三阶交调点为28.5 

dBm,输入功率为10 dBm,通过仿真认为将本振的 

EVM定为<2%是合理的。 

安捷伦公司提供的测量规范被广泛应用于测 

因带宽为2.5 MHz,所以锁相环鉴相频率亦设 

为2.5 MHz。 

量仪器和商业仿真软件,其具体内容如下:设Z(k) 

为在J} (71为符号周期)时刻通过理想接收滤波器 

观测待测发射机而得到的复向量,S(k)为理想归一 

化的单位圆上的参考向量。则z(k)可以表示为: 

z(k)=『CO+C1(S(k)+E(J}))]Wk (1) 

杂散相噪一般由邻道功率抑制比即ACPR决 

定 ACPR也称为ACLR。定义为发射功率与相邻信 

道上测得的功率之比。一般主要由发射机(尤其是 

PA)的非线性所至。但对于直接上变频的调制方法 

其中,W=e△r+ /x 0c为频率偏移(△0c弧度/符 

号)以及幅度变化率(△r奈培(衰耗单位)/符号);CO 

为一恒定的复数偏移量,代表正交调制器的不平衡 

性;C,为一复数常量,代表发射机的任意相位和输 

出功率;E(k)代表抽样s(k)的残差。 

则误差向量的总平方和为: 

来说,本振源在邻道上的杂散(Spur)对该指标亦有 

定的影响。为使得该频率点上的Spur不影响整 

机的ACPR.设定该点上(±2.5 MHz)的相噪相对幅 

度为一120 dBc。 

误差矢量幅度(EVM)是应用最广泛的数字通信 

系统调制品质参数.它采样发射器输出端的输出信 

号.获得实际信号的轨迹。通常把输出信号解调后 

圳 ㈤ 

= 

一 

得到一个参考信号。矢量误差是指某个时间理想的 

其中,cD,C,和 应使上式取得最小值,在此 

参考信号与实际所测的信号的差别,是一个包含幅 

度分量和相位分量的复数。通常,EVM会采用最大 

的符号幅度分量或者平均符号功率的平方根。 

条件下求得每一个符号各自所对应的最小误差向 

量E(k)。 

EVM定义为误差向量E(k)的幅度的均方根 

3矢量信号产生说明 

矢量信号产生控制参数如表1所列。 

任意波形产生:300 MS/s下l2比特分辨率,o每 

值.即: 

EVM: (3) 

信道存储深度:1M样点;输出电平范围:一20 dBm一 

DSSS数据速率:1 Mb/s DBPSK和2Mb/s DQPSK 

数据速率 CCK数据速率:5.5Mb/s和11Mb/s 

802.11a/gOFDM数据速率:6 Mb/s BPSK,9 Mb/s BPSK,12 Mb/s QPSK,18 Mb/s QPSK,24 Mb/s 

16一QAM,36 Mb/s 16一QAM,48 Mb/s 64一QAM,and 54 Mb/s 64一QAM 

包长度 

导频类型 

用字节指定包长度 

用短或长来说明导频类型(仅对DSSS和CCK) 

滤波器类型 

时域窗 

扰乱器输入 

在六种滤波器类型中选择;Barlett,Blackman,Hamming,Hann,Spectrally Raised Cosine,and Spec— 

trally Raised Root Cosine 

指定OFDM调制转换周期的时域窗 

指定802.1 l a/g/n OFDM调制数据扰乱器的输入 

维普资讯

墨婴: 堕墨丝塞鳌 低成本无线测试系统 一75— 

10 dBm(均方根信号电平);输出模式:IQ或者中频; 

频率范围:15 MHz~100 MHz;矢量幅度误差:一45 dB 

信道存储深度:l6 M样点;输入电平范围:~10 dBm 

25dBm(均方根信号电平);输出模式:10或者中 

(0.5%)均方根典型值;谱平稳性:±ldB典型值。 

频;频率范围:l5 MHz~160 MHz;矢量幅度误差:一 

4矢量信号分析说明 

信号分析控制参数如表2所列。 

波形数字化:200MS/s下l2比特的分辨率:每 

45 dB(0.5%)均方根典型值;功率测量模糊:±0.1 

dB典型值;谱平稳性:土1 dB典型值。 

收稿日期:2006—11—09 

咨询编号:061225 

相位跟踪估计并去除一个数据包内发生的符号问相位偏移 

相位跟踪 OFDM选项:开/关 

802.1lb:一直激活 

符号钟恢复 符号钟恢复估计并去除由符号频率偏移引起的误差 

选项:开/关 

幅度跟踪估计并去除一个数据包内的符号间增益变化 

幅度跟踪 OFDM选项:开/关 

802.1lb:一直激活 

频率同步估计载波频率偏移并在解调之前补偿信号 

频率同步 

I/Q交错 

滤波器类型 

OFDM选项:短训练序N/长训练序列/关 

802.11b:PLCP头 

通过内部的I/Q信号交错补偿倒谱 

选项:开/关 

在六种滤波器类型中选择;Barlett,Blackman,Hamming,Hann,Spectrally Raised Cosine,Spectrally 

Raised Root Cosine 

信号分析参数信息 

载波泄漏 对于OFDM调制,报告相对于其他子载波平均能量的载波泄漏 

对于802.1 lb,报告相对于sin(x)/x的功率谱的载波泄漏 

子载波平稳性 报告IEEE规范中定义的OFDM调制子载波相对功率 

频率误差 报告相对于信道中心频率的载波频率偏差 

报告通过/未通过IEEE发射中心频率偏差测试 

EVM 报告IEEE标准中定义的均方根EVM值 

报告802.1lb中1000个码片的最大EVM值 

报告一个数据包的平均功率 

开关跳变时间 报告802.11b中发送开电和关电的跳变时间 

平均功率 

数据速率 

长度 

符号数 

星座图 

报告解调包的数据速率(Mb/s) 

报告解调包的长度(字节) 

报告解调包中的OFDM符号数 

信号分析显示参数 

显示解调星座点的位置 

对数据包各部分的星座点采用不同颜色表示 

子载波平稳性 报告IEEE规范中定义的OFDM调制子载波相对功率 

也显示了平稳性的上下限,其目的是为了快速确定是否违反子载波平稳性及其发生的位置 

导频瞬态 

幅度变化 

显示在OFDM调制的短训练序列中发生的幅度和频率的变化情况 

显示在整个粗包校正中发生的幅度变化 

载波频率变化 显示在以每个符号为基础的粗包校正中发生的载波频率的任何偏差 

对子载波的EVM 显示对每个OFDM子载波的均方根EVM值 

对于符号的EVM 对于OFDM调制显示对于每一个OFDM符号的均方根EVM值 

对于802.11b调制,显示对于数据包中导频、头和数据部分每码片的EVM值 

开关跳变功率瞬态 显示功率在包起始的±4 s内功率的变化情况 

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