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
一
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
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
一
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
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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)
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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
一
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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"’
f、 坤}
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n sq,
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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
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
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~
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
一
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