用多種RF通信協(xié)議的無線 combo 設(shè)備正日益流行，如無線局域網(wǎng) （WLAN） 、藍(lán)牙和 3G 蜂窩標(biāo)準(zhǔn)，其在無線市場(chǎng)中增強(qiáng)了連接能力和性能。 Combo 設(shè)備給無線工程師帶來了一系列極具挑戰(zhàn)性的信號(hào)測(cè)量問題，不管是檢驗(yàn)參考電路還是處理下一代調(diào)制格式。使用傳統(tǒng)信號(hào)分析儀可能很難、甚至不可能診斷分組信號(hào)瞬變、異步分組碰撞和各種自我干擾模式。本文說明了實(shí)時(shí)頻譜分析儀 （RTSA） 怎樣提供獨(dú)特可靠的解決方案，來解決這些信號(hào)測(cè)量難題。

WLAN combo 設(shè)備面臨著一系列獨(dú)特的問題，這似乎已經(jīng)成為未來通信發(fā)展方向的核心內(nèi)容。低成本高速度邏輯設(shè)備和錯(cuò)塊檢測(cè)和校正方案的出現(xiàn)，已經(jīng)促使通信行業(yè)通過間歇性 RF 信號(hào)突發(fā)傳輸分組化信息。

與老式連續(xù)波通信系統(tǒng)不同，分組化通信系統(tǒng) （ 如 WLAN） 采用異步數(shù)據(jù)傳輸 技術(shù)。分析 WLAN 信號(hào)要求能夠捕獲特定異步 RF 信號(hào)事件，并在捕獲的記錄中有效找到這些事件，以進(jìn)行分析。

泰克 R

SA3408A 實(shí)時(shí)頻譜分析儀

早期數(shù)字調(diào)制開發(fā)人員希望獲得某些工具，能夠比當(dāng)時(shí)的示波器或矢量分析儀更好地在調(diào)制域中分析矢量信號(hào)，這導(dǎo)致了星座分析儀的研制。在初期，星座分析儀只是專用示波器。最近，星座分析儀的功能已經(jīng)與頻譜分析儀相結(jié)合，以便于下變頻 RF 信號(hào)，這使其變成今天的矢量信號(hào)分析儀 （VSA） 。

盡管許多矢量信號(hào)分析儀具有某種 WLAN 信號(hào)檢定能力，但分組碰撞、間歇性信號(hào)和開機(jī) / 關(guān)機(jī)瞬變等異步事件需要分析儀具有相應(yīng)的觸發(fā)能力，以捕獲這些事件；同時(shí)具有真正的時(shí)間相關(guān)多域分析能力，以診斷這些事件。

這些挑戰(zhàn)導(dǎo)致了實(shí)時(shí)頻譜分析儀 （RTSA） 的研制，其是為迎接與動(dòng)態(tài) RF 信號(hào)有關(guān)的測(cè)量挑戰(zhàn)專門設(shè)計(jì)的，如 WLAN 和藍(lán)牙等系統(tǒng)中使用的突發(fā)分組傳輸。實(shí)時(shí)頻譜分析的基本概念是能夠捕獲 RF 信號(hào)，把時(shí)間同步的數(shù)據(jù)無縫捕獲到內(nèi)存中，在多個(gè)域中分析這些數(shù)據(jù)。這使得可靠地檢測(cè)和檢定隨時(shí)間變化的RF 信號(hào)特點(diǎn)成為可能。

矢量頻譜分析儀結(jié)構(gòu)

圖 1. 實(shí)時(shí)頻譜分析儀結(jié)構(gòu)，顯示了DSP功能差異。

圖 1 是 RTSA （ 泰克 RSA3408A） 簡(jiǎn)化的方框圖。 RF 前端可以從 DC 調(diào)諧到 8 GHz ，輸入信號(hào)下變頻到與 RTSA 最大實(shí)時(shí)帶寬相關(guān)的固定中間頻率。然后信號(hào)進(jìn)行濾波，通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行數(shù)字轉(zhuǎn)換，然后傳送到 DSP 引擎， DSP 引擎管理著儀器的觸發(fā)、內(nèi)存和分析功能。盡管這一方框圖和采集過程的許多要素與傳統(tǒng) VSA 結(jié)構(gòu)類似，但 RTSA 是為提供實(shí)時(shí)觸發(fā)、無縫信號(hào)捕獲和時(shí)間相關(guān)多域分析專門優(yōu)化的。此外，模數(shù)轉(zhuǎn)換器的技術(shù)發(fā)展可以實(shí)現(xiàn)高動(dòng)態(tài)范圍、低噪聲轉(zhuǎn)換，允許 RTSA 進(jìn)行傳統(tǒng)頻域測(cè)量，這些測(cè)量要等于或超過許多掃頻分析儀的基本 RF 性能。

RTSA 的頻率模板觸發(fā)功能允許工程師查看在自由運(yùn)行模式下不可能看到的難以捕捉的瞬時(shí)信號(hào)。實(shí)時(shí)觸發(fā)技術(shù)可望可靠地檢測(cè)和捕獲間歇性 RF 信號(hào)，即使在存在強(qiáng)大得多的相鄰信號(hào)時(shí)。

連續(xù)實(shí)時(shí)記錄

許多矢量信號(hào)分析儀以對(duì)被調(diào)制信號(hào)拍“快照”的方式操作，與此不同， RTSA 在用來進(jìn)行時(shí)域、頻域和調(diào)制域測(cè)量的時(shí)域記錄中沒有空洞或空白。 RTSA 提供的真正的時(shí)間相關(guān)多域分析允許用戶精確地把多個(gè)域中的診斷數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)起來，迅速理解信號(hào)的特點(diǎn)。

例如， WLAN combo 設(shè)備在理想的信號(hào)條件下丟棄了 5% 的 WLAN 分組。工程師會(huì)發(fā)現(xiàn)很難確定這是由沒有控制的分組碰撞引起的，還是由介質(zhì)訪問控制 （MAC） 設(shè)置中的邏輯問題引起的。

在傳統(tǒng)矢量頻譜分析儀中，使用 MAC 作為觸發(fā)源不僅需要耗費(fèi)大量時(shí)間進(jìn)行連接，而且如果 MAC 是需要診斷的問題的一部分，這種方法本身就存在問題。在 VSA 捕獲記錄中捕獲 100 個(gè)信號(hào)突發(fā)，找到五個(gè)突發(fā)有問題，是一種效率低下、耗時(shí)長(zhǎng)的診斷方法。而使用 RTSA 頻率模板觸發(fā)將捕獲這個(gè)問題進(jìn)行分析，而沒有復(fù)雜的外部觸發(fā)或耗時(shí)的數(shù)據(jù)搜索。

干擾

設(shè)備的干擾模式數(shù)量要超過典型收發(fā)機(jī)。工程師不僅要處理帶內(nèi)和帶外輻射規(guī)定，還必須處理RF輻射對(duì)并放的接收機(jī)、收發(fā)機(jī)和高速微處理器的影響。

如果沒有 RTSA 的觸發(fā)功能， WLAN 分組的間歇性特點(diǎn)使得識(shí)別干擾相關(guān)問題需要耗費(fèi)大量的時(shí)間。異步 RF 間歇干擾問題經(jīng)常會(huì)導(dǎo)致項(xiàng)目延遲，因?yàn)楣こ處煴仨毰Σ榭催@些無意的零星交互。

WLAN 特定測(cè)量

RTSA 具有觸發(fā)及可靠捕獲間歇性信號(hào)的技術(shù)能力。為成為 combo 設(shè)備有效的診斷工具，它還必須擁有一整套 WLAN 測(cè)量：部分測(cè)量在 RSA3408A 上作為選項(xiàng)提供。分析軟件中預(yù)置了所有流行的 802.11a/b/g 測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)，以迅速檢定信號(hào)特點(diǎn)。這一完善的分析軟件提供了許多測(cè)量功能，如頻譜模板、 EVM （ 誤差矢量幅度 ） 、開關(guān)功率瞬變、 CCK 星座、 OFDM （ 正交頻分復(fù)用 ） 星座、副載波星座等等。

時(shí)間相關(guān)多域 分析

如前所述， RTSA 的DSP功能為內(nèi)存中存儲(chǔ)的整個(gè)信號(hào)提供了真正的時(shí)間相關(guān)多域分析。它可以在時(shí)域、頻域、調(diào)制域、頻域圖和碼域顯示圖之間切換，查看信號(hào)特點(diǎn)，而不會(huì)丟失定時(shí)信息，此外， RTSA 無縫捕獲信號(hào)功能可以在頻譜圖中設(shè)置標(biāo)尺，與其它域中的標(biāo)尺建立精確的時(shí)間關(guān)聯(lián)。

圖 2. 多域分析顯示。

完全時(shí)間相關(guān)的顯示畫面 （ 圖 2） 意味著可以在調(diào)制域中查看在頻譜圖或頻率模板觸發(fā)顯示中捕獲的事件，評(píng)估其對(duì)誤碼性能的影響。可以簡(jiǎn)單地把標(biāo)尺放在頻譜圖中的事件上，在星座圖上查看相應(yīng)的符號(hào)。

能夠在一個(gè)域中識(shí)別異常事件，然后立即在另一個(gè)域中確定該時(shí)點(diǎn)的影響的這種能力，是迅速獲得診斷信息的關(guān)鍵組成部分。

實(shí)際環(huán)境 combo 設(shè)備問題

測(cè)試設(shè)備必須為要測(cè)試的 combo 設(shè)備中的每種標(biāo)準(zhǔn)提供 ‘combo‘ 分析測(cè)量功能。現(xiàn)代 RTSA 能夠支持大多數(shù)現(xiàn)代無線調(diào)制技術(shù)，包括 802.11a/b/g， GSM/EDGE， W-CDMA， HSDPA， cdma2000， 1xEV-DO， TD-SCDMA 等等。由于 36 MHz 的實(shí)時(shí) RF 捕獲帶寬和大于 78 dB 的動(dòng)態(tài)范圍 （TOI） ，實(shí)時(shí)頻譜分析儀為 combo 設(shè)備工作提供了理想的解決方案，并支持許多流行的 WLAN 配套收發(fā)機(jī)。

與 WLAN 分析選項(xiàng)一樣，支持的所有無線標(biāo)準(zhǔn)都采用強(qiáng)大的多域分析軟件實(shí)現(xiàn)。除時(shí)間相關(guān)多域功能外，頻域觸發(fā)專利技術(shù)也為其它分析軟件帶來了許多好處。

應(yīng)用實(shí)例： WLAN/ 藍(lán)牙分組碰撞

同時(shí)采用藍(lán)牙個(gè)人區(qū)域網(wǎng)和 802.11b/g WLAN 網(wǎng)絡(luò)的 Combo 設(shè)備存在著一套獨(dú)特的 RF 干擾問題，因?yàn)樗鼈児蚕硐嗤?2.4 GHz 工業(yè) / 科學(xué) / 醫(yī)療 （ISM） 頻段。藍(lán)牙和 WLAN 調(diào)制格式通常宣稱相互兼容、相互補(bǔ)充，但在其收發(fā)機(jī)相距只有幾米時(shí)，它們會(huì)相互干擾，而在它們必須共存于一臺(tái) combo 設(shè)備中時(shí)，這會(huì)表現(xiàn)得非常明顯 。可能很難評(píng)估藍(lán)牙 /WLAN combo 設(shè)備的分組干擾性能。為捕獲信號(hào)碰撞，要求觸發(fā)器能夠抓住事件。

RTSA 可以使用頻率模板觸發(fā)工具檢測(cè)頻段中的信號(hào)碰撞，它可以迅速設(shè)置測(cè)量和捕獲異步 WLAN/ 藍(lán)牙分組碰撞。頻率模板觸發(fā)可以有效識(shí)別碰撞信息，只把感興趣的分組存儲(chǔ)到內(nèi)存中。這就不需要長(zhǎng)時(shí)間搜索長(zhǎng)記錄來查找偶爾的誤碼，降低了捕獲內(nèi)存要求。在需要時(shí)，可以使用觸發(fā)前延遲和觸發(fā)后延遲，保證正確捕獲 WLAN/ 藍(lán)牙突發(fā)。

值得一提的是，沒有執(zhí)照的 ISM 頻段具有許多可能的干擾情況。醫(yī)院、股票交易所和制造廠通常具有異常復(fù)雜的 ISM 頻段 RF 環(huán)境。在現(xiàn)場(chǎng)，傳統(tǒng)上一直很難確切確定干擾來源。通過使用上面為開發(fā)實(shí)驗(yàn)室列出的同一程序，現(xiàn)在可以迅速識(shí)別現(xiàn)場(chǎng)中的干擾來源 （ 圖 3） 。

圖 3. 頻率模板觸發(fā)技術(shù)捕獲與藍(lán)牙 FHSS 信號(hào)碰撞的 802.11b/g CCK 信號(hào)分組及來自微波爐的干擾。

與一直存在或在可預(yù)測(cè)時(shí)間發(fā)生的其它干擾來源不同，分組通信設(shè)備導(dǎo)致的干擾是零星的、異步的，所以很難確定根本原因，并設(shè)計(jì)解決方案。 RTSA 可以簡(jiǎn)便地捕獲這一干擾，有效協(xié)助工程師確定防止干擾必需的頻譜控制水平。

小結(jié)

WLAN combo 設(shè)備帶來了一系列獨(dú)特的測(cè)量挑戰(zhàn)。 RTSA 為 WLAN combo 設(shè)備工程師提供了獨(dú)特的解決方案。由于其頻率模板觸發(fā)、無縫信號(hào)捕獲和時(shí)間相關(guān)多域分析，實(shí)時(shí)頻譜分析儀為設(shè)計(jì)和調(diào)試基于分組的RF 通信系統(tǒng)提供了許多獨(dú)特的工具。

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