如今，我們很難想象沒有無(wú)線區(qū)域網(wǎng)絡(luò)(WLAN) 的生活會(huì)是什么樣子。 事實(shí)上，WLAN或Wi-Fi技術(shù)可延伸至多款產(chǎn)品，如接入點(diǎn)、路由器，以及手機(jī)。 由于WLAN設(shè)備的市場(chǎng)正不斷擴(kuò)大，因此更有許多人投入WLAN測(cè)量工程師的行列。 本技術(shù)白皮書主要闡述了WLAN測(cè)試選項(xiàng)的基本概念，并對(duì)物理層進(jìn)行了概述。 本文還探討了如何使用軟件定義的視頻測(cè)量系統(tǒng)，以快速并精確執(zhí)行完整的WLAN測(cè)量。 在閱讀完本技術(shù)白皮書后，對(duì)WLAN測(cè)試不熟悉的工程師，也可了解基本的測(cè)量類型。

1. WLAN物理層介紹

WLAN標(biāo)準(zhǔn)是根據(jù)IEEE 802.11工作小組所定義并維護(hù)的，其中包含芯片制造商和接入點(diǎn)制造商。 此團(tuán)隊(duì)已經(jīng)定義了多個(gè)802.11標(biāo)準(zhǔn) – 從802.11a到802.11z均囊括在內(nèi)。 然而，對(duì)WLAN設(shè)備而言，最常見的協(xié)議為IEEE 802.11a、b、g，與n。

在1999年，工作團(tuán)隊(duì)為WLAN設(shè)定了802.11a與802.11b標(biāo)準(zhǔn)。 若將IEEE 802.11a標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定為5 GHz的未授權(quán)工業(yè)、科學(xué)與醫(yī)療(ISM)頻帶，則可達(dá)到最高54 Mb/s的傳輸率。 相對(duì)來(lái)說(shuō)，IEEE 802.11b標(biāo)準(zhǔn)則可于2.4 GHz ISM頻帶上達(dá)到最高11 Mb/s的信息傳輸率。 2003年發(fā)布的IEEE 802.11g，也可在2.4 GHz的ISM頻帶達(dá)到最高54 Mb/s的數(shù)據(jù)傳輸率。 IEEE 802.11n為目前最新的版本，其中整合如多重輸入/輸出(MIMO)與并行通道的功能，可于2.4與5 GHz頻帶中達(dá)到300 Mb/s的數(shù)據(jù)傳輸率。

WLAN所使用的2組基本傳輸構(gòu)架，分別為直接序列展頻(DSSS)與正交頻多分工(OFDM)。 此外，其內(nèi)在的調(diào)制架構(gòu)包含CCK，以及BPSK與64-QAM等正交架構(gòu)。 表1即為使用特定傳輸構(gòu)架與調(diào)制類型的標(biāo)準(zhǔn)。

表1. 多個(gè)802.11版本所使用的傳輸構(gòu)架與調(diào)制類型

與WiMAX(IEEE 802.16d/e)和3GPP長(zhǎng)期演進(jìn)技術(shù)(LTE)的OFDM構(gòu)架標(biāo)準(zhǔn)不同，WLAN的OFDM信號(hào)中，所有子載波均使用相同的調(diào)制架構(gòu)。 因此對(duì)IEEE 802.11a/g信號(hào)而言，調(diào)制構(gòu)架可直接影響最大傳輸率，與特定信號(hào)的編碼速率。 表2呈現(xiàn)了此關(guān)系。

表 2. 數(shù)據(jù)傳輸率、編碼速率，與突發(fā)間隔時(shí)間的關(guān)系

在表2中如54 Mb/s的高信號(hào)傳輸率，則必須使用如64-QAM的高位調(diào)制構(gòu)架。 更進(jìn)一步來(lái)說(shuō)，1024數(shù)據(jù)比特的標(biāo)準(zhǔn)突發(fā)間隔，將大幅高于低位的調(diào)制構(gòu)架。 當(dāng)要提升測(cè)試系統(tǒng)的測(cè)量速度時(shí)，必須先了解較長(zhǎng)突發(fā)間隔與較長(zhǎng)測(cè)量時(shí)間的關(guān)系。 一般來(lái)說(shuō)，當(dāng)在單一突發(fā)上執(zhí)行誤差矢量幅度(EVM)測(cè)量時(shí)，若能使儀器設(shè)定僅采集所需的測(cè)量資料，即可加快測(cè)量速度。 舉例來(lái)說(shuō)，當(dāng)測(cè)量64-QAM突發(fā)時(shí)，若將采集時(shí)間長(zhǎng)度設(shè)定為200 μs，則其測(cè)量速度可高于10 ms或以上的時(shí)間長(zhǎng)度。

2. 射頻虛擬儀器概述

只要通過NI軟件定義的WLAN測(cè)試，即可選擇多款儀器來(lái)測(cè)試WLAN設(shè)備。 本技術(shù)白皮書概述了虛擬PXI測(cè)量系統(tǒng)的構(gòu)架，從而說(shuō)明傳統(tǒng)儀器和虛擬儀器之間的差異。

PXI儀器整合高性能的多核心控制器、高速 PCI/PCI Express數(shù)據(jù)總線，與經(jīng)優(yōu)化的測(cè)量算法，可達(dá)到業(yè)內(nèi)首屈一指的測(cè)量速度。 WLAN測(cè)量所使用的軟件即為NI WLAN測(cè)量套件，其中包含NI WLAN分析與WLAN生成工具包。 推薦使用的NI硬件有NI PXIe-5663矢量信號(hào)分析儀與NI PXIe-5673矢量信號(hào)生成器。 NI PXIe-5663可進(jìn)行10 MHz至6.6 GHz的信號(hào)分析，并可達(dá)最高50 MHz的瞬間頻寬。 NI PXIe-5673則可產(chǎn)生85 MHz至6.6 GHz的信號(hào)，并達(dá)到最高100 MHz的瞬間頻寬。 其中任1組儀器均可搭配其他生成器或分析器，以執(zhí)行相位相干測(cè)量。 圖1則為常見的WLAN設(shè)備測(cè)試系統(tǒng)設(shè)定，并具備矢量信號(hào)生成器與矢量信號(hào)分析儀。

圖1. 進(jìn)行WLAN測(cè)量的PXI系統(tǒng)

軟件定義的儀器，特別適用于自動(dòng)化測(cè)試應(yīng)用。 從構(gòu)架上來(lái)說(shuō)，PXI模塊化儀器與傳統(tǒng)儀器的主要差異，即為其處理核心。 雖然這兩組系統(tǒng)使用多個(gè)相似的組件，但其主要區(qū)別在于PXI系統(tǒng)可使用高性能的多核心中央處理單元(CPU)。 圖2即為具備多個(gè)相同核心組件的傳統(tǒng)與PXI儀器，包含記憶體、高動(dòng)態(tài)范圍的模數(shù)轉(zhuǎn)化器與高性能射頻前端。

圖2. 用戶定義的CPU是PXI射頻儀器的必要組件。