一體式VSG/VSA外加合成器與高速開(kāi)關(guān)的測(cè)試方案

　　生產(chǎn)測(cè)試不需要進(jìn)行全面的定量的性能評(píng)估，生產(chǎn)測(cè)試的主要目地是檢驗(yàn)待測(cè)設(shè)備的組裝是否正確，是否達(dá)到了規(guī)定的性能指標(biāo)。對(duì)于MIMO WLAN系統(tǒng)，我們可以采用與傳統(tǒng)WLAN生產(chǎn)測(cè)試類(lèi)似的一體式VSG/VSA組合方案。首先介紹的一體式VSG/VSA配置方案是一體式VSG和VSA 外加合成器和高速開(kāi)關(guān)（例如LitePoint IQflex/IQview和多端口測(cè)試適配器（MPTA））。為簡(jiǎn)便起見(jiàn)，將高速射頻開(kāi)關(guān)和合成器的組合稱(chēng)為MPTA。

　　MPTA包括一個(gè)高速射頻開(kāi)關(guān)、每條射頻信號(hào)通路上一個(gè)衰減器和一個(gè)智能序列控制器，如圖2所示。該結(jié)構(gòu)可以配置成靜態(tài)模式，其中各個(gè)開(kāi)關(guān)或閉合或打開(kāi)，每個(gè)衰減器設(shè)置為一個(gè)指定的值。該結(jié)構(gòu)還可以配置成動(dòng)態(tài)模式，在動(dòng)態(tài)模式下，可以定義一系列配置或狀態(tài)，每種配置都有其自己的開(kāi)關(guān)和衰減器設(shè)置。狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換由智能MPTA本身根據(jù)其信號(hào)輸入情況進(jìn)行控制。

　　圖2 IQflex/IQview和多端口測(cè)試適配器測(cè)試MIMO待測(cè)設(shè)備

　　在進(jìn)行發(fā)射器測(cè)試時(shí)，MPTA經(jīng)過(guò)配置可以在各個(gè)發(fā)射器之間進(jìn)行動(dòng)態(tài)切換。首先，MPTA將信號(hào)從Tx1發(fā)送到VSA。數(shù)據(jù)包將觸發(fā)VSA 內(nèi)的數(shù)據(jù)捕獲過(guò)程。當(dāng)從Tx1上捕獲了足夠的數(shù)據(jù)之后，VSA停止捕獲，MPTA切換到Tx2。下一個(gè)數(shù)據(jù)包將再次觸發(fā)VSA內(nèi)的數(shù)據(jù)捕獲過(guò)程。這種捕獲與切換過(guò)程將持續(xù)進(jìn)行，直到捕獲存儲(chǔ)器內(nèi)存滿(mǎn)預(yù)定數(shù)量的數(shù)據(jù)采樣。

　　由于通路的切換是由射頻信號(hào)控制的，捕捉MIMO信號(hào)所需的額外時(shí)間相比IQnxn系統(tǒng)而言，僅僅是發(fā)送兩個(gè)報(bào)文（而不是一個(gè)報(bào)文）所需的額外時(shí)間。該系統(tǒng)的處理與分析時(shí)間與多VSG和VSA測(cè)試系統(tǒng)相同。

　　在進(jìn)行發(fā)射器測(cè)試時(shí)，雖然從不同發(fā)射器捕捉信號(hào)的過(guò)程是順序進(jìn)行的，而不是像多VSG和VSA測(cè)試系統(tǒng)那樣同時(shí)進(jìn)行，VSA仍然將這些順序捕捉的信號(hào)處理為MIMO信號(hào)。大部分原本由多VSG和VSA測(cè)試系統(tǒng)執(zhí)行的發(fā)射器測(cè)試工作都可以由一體式VSG和VSA外加合成器與高速開(kāi)關(guān)構(gòu)成的測(cè)試系統(tǒng)來(lái)完成。特別地，該方案能夠計(jì)算出每條射頻鏈路的EVM、功率放大器壓縮和隔離度。盡管如此，這兩種測(cè)試方案仍然存在多處差別。雖然執(zhí)行典型的 MIMO EVM計(jì)算能夠評(píng)估每個(gè)發(fā)射器的質(zhì)量，但是如果發(fā)射器之間的隔離度不好，EVM仍然受限于射頻鏈路的隔離度。如果連續(xù)報(bào)文之間的有效載荷數(shù)據(jù)保持不變，那么可以排除這種隔離度的限制。此外，這里的MIMO EVM計(jì)算必須能夠單獨(dú)跟蹤每個(gè)發(fā)射器的相位軌跡，而通常的MIMO EVM計(jì)算過(guò)程跟蹤的是所有具有相同相位校正的發(fā)射器。這些系統(tǒng)測(cè)量方案不如IQnxn測(cè)量那樣全面，但是它提供了一個(gè)極好的生產(chǎn)測(cè)量解決方案。該方案不支持的測(cè)量特征包括：（1）有效載荷數(shù)據(jù)無(wú)法恢復(fù)；（2）無(wú)法評(píng)測(cè)發(fā)送鏈路之間的動(dòng)態(tài)互擾；（3）無(wú)法測(cè)量發(fā)射器之間的數(shù)據(jù)包發(fā)射時(shí)間的一致性。

　　MPTA通過(guò)配置還能夠同時(shí)接收多臺(tái)發(fā)射器的信號(hào)。我們將在后面介紹只用合成器的測(cè)試方案中進(jìn)一步介紹這一模式。

　　對(duì)于接收器測(cè)試，一體式VSG和VSA外加合成器與高速開(kāi)關(guān)的方案產(chǎn)生的是單個(gè)發(fā)射信號(hào)。該信號(hào)可以是傳統(tǒng)信號(hào)，或者單路MIMO信號(hào)，并且可以送入任意一個(gè)或所有接收器中。當(dāng)每次將該信號(hào)送入一個(gè)接收器時(shí)，通過(guò)待測(cè)設(shè)備的RSSI指標(biāo)可以測(cè)量射頻鏈路的隔離度。

　　有兩種模式可以測(cè)試接收器的PER或靈敏度。一種模式是，將開(kāi)關(guān)設(shè)置為某個(gè)靜止?fàn)顟B(tài)。在這一狀態(tài)下，通過(guò)將VSG信號(hào)每次送入一個(gè)接收器（不必使能或禁用待測(cè)設(shè)備中的接收器），可以單獨(dú)測(cè)量出每個(gè)接收器的靈敏度。這種方法有助于測(cè)量接收鏈路之間的隔離度。此外，通過(guò)將VSG信號(hào)同時(shí)送入所有接收器中，可以驗(yàn)證由于最大比合并（MRC）而獲得的靈敏度的改進(jìn)。靈敏度的這一改進(jìn)驗(yàn)證了MIMO信號(hào)處理的實(shí)質(zhì)部分。待測(cè)設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序應(yīng)該能夠報(bào)告錯(cuò)誤接收或者正確接收的數(shù)據(jù)包個(gè)數(shù)。

　　另一種模式是，更全面的利用發(fā)送/接收的切換功能，測(cè)試接收器的PER和待測(cè)設(shè)備的靈敏度。在該模式下，我們可以通過(guò)配置開(kāi)關(guān)來(lái)測(cè)量接收器發(fā)出的確認(rèn)信息（ACK）。這些ACK只在沒(méi)有檢測(cè)出錯(cuò)誤的時(shí)候才會(huì)發(fā)出。因此，我們可以在不同的衰減器設(shè)置和不同的接收器配置情況下測(cè)量PER，即分別啟用一個(gè)、二個(gè)、三個(gè)或四個(gè)接收器。通過(guò)測(cè)量不同信號(hào)電平下的PER值，我們可以精確測(cè)量出任意接收器組合的靈敏度。通過(guò)改變開(kāi)關(guān)/衰減器的組合就可以自動(dòng)執(zhí)行整個(gè)測(cè)試序列。測(cè)試軟件定義了測(cè)試序列，并且僅僅利用該序列就可以啟動(dòng)測(cè)試操作。之后，MPTA自動(dòng)執(zhí)行整個(gè)序列。這一模式不僅驗(yàn)證了Tx/Rx切換和MRC靈敏度的改善情況，而且消除了由于多種控制和待測(cè)設(shè)備軟件交互而導(dǎo)致的時(shí)間開(kāi)銷(xiāo)。

　　一體式VSG/VSA外加合成器的方案

　　在這種配置方案下，一個(gè)無(wú)源功分器/合成器取代了圖3中的合成器與高速開(kāi)關(guān)配置。這一方案具有最低的MIMO測(cè)試成本，同時(shí)具有較好的MIMO制造測(cè)試覆蓋率。

　　圖3 單IQflex脈沖合成器測(cè)試MIMO待測(cè)設(shè)備

　　在發(fā)射器的測(cè)試中，合成器對(duì)來(lái)自于發(fā)射器的信號(hào)進(jìn)行疊加。IQsignal分析軟件從傳統(tǒng)的或者M(jìn)IMO的前導(dǎo)（preamble）中分析出所有發(fā)射器共有的某些發(fā)射器的屬性。例如，數(shù)據(jù)包開(kāi)始的載波頻率的動(dòng)態(tài)變化，以及前導(dǎo)尾部的頻率偏移。根據(jù)MIMO的前導(dǎo)還可以分析出每個(gè)發(fā)射器的其他的發(fā)送信號(hào)屬性，例如Tx功率、I/Q不均衡和頻譜平坦度。通過(guò)對(duì)比合成后的信號(hào)與根據(jù)從MIMO前導(dǎo)估算出的信道響應(yīng)得到的理想合成信號(hào)，我們可以測(cè)量出整個(gè)發(fā)射器質(zhì)量的EVM指標(biāo)。這種測(cè)量要求在分析軟件之前就要知道數(shù)據(jù)包中的數(shù)據(jù)內(nèi)容。但是，發(fā)射器的擾碼（transmitter scrambler）可以對(duì)每個(gè)報(bào)文都不同，因?yàn)槠鹗紶顟B(tài)是由分析軟件分析出來(lái)的。

　　任何會(huì)引起信號(hào)質(zhì)量下降低于預(yù)訂界限的發(fā)射器減損都將降低合成信號(hào)的EVM。這包括壓縮和I/Q不均衡。相比單VSG和VSA外加合成器與高速開(kāi)關(guān)的測(cè)試方案，這種系統(tǒng)配置無(wú)法測(cè)量出射頻鏈路隔離度，也無(wú)法定位出某條發(fā)送鏈路的故障。如果可靠的安裝能夠提供20dB隔離度，那么射頻鏈路隔離度也不是大不了的問(wèn)題，20dB的隔離度常用作鏈路之間進(jìn)行充分隔離的規(guī)范指標(biāo)量，以提供良好的MIMO性能。

　　對(duì)于接收器測(cè)試而言，將同樣的信號(hào)送入待測(cè)設(shè)備的所有接收器中。如果待測(cè)設(shè)備啟用一個(gè)接收器，那么可以測(cè)量出這一個(gè)接收器的靈敏度。如果啟用了所有的接收器，那么由于最大比合并（MRC）而改進(jìn)的靈敏度就驗(yàn)證了MIMO信號(hào)處理的重要部分。在一體式VSG和VSA外加合成器的測(cè)試方案中，發(fā)射器和接收器的測(cè)試是在MIMO模式下進(jìn)行的，帶有質(zhì)量測(cè)試參數(shù)，具有合理的測(cè)試時(shí)間，測(cè)試成本較低。LitePoint IQflex外加合成器支持這種測(cè)試方法，為用戶(hù)提供了性能可靠而出色的測(cè)試方案。這種測(cè)試方法的不足之處在于，它需要已知MIMO發(fā)射器發(fā)射的數(shù)據(jù)才能進(jìn)行測(cè)量，并且無(wú)法測(cè)量射頻鏈路之間的隔離度。

　　單VSG/VSA外加高速開(kāi)關(guān)的測(cè)試方案

　　在這一配置方案下，如圖4所示，MPTA被一個(gè)開(kāi)關(guān)所代替，去掉了合成器。ODM利用IQflex和現(xiàn)有的射頻開(kāi)關(guān)已經(jīng)開(kāi)發(fā)出了與此類(lèi)似的配置方案，其中開(kāi)關(guān)是由測(cè)試軟件直接控制的。

　　圖4 單IQflex外加高速開(kāi)關(guān)無(wú)合成器的MIMO待測(cè)設(shè)備測(cè)試方案

　　對(duì)于發(fā)送測(cè)試，這種配置無(wú)法檢驗(yàn)所有的發(fā)射器是否在相同時(shí)間發(fā)送信號(hào)。這一配置與一體式VSG和VSA外加合成器與高速開(kāi)關(guān)的配置方案的主要差別在于接收器的測(cè)試。相比MPTA，這一配置無(wú)法將VSG信號(hào)同時(shí)送入待測(cè)設(shè)備的所有接收器中。因此，它無(wú)法檢驗(yàn)待測(cè)設(shè)備MIMO接收器內(nèi)的MRC處理過(guò)程。

　　由于這種配置是由現(xiàn)有的器件組裝而成的，它在測(cè)量Rx PER時(shí)無(wú)法進(jìn)行Tx/Rx切換，并且可能需要較長(zhǎng)的測(cè)試時(shí)間，因?yàn)槠滏溌非袚Q是由測(cè)試控制軟件實(shí)現(xiàn)的。而且，其精確的接收器靈敏度測(cè)量的速度對(duì)于生產(chǎn)測(cè)試應(yīng)用來(lái)說(shuō)可能太慢了。

　　這一配置相比合成器配置的優(yōu)勢(shì)在于它能夠測(cè)量射頻鏈路之間的隔離度。但是相比MPTA配置，它在接收器測(cè)試方面有很大的局限性。

　　比較

　　表1列舉了每種測(cè)試方案能夠測(cè)量的參數(shù)以及功能。

　　結(jié)束語(yǔ)

　　IQnxn是應(yīng)對(duì)MIMO WLAN測(cè)試挑戰(zhàn)的一種綜合性測(cè)試解決方案。這種功能強(qiáng)大的測(cè)試方案常用于產(chǎn)品的研發(fā)、DVT以及制造過(guò)程中的質(zhì)量評(píng)價(jià)和調(diào)試場(chǎng)合。

　　同樣，IQflex或IQview外加合成器的測(cè)試方法具有最低的MIMO測(cè)試成本，良好的測(cè)試性能，較短的測(cè)試時(shí)間以及較高的測(cè)試覆蓋率。為了改進(jìn)測(cè)試覆蓋率，縮短測(cè)試時(shí)間開(kāi)銷(xiāo)，IQflex外加MPTA的方案增加了射頻鏈路的隔離度和單個(gè)發(fā)送故障的識(shí)別能力，增強(qiáng)了接收器測(cè)試功能。