LabVIEW改善了WLAN測(cè)試的速度和覆蓋范圍

二十多年以來，一直是新一代無線技術(shù)方面的*。這項(xiàng)技術(shù)主要應(yīng)用在網(wǎng)絡(luò)、消費(fèi)電子、計(jì)算、移動(dòng)設(shè)備通訊等領(lǐng)域。如今，仍然在不斷地改進(jìn)高吞吐量無線技術(shù)（如WiFi）以滿足新型連接應(yīng)用的需要。的芯片是三天線多輸入多輸出（MIMO）收發(fā)器，其滿足WiFi標(biāo)準(zhǔn)（即802.11ac）。

無線測(cè)試系統(tǒng)面臨的新要求

無線通訊標(biāo)準(zhǔn)越來越復(fù)雜，這也意味著無線設(shè)備運(yùn)行模式的數(shù)目呈指數(shù)型增長(zhǎng)。在發(fā)展至802.11ac的過程中，加入了新的調(diào)制機(jī)制、更多的通道、更多的帶寬設(shè)置以及額外的空間流。除此之外，由于需要進(jìn)行成千上萬個(gè)獨(dú)立的運(yùn)行增益設(shè)置，定義WLAN收發(fā)器的特征變得十分具有挑戰(zhàn)性。

WLAN收發(fā)器的每個(gè)組件都有多重增益級(jí)別。為了能在低成本的CMOS工藝上開發(fā)出高性能的天線，的設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)充分利用了天線結(jié)構(gòu)中在每一增益級(jí)別操作的靈活性。多重增益設(shè)置導(dǎo)致每增加一階所帶來的設(shè)置的組合數(shù)目成幾何級(jí)數(shù)增加，結(jié)果就是僅僅一個(gè)操作模式就需要成千上萬個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)。而這不計(jì)其數(shù)的數(shù)據(jù)點(diǎn)也只是針對(duì)一個(gè)無線收發(fā)器而已。MIMO這種多天線系統(tǒng)的配置來說，排列組合的數(shù)目還會(huì)增加。

圖 1. 多重增益設(shè)置導(dǎo)致每增加一階所帶來的設(shè)置的組合數(shù)目成幾何級(jí)數(shù)增加，結(jié)果就是僅僅一個(gè)操作模式就需要成千上萬個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)

 NI PXI矢量信號(hào)收發(fā)儀和LabVIEW FPGA 

為了解決極富挑戰(zhàn)性的測(cè)試時(shí)間問題，使用了NI PXIe-5644R矢量信號(hào)收發(fā)儀。NI PXIe-5644R矢量信號(hào)收發(fā)儀的特點(diǎn)是其帶有板載FPGA。同時(shí)，其集成在一起的射頻信號(hào)發(fā)生器和分析儀讓他們能夠同時(shí)控制WiFi芯片的數(shù)字接口。

過去，F(xiàn)PGA需要使用VHDL語言或者Verilog語言進(jìn)行編程。很多工程師和科學(xué)家不熟悉這些復(fù)雜的語言，抑或他們需要一個(gè)更高層的抽象化語言，來簡(jiǎn)化生成FPGA代碼的過程，提高設(shè)計(jì)的效率。NI LabVIEW很適用于FPGA編程，因?yàn)樗芮逦乇硎静⑿行院蛿?shù)據(jù)流，這樣一來傳統(tǒng)FPGA設(shè)計(jì)中各個(gè)層次的用戶都可以充分發(fā)揮可編程硬件的力量。

考慮到對(duì)被測(cè)試設(shè)備（Device under test, DUT）的控制和對(duì)數(shù)據(jù)的處理，使用LabVIEW來進(jìn)行NI矢量信號(hào)收發(fā)儀上的FPGA編程。處理的過程可以在設(shè)備本身上進(jìn)行，而不需再總線和控制器之間反復(fù)傳輸，這就大大地節(jié)約了測(cè)試時(shí)間。

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圖 2. 使用LabVIEW來進(jìn)行NI矢量信號(hào)收發(fā)儀上的FPGA編程

傳統(tǒng)的機(jī)架式測(cè)量設(shè)備的效率受限于很好估計(jì)增益表的選擇。在這種傳統(tǒng)的模式下，的團(tuán)隊(duì)通過迭代估計(jì)得出了zui終解決方案。此方案需要對(duì)增益表的特性進(jìn)行回歸分析。這是一個(gè)緩慢的處理方式，每次迭代只能產(chǎn)生40組有意義的數(shù)據(jù)點(diǎn)。

在使用NI PXI矢量信號(hào)收發(fā)儀后，他們能將節(jié)約的測(cè)試時(shí)間用在全增益表掃描上，而不再使用迭代接近法。如今他們團(tuán)隊(duì)對(duì)每個(gè)設(shè)備進(jìn)行一次測(cè)試掃描就可以描述天線在全部運(yùn)行區(qū)域的特性，得到所有300,000個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，并根據(jù)經(jīng)驗(yàn)更好的決定*運(yùn)行設(shè)置，無需進(jìn)行迭代估算。獲取這些數(shù)據(jù)讓我們對(duì)設(shè)備的運(yùn)行有了一個(gè)*的視角，這也讓團(tuán)隊(duì)能夠從之前沒有想到的角度對(duì)運(yùn)行機(jī)制進(jìn)行開發(fā)。

圖3. 使用傳統(tǒng)設(shè)備，每次迭代只能產(chǎn)生40組有意義的數(shù)據(jù)點(diǎn)。新方案的測(cè)試效率比其之前的PXI解決方案提高了20倍，比傳統(tǒng)的設(shè)備提高了200倍。

通過將設(shè)備的射頻前端與數(shù)字控制的定時(shí)直接同步，我們發(fā)現(xiàn)測(cè)試效率比其之前的PXI解決方案提高了20倍，比傳統(tǒng)的設(shè)備提高了200倍。

圖 4. 通過將設(shè)備的射頻前端與數(shù)字控制的定時(shí)直接同步，我們發(fā)現(xiàn)測(cè)試效率比其之前的PXI解決方案提高了20倍，比傳統(tǒng)的設(shè)備提高了200倍。

提高自主性、靈活性和提高測(cè)試的吞吐量

在，為了能夠保證射頻測(cè)試過程的有效性，對(duì)設(shè)備的靈活性和管腳級(jí)的可控性均有很嚴(yán)格的要求。使用NI矢量信號(hào)收發(fā)儀推出的矢量信號(hào)收發(fā)儀進(jìn)行測(cè)試時(shí)，我們對(duì)所看到的性能表現(xiàn)感到滿意。在為用戶開發(fā)802.11ac解決方案時(shí)，NI PXIe-5644R為我們提供了很好的自主性和靈活性，并顯著的提高了測(cè)試的吞吐量。

LabVIEW改善了WLAN測(cè)試的速度和覆蓋范圍