高​通​创​锐​讯​将​WLAN​测试​速度​提高​了​200倍

Doug Johnson,​高​通​创​锐讯

“在​我们​采用​软件​设计​的​NI PXI​矢量​信号​收​发​仪​和​NI WLAN​测量​套​件​之后,​测试​速度​比​传统​的​机​架​堆​叠​式​仪器​快了​200​倍​以上,​测试​覆盖​范围​也​显著​扩大。”

- Doug Johnson,​高​通​创​锐讯

挑战:

在​无线​标准​越来越​多元化,​且​设备​复杂​度​与​日​俱​增​的​同时,​必须​降低​无线​局​域​网​(WLAN)​的​测试​成本,​确保​测试​的​高​精度,​并且​缩短​特性​分析​时间。 ​

解决​方案:

使用​基于​NI PXI​的​矢量​信号​收​发​仪​与​NI LabVIEW FPGA​模​块,​构​建​灵活​的​自​定义​WLAN​测试​系统,​相比​以前​的​机​架​堆​叠​式​仪器,​可​缩短​200​倍​的​测试​时间,​进一步​降低​测试​成本,​并​优​化​设备​特性​分析。 ​

20​多年​来,​高​通​创​锐​讯​(Qualcomm Atheros)​在​用于​网络​连接、​消费​类​电子​产品、​计算​和​移动​设备​通信​的​新一代​无线​技术​领域​一直​处于​领​军​地位。​现在,​我们​正​对​WiFi​等​高​吞吐量​无线​技术​进行​改革,​以便​满足​新的​互​联​应用​需求。​高​通​创​锐​讯​生产​的​最新​芯​片​是​一种​具有​3​组​无线​电​的​多​输入​多​输出​(MIMO)​收​发​仪,​适用​于​最新​的​WiFi​标准​802.11ac。

 

 

对​新​WLAN​测试​系统​提出​的​要求

由于​无线​标准​越来越​复杂,​这些​设备​的​运作​模式​数量​也​会​随​之​飙​升。​我们​会​逐渐​改用​最新​的​WiFi​标准​802.11ac,​因此​需要​持续​增加​新的​调制​方案、​更多​通道、​带​宽​设置​以及​更多​的​空间​流。​此外,​数​以​千​计​的​独立​运作​增益​设置​也​会​让​WLAN​收​发​仪​的​特性​分析​变得​更加​棘手。

 

WLAN​收​发​仪​的​每​个​组​件​都​具备​多重​增益​阶段。​为了​利用​低成本​CMOS​流程​开发​出​高性能​无线​电,​高​通​创​锐​讯​的​设计​团队​必须​针对​无线​电​结构​的​每​个​阶段​采用​灵活​的​操作​方式。​一旦​加入​各个​阶段,​多个​增益​设置​便​会​大幅​提高​可能​的​设置​组合​数量,​因此​单一​操作​模式​便​可能​具有​成千上万​个​数据​点,​而且​这​只是​一个​无线​电​收​发​仪​的​数据​点​而已;​如果​系统​使用​多根​天线,​MIMO​配置​的​排列​数量​也​会​持续​增加。​随着​可能​的​设置​组合​数量​激增,​避免​测试​时间​延长​成为​一大​挑战。

 

NI PXI​矢量​信号​收​发​仪​和​LabVIEW FPGA

为了​克服​这些​测试​时间​挑战,​高​通​创​锐​讯​采用​了​NI PXIe-5644R​矢量​信号​收​发​仪。​由于​NI PXIe-5644R​采用​板​载​FPGA,​因此​可​通过​矢量​信号​收​发​仪​内的​RF​信号​发生​器​和​分析​器,​同步​控制​芯​片​的​数字​接口。

 

 

一般​而言,​FPGA​已​使用​VHSIC​硬件​描述​语言​或​Verilog​进行​编​程。​但​许多​工程​师​和​科学​家​并不​熟悉​这些​复杂​的​语言,​或是​需要​特定​的​工具,​才能​提高​更高​抽象​层​级​的​设计​产​能,​进而​简化​FPGA​代码​的​生成​流程。​由于​LabVIEW​能够​清晰​地​展示​并行​架构​和​数据​流,​非常​适用​于​FPGA​编​程,​因此​无论​用户​有​无​传统​FPGA​设计​经验,​均可​高效​运用​可​重​配置​硬件​的​功能。

 

高​通​创​锐​讯​使用LabVIEW对​NI​矢量​信号​收​发​仪​的​FPGA​进行​编​程,​以便​实现​待​测​设备​的​控制​和​数据​处理。​仪器​内部​即可​执行​处理,​无​需​通过​总​线​来回​传输​至​控制器,​因此​测试​速度​得以​大幅​提升。

 

传统​的​机​架​堆​叠​式​仪器​测量​通常​会​受​理想​评估​增益​表​选择​的​限制。​因此,​高​通​创​锐​讯​的​团队​必须​通过​反复​评估​才能​找出​最终​的​解决​方案,​每次​评估​都​需要​还原​增益​表​特性​分析。​此​过程​相当​缓慢,​每次​评估​都会​产生​大约​40​个​有​意义​的​数据​点。

 

改用​NI PXI​矢量​信号​收​发​仪​之后,​由于​测试​时间​得以​缩短,​因此​我们​可​执行​完整​的​增益​表​扫描,​而不是​反复​评估。​这样​一​来,​团队​可以​在​每​个​设备​的​单​次​测试​扫描​中​采集​全部​300,000​个​数据​点,​全面​地​分析​整个​频率​范围​内的​无线​电​操作​特性,​从而​更好​地​根据​经验​确定​合适​的​操作​设置。​基于​这样​的​数据​可用性,​我们​能​以​全新​方式​掌握​设备​的​运作​状况,​相应​团队​可​探索​以前​从未​设想​过的​运作​机制。

 

 

通过​直接​将​数字​控制​的​时序​与​仪器​的​RF​前端​同步,​我们​见证​了​测试​时间​比​以前​的​PXI​解决​方案​缩短​了​20​倍​以上,​甚至​比​原有​传统​仪器​解决​方案​缩短​了​200​倍​之多。


提供​更高​的​自由​度、​灵活​性​和​测试​吞吐量

对​高​通​创​锐​讯​来说,​仪表​的​灵活​性​与​到​引​脚​的​控制​对于​保持​尽可能​高效​的​RF​测试​起​到了​关键​性的​作用,​我们​对于​NI​全新​矢量​信号​收​发​仪​的​测试​表现​相当​满意。​在​为​客户​开发​802.11ac​解决​方案​的​过程​中,​NI PXIe-5644R​为​我们​带来​了​自由​度​和​灵活​性,​并​大大​提高​了​测试​吞吐量。

 

要​详细​了解​此​应用,​请​联系:
​Chris N. White
​RF​和​无线​测试​产品​经理 
​National Instruments 
​512.683.6342

 

作者​信息:

Doug Johnson
​高​通​创​锐讯

 

 

图​1. ​ ​以​常见​WLAN​接收​器​的​程序​框​图为​例,​可以​看出​每​个​组​件​都​具有​多重​增益​阶段,​因此​一个​接收​器​可能​会​有​成千上万​种​不同​的​增益​设置。 ​
图​2. ​ ​高​通​创​锐​讯​采用​LabVIEW​对​NI​矢量​信号​收​发​仪​的​FPGA​进行​编​程,​以​数字​方式​来​控制​待​测​设备。 ​
图​3. ​ ​就​传统​仪表​而言,​每次​测试​大​约会​采集​40​个​重要​的​WLAN​收​发​仪​数据​点。​NI PXI​矢量​信号​收​发​仪​的​测试​速度​更​快,​因此​能​触发​完整​的​增益​表​扫描,​进而​采集​全部​300,000​个​数据​点。 ​
图​4. ​ ​通过​直接​将​数字​控制​的​时序​与​仪器​的​RF​前端​同步,​高​通​创​锐​讯​使​测试​时间​比​之前​的​PXI​解决​方案​缩短​了​20​倍,​甚至​比​传统​仪器​缩短​了​200​倍​之多。 ​