深入分析802.11ac技术及生产测试面临的挑战

2013-09-28 11:35:32来源: 互联网 关键字:802.11ac  生产测试

简介

  802.11 是电气和电子工程师协会 (IEEE) 制定的无线局域网 (WLAN) 系列标准,主要用于 2.4 和 5 GHz 免牌照频段本地无线通信。802.11 系列标准得到国际广泛认可,并在 WiFi 联盟支持下日益普及,该协会是促进 WLAN 技术和 802.11 标准产品认证的行业组织。

  802.11 标准包括物理层和介质访问控制 (MAC) 协议。自首次发布以来,物理层做了大量重要补充和修订,而大部分 MAC 基本功能保持不变。802.11 标准经过多年发展,满足各种 WLAN 要求。WLAN 设备往往基于采用的物理层版本说明其功能。常见版本包括802.11b、802.11a、802.11g,以及最近发布的 802.11n。802.11 最新版本是 IEEE 802.11-2009,其中包括 802.11n。

  由于回程 (如 xDSL、光纤) 传输速度提高,以及高清 (HD) 内容流和即时文件传输等需要高数据速率应用的出现,IEEE 发布了两个新方案 (802.11ac 和 802.11ad) 提高最大数据速率,显著高于 802.11n。表1 概括了 802.11 物理层标准。本案重点介绍802.11ac。

  表1: IEEE 802.11 物理层标准对比

  802.11ac,也称为甚高吞吐量 (VHT),是 802.11n 的继任标准,后者称为高吞吐量 (HT)。与 WLAN 的演进过程一样,802.11ac 全面向后兼容以前的标准。802.11ac 任务组 TGac 于2008年成立,开始开发 802.11ac,修订 IEEE 802.11-2009。这个标准预计2012年底完成,2013年 802.11 工作组结束审批 2013。

  本文介绍最新制定的 802.11ac,分析此类设备的生产测试要求。内容分为以下几部分:802.11ac使用模式、性能目标、物理层简介和生产环境下面临的测试挑战。

  802.11ac 使用模式

  如表2所示,IEEE 确定了大量需要千兆吞吐量的应用,并随之定义了六种使用模式。这是 802.11ac 制定的基础。使用模式中以数字家庭为重点。事实上,由于 802.11ac 支持高数据速率,家庭环境中可以并行运行多种高带宽应用,如高清视频流、即时文件传输、零延迟互联网浏览等,如图1所示。

  

  图1: 数字家庭环境下的 802.11ac 应用

  由于可以更加快速地传输数据,802.11ac 还具有能效方面的显著优点。802.11ac 芯片能效优于基于前代标准的芯片。这是智能手机等电池供电设备的重要要求,用户可以极大地降低 WLAN 功耗,从而支持新的应用功能和使用环境,如蜂窝 IP 数据卸载。

  表2: 802.11ac 使用模式

802.11ac 性能目标

  为支持新应用和未来试验设备,Tgac 定义了 802.11ac 三种主要性能和功能要求:

  A. 系统性能

  802.11ac 可实现最大单站吞吐量和多站总计吞吐量,分别达到 500 Mbps 和 1 Gbps 以上。这是 MAC 数据服务接入点的测量结果,5 GHz 频段通道带宽不大于 80 MHz。由于数据速率要求针对 MAC,而不是物理层,因此必须考虑 MAC 效率,不能仅仅提高物理层数据速率。

  B. 向后兼容

  802.11ac 修订标准向后兼容工作在 5 GHz 频段的 802.11a 和 802.11n 设备。

  C. 共存

  802.11ac 修订标准具有 802.11ac 与 802.11a/n 设备之间共存机制。

  有必要指出,802.11ac 仅需向后兼容并与 802.11a 和 802.11n 共存。这是因为 802.11ac 设备实际上仅在 5 GHz 频段工作。

  802.11ac 技术细节

  为保证向后兼容和共存,802.11ac 在可能的情况下重用 802.11n 技术规格。例如,802.11ac 采用与 11n 一样的物理层 OFDM 调制 (正交频分多路复用),并保持相同的编码和交错式架构。不过,为满足性能目标,做了一些必要的修改并提供新的 11ac 特性。表3所示为与 802.11n 相比,802.11ac 引入的大量新特性 (粗体突出显示)。

  表3: 802.11ac 主要功能

  802.11ac 设备物理层规定参数为 80 MHz 带宽、64QAM 5/6 和1个空分码流。采用这种配置,数据速率达293 Mbps。不过,采用所有选用参数的设备 (160MHz、256QAM 5/6 和8个空分码流),数据速率可达到 6.93 Gbps。

  单 PPDU 帧格式按物理层会聚协议定义,如图2所示。为保证向后兼容,专门定义了 802.11a 和 n设备可收接收的非 VHT 字段。前导码中前4个字段用于非 VHT 站接收。前三个字段与 802.11n 的字段相同,第四个字段用于确定 802.11n 还是 802.11ac。前导码中剩余字段仅用于 VHT 设备。VHT-STF 用来改善 MIMO 传输中的自动增益控制。VHT-LTF 是长训练系列,为接收机提供 MIMO 信道预估。VHT-SIG-B 提供单用户或多用户模式数据长度、调制和编码方案 (MCS) 信息。

  

  图2: VHT PPDU 格式

  生产测试面临的挑战

  WLAN 生产测试系统广泛安装在全球 WLAN 设备制造厂中。硬件平台长期以来没有大的变化,往往通过软件升级满足随着 WLAN 标准演进出现的新的测试要求。不过, 802.11ac 的新功能对测试系统提出了更高的要求,许多现有硬件平台需要升级。

  802.11ac 带来大量变化,其中三个方面是生产测试设备面临的最为严峻的挑战:宽带宽、多个空分码流和高密度调制。此外,测试速度也是生产的重要要求。

  1.宽带测量

  802.11ac 仅在 5 GHz 免牌照频段工作。与 2.4 GHz 频段相比,具有宽可用带宽和低干扰的优点。美国和欧洲信道分配分别如图3和图4所示。因此,测试需要生成并分析 80MHz 瞬时带宽或160MHz (可选) 带宽,频率达 5.835 GHz 的信号。

  

  图3: 美国信道分配

  

  图4: 欧洲信道分配

  对于发射机测试,需要一次捕获整个信号带宽,测量信号质量、频率、功率和频谱平坦度。频谱包络测量需要分析更宽的带宽 (如 802.11ac 80MHz 为 240MHz)。这可以采用频谱拼接技术,以更加经济的方法来实现,这种技术可捕获信号的多个快照,按频域进行拼接,显示整个带宽。

  对于接收机测试,需要生成全带宽信号波形模拟被测设备 (DUT)。这种方法可以测试多种操作模式的接收灵敏度。

  现有及今后推出的 Aeroflex PXI 3000 系列射频模块支持宽带信号分析,并可生成 6 GHz 频率,便于满足 802.11ac 带宽和频率要求。我们的 802.11ac 解决方案可通过软件升级,是 802.11ac 测试的理想平台。

关键字:802.11ac  生产测试

编辑:神话 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/mndz/2013/0928/article_19549.html
本网站转载的所有的文章、图片、音频视频文件等资料的版权归版权所有人所有,本站采用的非本站原创文章及图片等内容无法一一联系确认版权者。如果本网所选内容的文章作者及编辑认为其作品不宜公开自由传播,或不应无偿使用,请及时通过电子邮件或电话通知我们,以迅速采取适当措施,避免给双方造成不必要的经济损失。

上一篇:RF系统设计需要考虑哪些因素
下一篇:深入分析802.11ac技术及生产测试面临的挑战(二)

关注eeworld公众号 快捷获取更多信息
关注eeworld公众号
快捷获取更多信息
关注eeworld服务号 享受更多官方福利
关注eeworld服务号
享受更多官方福利
推荐阅读
全部
802.11ac
生产测试

小广播

独家专题更多

东芝在线展会——芯科技智社会创未来
东芝在线展会——芯科技智社会创未来
2017东芝PCIM在线展会
2017东芝PCIM在线展会
TI车载信息娱乐系统的音视频解决方案
TI车载信息娱乐系统的音视频解决方案
汇总了TI汽车信息娱乐系统方案、优质音频解决方案、汽车娱乐系统和仪表盘参考设计相关的文档、视频等资源
电子工程世界版权所有 京ICP证060456号 京ICP备10001474号 电信业务审批[2006]字第258号函 京公海网安备110108001534 Copyright © 2005-2017 EEWORLD.com.cn, Inc. All rights reserved