《電子技術(shù)應(yīng)用》
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克服MIMO無線區(qū)域網(wǎng)路生產(chǎn)測試新挑戰(zhàn)
摘要: 落實MIMO WLAN產(chǎn)品的優(yōu)點,就必須在生產(chǎn)制造的過程中,量測會影響MIMO效能的每一項因素。這不僅需要進行所有傳統(tǒng)的WLAN量測,以確保每一個MIMO頻道都能正確地運作,還必須檢查頻道間的串訊(或隔離度)。不難瞭解如果測試計畫無法驗證特定的MIMO效能,那么一些可能嚴(yán)重影響MIMO能力的生產(chǎn)問題或許就無法被檢測出來了。需要有健全完整的測試方法和技術(shù),才能確保新的MIMO WLAN產(chǎn)品的品質(zhì)、可靠度及效能。
Abstract:
Key words :

        輸入與多重輸出(MIMO)技術(shù)可說是自數(shù)字通信問世以來,無線通訊技術(shù)最重要的下一個發(fā)展。許多新的無線通信標(biāo)準(zhǔn)都包含MIMO選項,但目前為止,最引人矚目的標(biāo)準(zhǔn)就屬美國電子電機工程師協(xié)會(IEEE)的802.11n無線區(qū)域網(wǎng)路(WLAN)標(biāo)準(zhǔn)了。雖然這項標(biāo)準(zhǔn)目前仍處于草案階段,但市面上已經(jīng)可以買到具有MIMO優(yōu)點的Pre-802.11n WLAN設(shè)備。各方評論這項設(shè)備的結(jié)果顯示,MIMO技術(shù)確實可行,運用這項技術(shù),不需增加頻寬或輸出功率,即可大幅提高WLAN設(shè)備的資料速率和范圍。

        MO的好處也不是平白享有,不用付出代價的。若要具備MIMO的能力,就必須在通訊連結(jié)的兩端使用多組發(fā)射器和接收器,除了會為產(chǎn)品增加成本和帶來額外的復(fù)雜度以外,也可能對生產(chǎn)和終程測試的成本造成極大的影響。另外,為了得到MIMO系統(tǒng)可以提高效能的好處,發(fā)射器和接收器本身的效能也必須大幅優(yōu)于我們對現(xiàn)有正交分頻多工(OFDM)WLAN標(biāo)準(zhǔn)(如802.11g)的期待。伴隨新的效能要求而來的是,所使用的生產(chǎn)測試系統(tǒng)必須克服新的挑戰(zhàn),才能確保產(chǎn)品符合品質(zhì)及效能要求的目標(biāo)。而最值得關(guān)注的一點,則是有無可能在發(fā)射器和接收器的數(shù)目變成兩倍、三倍、甚至四倍,而且規(guī)格要求更嚴(yán)格的情形下,依然把測試成本" title="測試成本">測試成本控制在802.11a/g系統(tǒng)的水準(zhǔn)?

生產(chǎn)測試方法" title="測試方法">測試方法的比較
     
       AN制造商可以選擇MIMO測試要使用的測試設(shè)備" title="測試設(shè)備">測試設(shè)備類型和供應(yīng)商,為了避免增加測試時間" title="測試時間">測試時間,有必要謹(jǐn)慎地選擇可以維持品質(zhì)又能限制測試成本的方法。過去據(jù)以選擇傳統(tǒng)測試用的設(shè)備所依循的論點依舊適用于MIMO(參考資料2、3),然而,除了要維持可接受的測試時間以外,也有必要測試待測裝置(DUT)是否具有夠高的MIMO效能。測試方法通常有四種選擇:

  • 傳統(tǒng)方法 - 黃金樣品(Golden Radio,GR)、頻譜分析儀加功率錶 
  •  GR加支援單一頻道的單機式測試儀(One Box Tester,OBT)
  • 支援單一頻道的OBT
  • 支援多頻道的OBT或多部OBT

     

        多年來,WLAN生產(chǎn)都嘗試使用傳統(tǒng)的測試方法,早年之所以會採行這種方法純粹是因為沒有專用的WLAN測試儀器。這種方法有一些缺點,包括發(fā)射器(TX)的測試涵蓋范圍差,以及GR的支援性有限等。既沒有簡單的方法可以驗證TX的品質(zhì),而且因為使用的是特殊的測試模式,所以GR的方法也只適用于裝置類型相符的測試。

        類型的裝置或新的標(biāo)準(zhǔn)出現(xiàn)時,通常會採用GR的方法,部分原因是未必會有適用的測試設(shè)備可以解調(diào)出新的信號。在生產(chǎn)初期使用GR還能驗證通信協(xié)定和媒體存取控制器(MAC),而經(jīng)過一段時間后,隨著產(chǎn)量的提高,通??梢赞D(zhuǎn)向使用OBT,而逐步停用GR。

       于傳統(tǒng)的測試方法,使用GR加單一部OBT確實有一些優(yōu)點。OBT應(yīng)該可以提供高效能的解調(diào)能力,以便測試所有重要的TX參數(shù),除了功率和頻譜量測" title="量測">量測以外,還包括誤差向量的值(EVM)、載波洩漏、以及頻譜平坦度等。運用OBT可以準(zhǔn)確地校準(zhǔn)GR的輸出,且可以使用GR,在模擬的MIMO條件下量測接收器的靈敏度。這樣做需要使用一個簡單的頻道模擬網(wǎng)路,或只要直接將DUT的接收器(RX)連接到GR的TX,加上適當(dāng)?shù)乃p就行了。至于如何使用支援單一頻道的OBT來量測多個MIMO頻道的問題仍需要加以解決,足夠的測試涵蓋范圍和可接受的測試時間是很重要的,本文稍后會加以探討。 

       從生產(chǎn)測試的角度來看,採用單一部OBT是最簡單的方法,完全沒有使用GR的缺點,而且可以提供傳統(tǒng)方法具備的所有其它重要的量測能力。然而,必須要去瞭解的是:要用什么方法才能維持測試時間在可接受的范圍,且能涵蓋所有的MIMO測試項目。 

       理論上,支援多頻道的OBT或多部OBT應(yīng)該能解決上述所有的問題,但代價是成本較高。如果可以觸發(fā)OBT來同時量測或產(chǎn)生多個信號,那么測試時間就可以與非MIMO的裝置近似。由于多頻道的產(chǎn)生器或分析儀可以測試出DUT真實的MIMO效能,因此可以涵蓋完整的MIMO測試項目。這種方法的最大問題在于測試的成本,舉例來說,具有三組頻道的DUT會需要使用一部含三個頻道的產(chǎn)生器和分析儀,或三部連接在一起的OBT,以進行適當(dāng)?shù)挠|發(fā)測試。對某些WLAN制造商來說,可能無法接受這么高的測試設(shè)備成本,尤其是如果這種方法的優(yōu)點又無法證明成本增加是值得的話。 

       表1列出了上述每一種方法的優(yōu)缺點,表格最左邊這一欄是制造商在架設(shè)生產(chǎn)線時,通常會考慮的幾個主要因素,其重要性依序遞減。

 

 

表1:生產(chǎn)測試方法的比較

 

 

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