有效测试mimo无线器件SL1TTE51L0D数据表的方法 下一代, 数据表, 无线, 产品, 技术

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SL1TTE51L0D数据表
　　多输入多输出(MIMO)技术是下一代Wi-Fi产品的基础,具有多种接收和发射天线，IC邮购网无线传输数据的能力更高，范围更大，能实现普遍欢迎的高速语音、视频和数据服务。目前，可以采用三种基本方法测试MIMO功能器件：OTA测试(实际性能点检查测试)；带通道仿真的受控RF测试(性能测试)；带静态通道的受控RF测试(功能测试)。这些方法中的每种都能在时间、成本、可靠性、可重复性和自动化等项之间作出权衡。
　　MIMO器件的测试挑战
　　正在出现的802.11n标准有多达4个发射(Tx)和4个接收(Rx)链，与802.11a/b/g标准的非常简单的单输入、单输出(SISO)架构相比，大大提高了物理(PHY)层的复杂性。譬如，802.11n标准中有300多个调制编码方案(MCS)，为通道带宽功能、空间数据流的数量和调制类型。与802.11a/b/g 技术的复杂性相比，802.11n介质访问控制(MAC)层的复杂性也有显著提高。
　　这种新标准显著增加了可能配置的数量，产品依据这些配置进行工作，或更准确地说，互用性，从多个方面提高了测试要求。
　　要保证MAC和PHY层在802.11n系统下工作正常，就需要进行大量器件对器件和器件对网络配置下的功能测试。速率适应算法就是一个例子，其中的变量和选项比以前更多，需要一种系统能力来验证算法工作正常。
　　MIMO架构的目的是，通过优化Tx和Rx链路、调制方案、通道带宽等的使用，提供最可能大的传输能力，最可能长的距离，以达到性能最佳的方案。半导体和设备销售商都会通过改进算法实现，使其产品不与别人的相雷同，这就促进了综合性能测试的需求。必须在所有可能的工作模式下，并且在尽可能多的不同多路径环境下验证每种产品的性能。
　　最后，假设MIMO器件配置有很多潜在可能，验证这些器件与其它802.11n MIMO功能器件的互用性，以及与传统802.11a/b/g SISO器件互用性，对保持Wi-Fi网络的普及很关键。
　　承担开发802.11n系统的工程师团队面临的挑战是，如何充分地对需要的功能、互用性以及性能进行测试，得到商业环境下的高质量产品，在商业环境下要求产品在尽可能短的时间内，以尽可能低的成本推向市场。
　　OTA测试
　　用实际Real-world over-the-air (OTA)测试对Wi-Fi设备在生产环境下的性能、功能以及互用性进行测试，此环境就是Wi-Fi设备将要工作的环境。虽然这种方法实际上是很现实的，但结果是单个测试场景的手工的、缓慢的“点检查”，只是代表当时时刻的环境。采用OTA测试进行性能测试的例子包括，基本RF性能(Rx灵敏度、EVM)，数据吞吐量与距离的关系，以及数据包误差率(PER)与距离的关系。
　　尽管如此，许多硅片销售商和器件制造商都把注意力放在了802.11a/b/g SISO器件的手工OTA测试上，MIMO环境复杂，且需要多路径，使这种测试对802.11n更困难，并且不全面。非受控RF环境下进行手工OTA测试受随机的、无法控制的统计效应的影响，得到的测试结果不能再现。不能再现的测试结果会大大增加确认MIMO系统设计存在问题及分辨出的难度。在受控的RF屏蔽室进行手工OTA测试时，场地大小限制了测试距离和运动的能力，而这在实际工作中都很常见的。此外，典型OTA测试中，手工测试装置的建立和测试的进行都很耗时，还要进行数量庞大的旨在验证性能和互用性的具体测试，要达到开发高质量802.11n产品需要的测试范围水平几乎不可能。
　　虽然OTA测试在进行MIMO器件综合性能和互用性测试方面有一定的局限，但可用在产品开发和现场使用时作器件性能的快速“点检查”。
　　性能测试
　　MIMO发射器和接收器的实际工作条件随多种因素经常变化，包括随器件移动、环境、人员和车辆的运动，等。要精确测量MIMO系统在真实环境下的性能，需要使用MIMO通道仿真器进行动态通道仿真。
　　通道仿真器，如Azimuth ACE 400NB，采用复杂的数字信号处理技术，可靠而准确地重建受控实验室环境下，现实无线传输环境下的通道条件。由于有这种功能，采用MIMO通道仿真器的动态通道仿真是全面测试MIMO产品性能的最有效的方法。通道仿真器是可编程器件，通过使RF信号处于实际障碍和反射状态下，仿真多路径之间的不平衡。通道仿真器将来自无线接入点(AP)或客户端的RF信号数字化；通过加入延迟，改变幅度和相位，加入由于障碍/运动和信号多次拷贝(一般是多路径造成的)引起的衰减，使数字化信号不平衡；将不平衡信号重建成可以被AP或客户端读取的RF信号。产生不平衡信号的公式称作“通道模型”，即对如住宅、办公室或开放区域如购物商场的热点区域的实际环境进行数学实例化。通道模型是一种统计模型，随时间动态变化以有效重建数百或数千种真实环境，每种环境都等于是单个OTA测试事例。
　　基于仿真的通道性能测试广泛用于产品设计的各个阶段。这类测试包括，MIMO算法优化、数据性能(吞吐量与距离的关系、漫游)、语音应用性能(声音质量、电话掉线)以及视频应用性能(视频和音频质量)。因为所有这些测试都是在变化的多路径和条件降低的环境下进行的，所以提供了一种准确地描述实际性能的方法。
　　对于802.11n，IEEE建议采用6种特定的模型，仿真Wi-Fi安装一般常见的室内环境。为说明这些不同环境下的器件性能以及采用通道仿真描述器件性能，器件制造商只需要测试MIMO器件在所有IEEE通道模型下的吞吐量与距离的关系性能。图1给出了采用ACE 400NB 通道仿真器，得到的一个802.11 n草案的2 × 3 MIMO器件的吞吐量与距离的关系的测试结果。该产品进行了所有IEEE定义通道模型的测试。
　　如图1所示，该器件的最大吞吐量从75Mbps 变到130Mbps以上，与工作环境关系很大。


　　通道仿真的关键要求
　　通道仿真器必须要动态仿真，模拟不断变化的OTA通道条件及实时路径，达到准确刻画器件与接入点路径的固有双向本质特征。表1给出了802.11n器件通道仿真关键设计和管理要求的“快速”查找，以及相应的通道仿真器或处理各个要求的测试系统功能。
　　功能测试
　　静态通道环境下的功能测试能为802.11n系统第2层和第3层快速开发和故障排除提供必要的条件。静态通道测试器，如Azimuth ADEPT-n MIMO功能测试平台，提供的简化和稳定的RF环境下测试器件的功能，工程师可以集中于特性和功能工作，如不受第一层影响的基本结交握手、安全协议及漫游或越区切换。在静态通道环境下测试发现的器件功能异常，可以容易找到正确的来源，不必担心实际动态通道环境的不断改变影响测试结果。有效的功能测试需要有可控的RF环境提供可重复的测试条件，以进行不同排列、不同测试次序、不同版本、不同产品，或者甚至在同一测试条件下相同的位置下，进行测试比较。




　　功能性MIMO测试包括4个关键部分：
　　(1)协议测试。验证器件工作符合通信国家的标准规范。这类测试需要大量数据包捕获、滤波和802.11n解码分析能力。
　　(2)互用性测试。验证不同销售商/制造商设计的AP和客户器件，支持下一代802.11n，以及传统的802.11a/b/g技术、协同工作性能好。
　　(3)移动测试。验证移动工作条件下802.11n客户端器件的工作情况。这类测试的例子包括，吞吐量与距离的关系以及AP到AP的漫游。
　　(4)应用级特性测试。验证器件能提供高质量的用户体验。测试事例包括，基本数据吞吐量和语音通话质量测量。
　　可以采用静态通道仿真器(理想条件)在受控RF配置(有线)下测试，来测量器件的最佳性能，如数据吞吐量、漫游，等等。例如：对漫游性能，这种测试能准确测量客户在AP之间漫游的时间。这种方法可以快速估算漫游时间是否在Wi-Fi联盟VoWi-Fi认证确定的要求之内，或者满足IEEE 802.11r标准要求。这种测试也可以观察漫游效率和可重复性，以了解漫游算法对实时应用(如VoIP)的可靠性。
　　图2给出了两个AP之间的步行测试的结果，是在802.11n基站进行的，采用的是ADEPT-n MIMO功能测试平台，并采用了该公司优秀的漫游基准测试。




　　图2中的曲线给出了两个AP之间的一个基站的1000多个漫游分布。这是一种正态分布，约50%的漫游发生在小于35 ms时间内，97%以上的漫游发生在小于50 ms时间内，这是802.11r定义的一个临界漫游时间。
　　手动测试还是自动测试?
　　有两种常见的进行MIMO功能测试的方法。第一个是自己动手(DIY)测试方法，一般包括基本、低成本、OTA测试装置，提供了一种快速启动测试的方法。虽然这些方案最初的成本低，但其所完成的测试价值也低，因为在非控RF环境下测试得到的结果不准确，测试结果无法重复。更先进的DIY测试方案采用完全不同的硬件和软件元素，包括RF衰减器、开关、RF封装和数据包捕获，在受控RF环境下进行测试。不过，这种测试装置的复杂性增加，大大提高了安装和支持成本。DIY测试方法一般也依赖手工测试，缺少标准数据管理功能。
　　开发802.11n MIMO系统时，操作和性能复杂度大大增加，显著提高了要求的功能测试的数量和复杂性。对于手工测试，用DIY测试装置，几乎不可能达到生产高质量802.11n产品所必须的功能测试覆盖率。
　　无线测试专家设计的标准测试平台比可选择的DIY方法具有明显的优势，因为这些平台是专门设计的，目的是在比DIY方案的成本更低且复杂性更低的情况下，提供健壮的功能测试能力。有效标准化的测试平台将与RF隔离室无缝集成，确保得到准确且可重复的测试结果。
　　采用自动测试，标准性能测试脚本显著缩短了测试802.11n需要的时间。此外，随着802.11n器件功能和性能复杂性的增加，自动测试是达到设计高质量802.11n产品所需要的测试覆盖率的唯一途径。
　　标准测试平台常常得益于数据管理工具，该工具能进行测试数据采集、能在机构间以及在合作伙伴间共享和对比测试数据。标准化自动测试平台具有使内部设计团队以及外部供应链合作伙伴参与产品测试、问题查找以及调试的功能，大大提高了产品设计的效率。表2为各种MIMO测试方法的“快速”比较。