復(fù)雜的無(wú)線標(biāo)準(zhǔn)為儀器行業(yè)帶來(lái)挑戰(zhàn)

　　以前，RF測(cè)試相對(duì)簡(jiǎn)單。你可測(cè)量發(fā)射器的功率輸出，借助頻譜分析儀偵測(cè)噪聲。在接收器端，則測(cè)量噪聲和靈敏度。不幸的是，這些輕松的日子一去不復(fù)返了。 

　　隨著先進(jìn)數(shù)字調(diào)制方法及軟件定義無(wú)線通信架構(gòu)的引入，如今無(wú)線電通信技術(shù)已變得越來(lái)越復(fù)雜，它們以數(shù)字信號(hào)處理、I/Q信號(hào)鏈、多輸入/多輸出(MIMO) 以及其他先進(jìn)技術(shù)為特點(diǎn)。另外，不應(yīng)忽視為滿足管控規(guī)約和互操作性需要必須對(duì)這些復(fù)雜通訊協(xié)議進(jìn)行的測(cè)試。最重要的，操作頻率持續(xù)飚升，在沖擊著現(xiàn)有設(shè)備的極限以及工程預(yù)算。 

　　慶幸的是，測(cè)試儀器制造商并非束手無(wú)策。所有主要的制造商都在提供工作頻率更高的儀器。另外，它們提供的軟件和硬件可自動(dòng)完成許多測(cè)試，無(wú)論是測(cè)試新Wi-Fi 802.11n路由器或WiMAX基站上的MIMO、還是評(píng)估新芯片是否滿足新的4G長(zhǎng)期演進(jìn)技術(shù)（LTE）手機(jī)標(biāo)準(zhǔn)的要求。最新發(fā)布的特色產(chǎn)品大多都是用于測(cè)試LTE和最新的HSDPA3G以及帶有MIMO功能的WiMAX等技術(shù)的。 

新標(biāo)準(zhǔn)拓展了技術(shù)疆域 

　　如今，LTE和WiMAX已經(jīng)是萬(wàn)眾矚目的技術(shù)。LTE就是4G手機(jī)技術(shù)，它是第三代伙伴計(jì)劃（3GPP）開發(fā)的。雖然并未最終完成(有望在今年下半年獲最終批準(zhǔn))，但其影響足以使芯片和硬件設(shè)備制造商長(zhǎng)期努力地測(cè)試和評(píng)估這些新產(chǎn)品。 

　　目前AT&T、T-Mobile和許多歐洲電信運(yùn)營(yíng)商使用的是3G WCDMA和HSPA技術(shù)，而LTE標(biāo)準(zhǔn)是下一個(gè)發(fā)展階段。同樣，Verizon也將LTE選為其4G標(biāo)準(zhǔn)，而沒采用Qualcomm開發(fā)的超移動(dòng)寬帶（UMB）方案。 

　　當(dāng)然WiMAX技術(shù)是由IEEE進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化的寬帶無(wú)線技術(shù)。有固定(802.16d-2004)和移動(dòng)(802.16e-2005)兩種版本。主要應(yīng)用于寬帶無(wú)線因特網(wǎng)接入服務(wù)以與有線電視和DSL競(jìng)爭(zhēng)。但諸如手機(jī)及其它回程系統(tǒng)也在變得流行。 

　　一些專家認(rèn)為WiMAX移動(dòng)技術(shù)也是提供4G手機(jī)服務(wù)的強(qiáng)有力競(jìng)爭(zhēng)者。借助網(wǎng)絡(luò)電話技術(shù)(VoIP)，WiMAX會(huì)與LTE爭(zhēng)奪市場(chǎng)。但目前仍未見勝負(fù)。許多業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為L(zhǎng)TE會(huì)勝出，而WiMAX會(huì)蠶食局部特定市場(chǎng)?？傊瑑煞N技術(shù)都相當(dāng)復(fù)雜。 

　　每種標(biāo)準(zhǔn)都采用了正交頻分復(fù)用(OFDM)和正交頻分多址接入(OFDMA)技術(shù)。另外，每種標(biāo)準(zhǔn)都提供MIMO選項(xiàng)來(lái)擴(kuò)大覆蓋范圍、提升數(shù)據(jù)傳輸速率和可靠性。MIMO是一種多射頻多天線技術(shù)，這種技術(shù)在帶寬上傳輸編碼的并行數(shù)據(jù)流來(lái)提升數(shù)據(jù)傳輸速率及減緩多通道干擾。測(cè)試這些技術(shù)已成主要挑戰(zhàn)。 

測(cè)試儀器解決測(cè)試難題 

　　儀器巨頭安捷倫科技公司在今年2月巴塞羅那的全球移動(dòng)通信大會(huì)和4月美國(guó)拉斯維加斯的美國(guó)無(wú)線電通信展會(huì)（CTIA）上推出了一系列無(wú)線測(cè)試產(chǎn)品。例如，其配合安捷倫Infiniium示波器和MXG信號(hào)發(fā)生器、用于WiMAX Wave 2測(cè)試的最新測(cè)試軟件等。 

　　另外，安捷倫的單體全自動(dòng)E6651A WiMAX Wave 2 MIMO測(cè)試儀可執(zhí)行一致性測(cè)試、輻射性能測(cè)試、端對(duì)端數(shù)據(jù)傳送、網(wǎng)絡(luò)接入/數(shù)據(jù)連接（圖表1）等功能。N8300A無(wú)線網(wǎng)絡(luò)測(cè)試裝置可提供對(duì)WiMAX Wave 2的制造測(cè)試進(jìn)行快速準(zhǔn)確的測(cè)量。 

E6651A WiMAX Wave 2 MIMO測(cè)試儀 

　　還有用于WiMAX除錯(cuò)的J7910A信號(hào)分析儀。安捷倫還與WiMAX芯片組制造商Beceem和Sequans合作為一致性和互操作性驗(yàn)證提供測(cè)試方案。 

　　安捷倫在LTE領(lǐng)域的工作包括一些基于Agilent E6620A無(wú)線通信測(cè)試裝置的LTE協(xié)議開發(fā)方案（圖表2）。它具有Anite SAT LTE協(xié)議開發(fā)工具集的特點(diǎn)。該方案旨在為處在LTE手機(jī)早期協(xié)議設(shè)計(jì)階段的工程師提供幫助。 

Agilent E6620A無(wú)線通信測(cè)試儀 

　　J7910A實(shí)時(shí)信號(hào)分析平臺(tái)是另一款LTE產(chǎn)品，也是唯一一款用于千兆位以太網(wǎng)分析的集成高密度方案。安捷倫也為其MXA信號(hào)分析儀和MXG矢量信號(hào)發(fā)生器開發(fā)了相應(yīng)的LTE矢量信號(hào)分析軟件。 

　　最后，安捷倫公司有用于無(wú)線測(cè)試和評(píng)估的接收器產(chǎn)品線。擁有6 款型號(hào)的W1314A系列產(chǎn)品，涵蓋了所有相關(guān)RF頻段和無(wú)線技術(shù)，如GSM、WCDMA、cdma2000、EV-DO、iDENHE 和WiMAX（包括移動(dòng)版）。 

　　這些接收器通過(guò)迅速確認(rèn)覆蓋范圍和干擾問(wèn)題，能夠讓網(wǎng)絡(luò)設(shè)備制造商和運(yùn)營(yíng)商高效部署、優(yōu)化和檢修他們網(wǎng)絡(luò)中采用的所有技術(shù)?？蓪?duì)任何支持的無(wú)線頻段采用頻譜分析。接收器配有高靈敏度GPS接受裝置，確保準(zhǔn)確地報(bào)告定位和測(cè)試數(shù)據(jù)。 

　　Anritsu 以其與其MS269XA信號(hào)分析儀（圖表3）配套工作、用于LTE的三個(gè)軟件簡(jiǎn)化了測(cè)試。這三個(gè)軟件包分別是：MX269020A TE下行鏈路測(cè)量軟件、MX269021A LTE上行鏈路測(cè)量軟件和MX269908A LTE IQ 生成器軟件；它們?nèi)兄诖_保LTE設(shè)備的兼容性。 

MS269XA信號(hào)分析儀

　　MX269020A和MX269021A主要是測(cè)量頻分雙工(FDD)模式下3GPP LTE的發(fā)射特性。兩個(gè)軟件包包括一些專門特性，如一個(gè)滾動(dòng)的快速傅立葉變換(FFT)分析窗口以提供測(cè)試靈活性和用戶定義的參考信號(hào)。 

　　MX269908A生成兼容3GPP LTE的波形模式文件。這些文件可以通過(guò)MS269XA的備選信號(hào)發(fā)生器以RF信號(hào)形式發(fā)射輸出以檢測(cè)RF接收器特性及進(jìn)行發(fā)射和接收器評(píng)估?？蓜?chuàng)建用戶定義參考信號(hào)并將其整合進(jìn)波形文件進(jìn)行發(fā)射。 

　　為提高LTE基站、移動(dòng)終端和相關(guān)器件的測(cè)試效率，所有這些產(chǎn)品都經(jīng)過(guò)了長(zhǎng)期完善。軟件直接安裝在MS269XA分析儀上，在測(cè)試設(shè)置時(shí)省去了外接電腦。 MS269XA有幾款不同頻率范圍的型號(hào)，起始頻率是50 Hz、最高頻率分別到6、13.5和26.5 GHz。起步價(jià)格為34,000美元。MX269020A 和MX269021A都是17,212美元。MX269908A是5164美元。 

　　Anritsu 的MS271xB經(jīng)濟(jì)型頻譜分析儀有多款型號(hào)，最高頻率分別為7.1、13和20 GHz。其特殊的解調(diào)電路和預(yù)寫入測(cè)試程序包適用于多種流行的無(wú)線和定點(diǎn)技術(shù)，如：WiMAX、 WCDMA 和HSDPA、cdmaOne、cdma2000、EVDO以及GSM/GPRS/EDGE。 

　　所有這些型號(hào)具有10MHz帶寬和100dB的動(dòng)態(tài)范圍。它們支持13種無(wú)線測(cè)試選項(xiàng)從而減少了生產(chǎn)測(cè)試成本。零檔位功能的數(shù)字時(shí)間指示器使用戶可以更高精度測(cè)試RF功率與時(shí)間的關(guān)系。時(shí)間指示器功能現(xiàn)在是滾動(dòng)式的，另外：測(cè)量速度、遠(yuǎn)程I/O數(shù)據(jù)傳送及按鍵反應(yīng)時(shí)間都快得多。 

　　就創(chuàng)建自動(dòng)測(cè)試來(lái)說(shuō)， National Instruments的LabVIEW 提供了MS271xB可編程測(cè)試功能，它支持用高級(jí)語(yǔ)言簡(jiǎn)易地編寫測(cè)試程序。所有產(chǎn)品都有256Mbyte和2Gbyte的USB閃存驅(qū)動(dòng)器、以太網(wǎng)和 USB2.0接口。7.1GHz版和20GHz版的美國(guó)本土售價(jià)分別為12,950美元和19,959美元。 

　　Anritsu 的MG37020A微波信號(hào)發(fā)生器是為防御信號(hào)模擬和制造自動(dòng)化測(cè)試設(shè)備（ATE）應(yīng)用內(nèi)的自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)開發(fā)的，其中，最短測(cè)試時(shí)間和最大吞吐量至關(guān)重要。應(yīng)用包括天線測(cè)試、衛(wèi)星有效載荷測(cè)試和陸地微波鏈路測(cè)試。 

　　MG37020A 的關(guān)鍵指標(biāo)是其100?s的快速頻率轉(zhuǎn)換速度。這種基于釔鐵石榴石 (yttrium-iron-garnet)材料發(fā)生器的頻率范圍在10 MHz 到20 GHz、變頻步幅為0.001Hz；在10 GHz以上，具有–101 dBc/Hz±10 kHz的低相噪。另外，它基于Windows XP操作系統(tǒng)、帶有彩色觸摸屏。接口有USB 2.0、以太網(wǎng)、IEEE-488 GPIB和RS-232。 

　　Azimuth Systems是最早開發(fā)硬連線RF頻道仿真器以測(cè)試無(wú)線系統(tǒng)的公司之一。該公司的最初努力是致力于解決Wi-Fi測(cè)試，目前，其發(fā)展對(duì)802.11n Wi-Fi產(chǎn)品的測(cè)試起著至關(guān)重要的作用?，F(xiàn)在，Azimuth的ACE MX頻道仿真器用于測(cè)試LTE、WiMAX (包括未來(lái)的802.16m標(biāo)準(zhǔn))以及UMB（圖表4）。 

Azimuth的ACE MX頻道仿真器 

　　該仿真器滿足復(fù)雜的4G智能天線要求，包括MIMO和波束成型方法。ACE MX覆蓋了400 MHz 到 6 GHz范圍。具有可升級(jí)的MIMO配置并同時(shí)支持頻分雙工(FDD)或時(shí)分雙工(TDD)模式下的單向或雙向操作。它幾乎可以測(cè)試所有工作在新 700MHz的新產(chǎn)品。 

　　Keithley公司借助其2920矢量信號(hào)發(fā)生器(VSG)生成OFDM信號(hào)作為測(cè)試輸入信號(hào)來(lái)解決MIMO測(cè)試問(wèn)題。通過(guò)使用其它VSG，用戶可以在同一個(gè)頻率上生成兩、三或四個(gè)帶有不同數(shù)據(jù)的附加信號(hào)來(lái)生成最終MIMO信號(hào)。需采用 Keithley的2895 MIMO同步單元來(lái)協(xié)調(diào)輸入并生成最終MIMO輸出（圖表5）。 

 

Keithley的2895 MIMO同步單元 

　　在信號(hào)鏈的接收端，Keithley的2820矢量信號(hào)分析儀（VSA）處理信號(hào)的接收和還原。它利用該公司開發(fā)的MIMO信號(hào)分析軟件對(duì)信號(hào)進(jìn)行還原、測(cè)量和顯示。且4臺(tái)VSG和VSA可以一起使用。此外，可支持多達(dá)4x4 (如：2x3、4x3、2x1)的MIMO配設(shè)。 

　　Keithley 的920 VSG可以生成10 MHz 到6 GHz信號(hào)?？蛇x的任意波形信號(hào)發(fā)生器（AWG）能讓用戶生成GSM、EDGE、WCDMA和cdma2000、單輸入/單輸出(SISO)無(wú)線局域網(wǎng) (WLAN)、苛刻的40MHz帶寬的802.11n Wi-Fi及WIMAX信號(hào)。2920還可作為單體測(cè)試單元出售。 

　　同時(shí)，2820 VSA可接收高達(dá)6GHz信號(hào)。其帶寬是40 MHz。它可接收、分析并顯示大多通用無(wú)線標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，如先前討論2920時(shí)提到的各標(biāo)準(zhǔn)以及SISO和MIMO。 

　　為在MIMO測(cè)試系統(tǒng)中使用這些測(cè)試儀器，需要借助2895 MIMO同步單元，2895可同步所有VSG和VSA。它為全部測(cè)試單元提供一個(gè)公共本地振蕩器(LO)輸出及一個(gè)100MHz數(shù)字時(shí)鐘和觸發(fā)信號(hào)以同步用于選定MIMO配置的所有設(shè)備?；赑C的MIMO信號(hào)分析軟件借助可達(dá)4x4的MIMO以幫助用戶測(cè)試和測(cè)量全部標(biāo)準(zhǔn)。 

　　2920 VSG的起價(jià)為17,500美元，2820 VSA是22,500美元。2895 MIMO同步單元是9,900美元，MIMO信號(hào)分析軟件為9,500美元。 

　　Rohde & Schwarz公司也在提供幾款新的LTE、WiMAX和MIMO產(chǎn)品。可測(cè)試3GPP LTE、WiMAX、802.11 Wi-FI和HSPA+的這樣一整套2x2 MIMO測(cè)試系統(tǒng)包括了SMU200A RF信號(hào)發(fā)生器和AMU200A基帶發(fā)生器以及衰減模擬器(如圖6)。這套測(cè)試設(shè)備可以實(shí)時(shí)測(cè)量所有4個(gè)傳播通道的信號(hào)衰減。 

R&S的2x2 MIMO測(cè)試系統(tǒng)

　　一個(gè)典型MIMO系統(tǒng)采用帶兩個(gè)信號(hào)發(fā)射和兩個(gè)接收器的2X2格式。測(cè)試設(shè)置需要兩臺(tái)信號(hào)發(fā)生器和一臺(tái)信號(hào)衰減模擬器。R&S公司提供一種選擇，它允許用戶使用單一測(cè)試儀器對(duì)2x2 MIMO接收器進(jìn)行測(cè)量。發(fā)生器可以配備一個(gè)內(nèi)部衰退模擬器和兩個(gè)RF信號(hào)源、兩個(gè)基帶信號(hào)源。如果配備這些選項(xiàng)，測(cè)試儀器可模擬所需的4個(gè)衰減頻道。 

　　R&S公司的SMU200A/AMU200A組合測(cè)試儀帶有可選固件。它增加了用于3GPP LTE、可針對(duì)最多4條信道的頻道編碼和MIMO預(yù)編碼。借助它，用戶不再需要外部信號(hào)衰減硬件或控制軟件，就可以測(cè)試3GPP LTE移動(dòng)設(shè)備。 

　　因信號(hào)發(fā)生器提供兼容3GPP TS 36.211標(biāo)準(zhǔn)的信號(hào)，我們可以測(cè)試RF的所有功能。這需要其他儀器或外部PC來(lái)計(jì)算信號(hào)。SMx-K55軟件是R&S SMU200A和其他R&S發(fā)生器的另一個(gè)選件，它能提供上/下行鏈路的測(cè)試功能。 

　　盡管LTE協(xié)議很復(fù)雜，但R&S的CMW500 LTE協(xié)議測(cè)試儀可以讓用戶輕松地測(cè)試基站和手機(jī)（圖表7）。其頻率最高達(dá)6 GHz、帶寬是40 MHz。它極大便利了一致性、性能和互操作性測(cè)試。全套測(cè)試軟件工具和測(cè)試程式大大降低了LTE開發(fā)難度。 

R&S的CMW500 LTE協(xié)議測(cè)試儀 

　　就WiMAX 測(cè)試方案來(lái)說(shuō)，R&S的CMW270通信測(cè)試儀可仿真基站。它把信號(hào)發(fā)生和信號(hào)分析功能集成到一臺(tái)設(shè)備中，是實(shí)現(xiàn)芯片組和移動(dòng)基站測(cè)試的極佳方案。它支持802.16e 移動(dòng)WiMAX標(biāo)準(zhǔn)、覆蓋100 MHz到6GHz頻段。它還支持WIMAX論壇定義的全部RF規(guī)范。 

　　泰克公司（Tektronix Communications）最近發(fā)布了一些LTE和WIMAX測(cè)試平臺(tái)。例如，其G35全面網(wǎng)絡(luò)管理和診斷方案涵蓋了所有協(xié)議層面和物理接口，包括無(wú)線和固定線路接口(圖表8)。它包含G35-LTE功能和負(fù)載測(cè)試平臺(tái)及NSALTE可升級(jí)平臺(tái)，可進(jìn)行監(jiān)控、除錯(cuò)和優(yōu)化。 

泰克的G35 

　　Tektronix也推出了G35的WiMAX版本。WiMAX 論壇最近選用該版本，作為其全球WiMAX認(rèn)證測(cè)試實(shí)驗(yàn)室用于測(cè)試WiMAX網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)互操作性的方案。 

　　盡管Tektronix的H600 RFHawk并不是LTE和WiMAX測(cè)試產(chǎn)品，但這款手持?jǐn)?shù)字RF信號(hào)捕捉器可用于監(jiān)視和安保市場(chǎng)（如圖9）。其接收器具有帶一組直觀用戶控制功能的高性能頻譜分析儀，允許用戶快速簡(jiǎn)單地對(duì)模擬和數(shù)字RF發(fā)射進(jìn)行分類和定位。 

Tektronix的H600 RFHawk 

　　搜尋和定位那些非法濫用射頻頻率的無(wú)線電發(fā)射器是一項(xiàng)具有挑戰(zhàn)性的工作，尤其是在迫切需要降低風(fēng)險(xiǎn)和快速反應(yīng)的場(chǎng)合。許多隱蔽的信號(hào)通過(guò)隱藏于合法信號(hào)發(fā)射源來(lái)逃避偵測(cè)。RFHawk的開發(fā)就是要滿足客戶對(duì)快速發(fā)現(xiàn)和定位非法模擬和數(shù)字RF發(fā)射源這一要求的。 

　　其頻譜圖模式能夠讓客戶通過(guò)基于快速傅立葉變換的頻譜分析看到真實(shí)的信號(hào)形態(tài)。RFHawk使用稱為頻譜關(guān)聯(lián)分析的DSP技術(shù)來(lái)深入到信號(hào)內(nèi)部頻率來(lái)發(fā)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)的符號(hào)速率和其它重復(fù)內(nèi)部速率從而辨別出有效信號(hào)。