5G WiFi時代面臨的大批量測試挑戰(zhàn)

　　802.11ac技術正在以以往任何WLAN標準前所未有的速度部署。消費者對高帶寬視頻內(nèi)容的嗜好不斷推動著對802.11ac提供的1 Gbps數(shù)據(jù)鏈路（數(shù)據(jù)速率比前一代802.11n技術高3倍）的需求。802.11ac設備的交付量有望在2015年前超過3.5億臺——其采用速率比最初推出的802.11設備快2倍。

　　2012年，領先的設備供應商紛紛推出多款接入點/路由器產(chǎn)品，802.11ac設備自此開始首次亮相。這些解決方案主要是采用3x3 MIMO實現(xiàn)方式、數(shù)據(jù)速率高達1 Gbps的解決方案。領先的尖端筆記本電腦有望在2012年年底前開始采用802.11ac技術。隨著SISO （1x1）配置的面市及功率要求的降低，移動設備（平板電腦和智能手機）有望在2013年開始采用802.11ac技術。

　　圖1：802.11ac技術的采用概況圖

　　802.11ac的首次展示的其他關鍵因素是要使用的信道帶寬的選擇。802.11ac可以使用多個信道配置。包括：

　　* 80 MHz信道配置

　　* 160 MHz信道配置（非連續(xù)80 + 80 MHz模式）

　　* 160 MHz信道配置（連續(xù)160 MHz模式）

　　各個國家或地區(qū)之間在監(jiān)管方面的差異將對部署的信道配置產(chǎn)生很大的影響。圖2顯示了主要國家或地區(qū)的可用信道配置。

　　圖2：全球信道分配

　　根據(jù)圖2，160 MHz的信道在中國不可用。鑒于中國消費類市場的巨大潛力，這就導致不可能大規(guī)模部署160 MHz連續(xù)信道。不過，所有關鍵的地理區(qū)域都提供80 MHz信道（至少1個）。這樣就可以實現(xiàn)在所有主要的全球市場中部署80 MHz信道設備。一個可能的折衷方案是部署支持160 MHz信道的芯片組方案，不過是以非連續(xù)模式來實現(xiàn)。這樣就使產(chǎn)品能夠在僅允許使用一個80 MHz信道的地區(qū)使用單個80 MHz信道，而在支持多個80 MHz信道的地區(qū)（美國、歐盟、日本、印度）使用2 個單獨的80 MHz信道。

　　對于廣域網(wǎng)的部署（即公共熱點），缺少多個信道（比如中國）必定會加大網(wǎng)絡規(guī)劃的難度。由于802.1ac標準一直支持回退至公共熱點環(huán)境中可能存在的前代標準（802.11n和802.11g），因此這不應被看作是802.1ac技術的缺點。在用戶的家中或公寓里，一個可用的802.11ac信道對于提供足夠的性能來講綽綽有余，特別是在使用多用戶MIMO的情況下。

　　802.11ac設備的測試挑戰(zhàn)

　　802.11ac給設備測試提出了多個全新的挑戰(zhàn)。主要挑戰(zhàn)包括：

　　* 信道帶寬增至802.11n的兩倍至四倍

　　* 非連續(xù)80+80信道測試

　　* 要測試更多頻帶——必須測試5 GHz頻帶

　　* 測試256 QAM調(diào)制方案需要比802.11n中的64 QAM調(diào)制方案更高的精度

　　* 更高帶寬的頻譜模板測試

　　帶寬挑戰(zhàn)

　　802.11ac使用的帶寬比802.11n高兩至四倍。802.11ac能夠采用5 GHz頻帶的關鍵原因是5GHz頻帶為這些更寬的信道需求提供了更多頻譜，從而能夠傳輸更多的數(shù)據(jù)。

　　圖3：802.11ac信道帶寬。

　　這一增長的帶寬幾乎淘汰了以前針對802.11n測試而設計的所有測試儀（受限于最多40 MHz的信道）。與802.11n測試儀相比，針對802.11ac測試需求設計的測試儀需要2至4倍的采樣速率才能捕獲整個信道帶寬。這樣高的采樣速率意味著需要捕獲2至4倍的數(shù)據(jù)點，如果未在數(shù)據(jù)傳輸和處理領域進行相關的改進的話，這就會增加數(shù)據(jù)傳輸處理時間。

　　非連續(xù)信道測試——80+80 MHz信道

　　非連續(xù)信道配置可以為芯片供應商提供最大的靈活性，使他們開發(fā)出的單芯片組可以在提供一個或多個80 MHz信道的國家或地區(qū)使用。非連續(xù)信道的測試給測試設備帶來了另一個挑戰(zhàn)，因為兩個80 MHz信道可以在頻率上相隔很遠。比如，就圖2而言，對于一臺在美國使用的設備，第一個80 MHz信道可能是5210 MHz，第二個80 MHz信道可能是5775 MHz——間隔565 MHz。

　　圖4：80+80非連續(xù)模式可能的信道配置。

　　測試設備的單個矢量信號分析儀（VSA）無法測量這種方案（兩個信道同時傳輸），除非它有645 MHz以上的瞬時帶寬。要想測試設備既具有能夠進行這種測量所需的足夠動態(tài)范圍（由模數(shù)轉(zhuǎn)換器位分辨率決定）和足夠高的采樣速率（1.3 GHz以上），又有比較高的成本效益，這是不可能的。最好的方案是使用并行VSA以不同的信道中心頻率同時捕獲兩種信號。這樣就可以通過更高動態(tài)范圍的模數(shù)轉(zhuǎn)換器實現(xiàn)成本更低、靈活性更高的解決方案，從而獲得更優(yōu)的信號測量特性，同時在更低的采樣速率下工作，進而優(yōu)化成本。

　　要測試更多頻帶——必須測試5 GHz

　　802.11ac設備只在5 GHz頻帶中工作。當然，這意味著用來測試802.11ac設備的任何測試設備都必須支持5 GHz頻帶。更為重要的是，802.11ac芯片組還支持2.4 GHz頻帶，并支持使用802.11 a/b/g/n等以前的WLAN標準，以提供向后兼容性。由于5 GHz頻帶包含更多信道（將近1 GHz頻譜）并且每個標準都有各自獨有的需要驗證的調(diào)制速率和特性，所以這往往會增加測試時間。

　　全新的調(diào)制技術——256 QAM

　　為了實現(xiàn)更高的頻譜利用率，802.11ac支持使用256 QAM調(diào)制技術。這項技術可以提供比802.11n所用的最大的64 QAM調(diào)制技術多4倍的符號。這就給測試設備提出了新的要求：現(xiàn)在必須測量更加嚴格的EVM指標——802.11ac中256 QAM調(diào)制方案的EVM指標為-32 dB。為了滿足改進的EVM指標，測試設備需要更好的噪聲性能，因為256 QAM調(diào)制方案的更高符號密度對噪聲的耐受能力不如64 QAM。

　　圖5：802.11n 64 QAM調(diào)制方案與802.11ac 256 QAM調(diào)制方案的對比。

　　噪聲性能由熱噪聲和相位噪聲決定。相位噪聲性能尤其重要，因為802.11ac的工作頻率為5 GHz，而相位噪聲往往會隨著頻率的增加而增加，因此與在2.4 GHz頻率下測試802.11n信號相比，在5 GHz頻率下測試802.11ac信號時，測試設備具有更高的性能是至關重要的。