reklama
reklama
reklama
reklama
reklama
reklama
reklama
reklama
© farang dreamstime.com Technologie | 14 stycznia 2016

Konfiguracja definiowanych programowo systemów testowych WLAN cz. 2

Zapraszamy do lektury drugiej części artykułu technicznego udostępnionego przez firmę National Instruments.
Charakterystyka

Ciężko wyobrazić sobie dziś życie bez urządzeń bezprzewodowej sieci lokalnej (WLAN). Rzeczywiście, WLAN lub WiFi znalazło zastosowanie w takich produktach, jak punkty dostępowe, rutery, czy nawet telefony komórkowe. W miarę rozrostu rynku urządzeń WLAN wzrasta również ilość inżynierów przeprowadzających pomiary w zakresie tych technologii. Niniejsza biała księga dostarcza podstawowych informacji na temat możliwości w zakresie przeprowadzania pomiarów testowych WLAN i opisuje warstwę fizyczną. Wyjaśnia również, jak przy pomocy definiowanych programowo systemów pomiarowych RF w szybki i dokładny sposób przeprowadzić pełen komplet pomiarów WLAN. Po zapoznaniu się z dokumentem, inżynierowie nieobeznani z testami WLAN powinni opanować podstawy przeprowadzania opisanych pomiarów.

Część pierwsza artykułu dostępna jest pod tym linkiem.

Spis treści:
  1. Wprowadzenie do warstwy fizycznej WLAN
  2. Charakterystyka
  3. Wprowadzenie do oprogramowania NI WLAN Measurement Suite
  4. Typowe pomiary WLAN
  5. Moc nadawania
  6. Wielkość wektora błędu
  7. Pomiar maski widmowej
  8. Podsumowanie

4. Typowe pomiary WLAN

Przy opisywaniu komponentu lub sprzętu radiowego WLAN, przeprowadzane pomiary są często zależne od testowanych urządzeń. Przykładowo, podczas opisywania nieliniowości wzmacniacza mocy (PA) wymagane może być uwzględnienie pomiaru wielkości wektora błędu (EVM) oraz intermodulacji trzeciego rzędu (IM3). Nie ma tu jednak potrzeby znajomości pomiaru przesunięcia nośnej, gdyż jest on funkcją zależną od sygnału z generatora RF. Tabela 3 przedstawia część z najczęściej przeprowadzanych pomiarów WLAN. Oprogramowanie WLAN Analysis Toolkit może być użyte do przeprowadzenia każdego z wymienionych w tabeli, jednak w dalszych sekcjach przedstawiono kilka z nich.


Tabela 3. Pomiary przeprowadzane przy wykorzystaniu WLAN Analysis Toolkit

5. Moc nadawania

Jednym z najważniejszych pomiarów przeprowadzanych na WLAN jest pomiar mocy nadawania. Moc można mierzyć na wiele sposobów, ponadto różne standardy WLAN wymagają różnych typów pomiaru mocy. Podczas opisu charakterystyki nadajnika pracującego w standardzie 802.11a/g, system pomiarowy WLAN podaje zarówno moc chwilową, jak i średnią. Dla urządzeń standardu 802.11b taki system zwróci również czasy narastania i opadania. Warto zwrócić uwagę, że choć miernik mocy chwilowej jest użytecznym narzędziem do pomiaru mocy, to jednak użycie wektorowego analizatora sygnału RF jest najszybszym sposobem pomiaru średniej mocy na przesyłanym sygnale.

Pomiar mocy z wykorzystaniem wektorowego analizatora sygnałów generuje wynik na podstawie wyzwalanego przesyłu. W tym przypadku, moc może być mierzona jako średnia całego przesyłu lub jego konkretnej części. Przybornik WLAN Analysis Toolkit służy do konfigurowania odcinkowego pomiaru mocy poprzez obliczenie średniej mocy na w zdefiniowanym przez użytkownika przedziale czasowym. Dodatkowo, przybornik może zostać użyty w celu otrzymania przebiegu mocy w zależności od czasu – tak, jak przedstawia to Ilustracja 8 dla sygnału IEEE 802.11a/g.


Ilustracja 8. Sekwencja treningowa, estymacja kanału oraz dane w przebiegu czasowym mocy.

Zaprezentowany na Ilustracji 8 przebieg czasowy mocy jest często używany jako narzędzie debugowania, które pozwala upewnić sie, że każdy fragment przesyłu – od sekwencji treningowej po symbole OFDM – jest transmitowany poprawnie.

6. Wielkość wektora błędu

EVM jest jednym z najbardziej istotnych pomiarów, gdyż jest w stanie wychwycić błąd będący skutkiem licznych nieprawidłowości: wykrzywienia kwadratury, nierówności we wzmocnieniu w sygnale kwadraturowym, szumu fazowego i nieliniowych zniekształceń. Pomiar EVM polega na porównaniu zmierzonej fazy i amplitudy modulowanego sygnału z oczekiwanymi wartościami. NI WLAN Analysis Toolkit przeprowadza obliczenia, kalkulując wektor błędu |E| przy pomocy wektora wielkości |V|, jak pokazano to na Ilustracji 9.



Ilustracja 9. Graficzne przedstawienie pomiaru EVM

Zazwyczaj wynik pomiaru EVM można przedstawić w postaci procentowej (%) lub w decybelach (dB). Warto jednak zauważyć, iż pomiary EVM przeprowadzane na standardzie IEEE 802.11a/g są podawane w decybelach, podczas gdy pomiary na IEEE 802.11b mają reprezentację decybelową. Związek pomiędzy tymi dwiema jednostkami ujmuje Wzór 1.

EVMdB = 20log(EVM%/100)

Wzór 1. Konwersja wyniku w decybelach na wynik procentowy

Przykładowo EVM na poziomie 1% jest równy -40dB, a EVM na poziomie 5% przekłada się na -26dB. W trakcie pomiaru EVM przeprowadzanego na całej transmisji, urządzenia zazwyczaj podają wynik w formie średniej kwadratowej (RMS – root mean squared). W przypadku sygnałów OFDM, wynikiem pomiaru EVM jest wartość RMS na każdym symbolu i podnośnej. Dla sygnałów DSSS, wartość RMS jest obliczana dla każdego z ciągów kodowych.


Ilustracja 10. Graficzne przedstawienie pomiaru EVM

Tak, jak przedstawia to Ilustracja 10, EVM na poziomie -46 dB jest równe 0.5%. Wykres z Ilustracji 9 został uzyskany przy wykorzystaniu wektorowego generatora sygnałów RF NI PXIe-5673 oraz wektorowego analizatora sygnałów NI PXIe-5663 działających w pętli sprzężenia zwrotnego. Częstotliwość środkową obu urządzeń ustawiono na 2.412 GHz, natomiast poziom mocy na -10 dBm. Przy takich ustawieniach instrumenty charakteryzują się szczątkową EVM na poziomie -45 dB. Przy analizie wykresu z Ilustracji 9 warto zwrócić uwagę na jeszcze jeden fakt: przybornik WLAN Analysis Toolkit przeprowadza wszystkie pomiary w dziedzinie czasu w sposób równoległy. W ten sposób, poprzez konfigurację złożonego pomiaru, można obliczyć EVM, przesunięcie nośnej i wycieki, ale także między innymi wykrzywienie kwadratury oraz nierówność wzmocnienia w sygnale kwadraturowym.

7. Pomiar maski widmowej

Maska widmowa jest jednym ze sposobów na określenie nieliniowości przekaźnika. Ogólnie rzecz biorąc, wykres widmowy może pełnić rolę narzędzia diagnostycznego do stwierdzenia obecności zakłóceń w analizowanym sygnale. Ponieważ test ten ma odpowiedź binarną, wynik pomiaru może być określony jako „margines maski widmowej”, przy czym „margines” jest podawanym w decybelach przyrostem mocy sygnału w dominującym, niepoprawnym przedziale częstotliwości. Ilustracja 11 przedstawia pomiar maski widmowej na sygnale standardu 802.11b.

W wielu przypadkach istnieje możliwość wizualnego sprawdzenia działania pomiaru EVM przy wykorzystaniu diagramu konstelacji. Wykres ten pokazuje wartości fazy i amplitudy każdego z symboli, dzięki czemu można wykryć nieprawidłowości w modulacji. Diagram konstelacji modulacji 64-QAM jest przedstawiony na Ilustracji 10.


Ilustracja 11. Maska widmowa sygnału 802.11b

Istotny jest fakt, iż sygnały IEEE 802.11b oraz IEEE 802.11a/g używają różnych masek widmowych. Ilustracja 12 obrazuje maskę sygnału OFDM standardu 802.11a/g.


Ilustracja 12. Maska widmowa sygnału 802.11a/g


Ilustracja 13. Maska widmowa sygnału 802.11ac

Warto zauważyć, że maska widmowa może być wykorzystana do określenia licznych charakterystyk sygnału. Przykładowo, nieliniowość przekaźnika sprawia, że wstęgi boczne sygnału zmierzają do limitu maskowego. Na dodatek, nieprawidłowo skonfigurowany sygnał pasma podstawowego tworzy również niepożądane wstęgi boczne na sygnale OFDM.

8. Podsumowanie

Celem dokumentu jest ukazanie możliwości konfiguracji licznych pomiarów WLAN z wykorzystaniem narzędzi software’owych. Rzeczywiście, oprogramowanie WLAN Measurement Suite zapewnia funkcje generacji i analizy niezbędnych dla pomiarów IEEE 802.11a/b/g/n/ac, Dzięki użyciu środowisk programistycznych – takich jak LabVIEW, LabWindows/CVI, czy nawet .NET, konfiguracja wektorowych generatorów i analizatorów sygnałów PXI RF prowadzi do szybszego i prostszego testowania produktów WLAN. Te definiowane programowo urządzenia są w stanie przeprowadzać testy na WLAN i wielu innych standardach bezprzewodowych – jednak jedną z ich głównych zalet jest prędkość pomiaru.

---
"WiMAX,” “Mobile WiMAX,” “Fixed WiMAX,” oraz “WiMAX Forum” są znakami towarowymi WiMAX Forum.

“Bluetooth” jest znakiem towarowym Bluetooth SIG.

Znak LabWindows został użyty zgodnie z licencją Microsoft Corporation. Windows jest znakiem towarowym Microsoft Corporation zarejestrowanym w Stanach Zjednoczonych oraz innych krajach.

Artykuł opublikowano dzięki uprzejmości firmy © National Instruments.
reklama
reklama
Załaduj więcej newsów
November 29 2016 16:13 V7.6.2-1