5G WiFi时代面临的大批量测试挑战

　　802.11ac技术正在以以往任何WLAN标准前所未有的速度部署。消费者对高带宽视频内容的嗜好不断推动着对802.11ac提供的1 Gbps数据链路（数据速率比前一代802.11n技术高3倍）的需求。802.11ac设备的交付量有望在2015年前超过3.5亿台——其采用速率比最初推出的802.11设备快2倍。

　　2012年，领先的设备供应商纷纷推出多款接入点/路由器产品，802.11ac设备自此开始首次亮相。这些解决方案主要是采用3x3 MIMO实现方式、数据速率高达1 Gbps的解决方案。领先的尖端笔记本电脑有望在2012年年底前开始采用802.11ac技术。随着SISO （1x1）配置的面市及功率要求的降低，移动设备（平板电脑和智能手机）有望在2013年开始采用802.11ac技术。

　　图1：802.11ac技术的采用概况图

　　802.11ac的首次展示的其他关键因素是要使用的信道带宽的选择。802.11ac可以使用多个信道配置。包括：

　　* 80 MHz信道配置

　　* 160 MHz信道配置（非连续80 + 80 MHz模式）

　　* 160 MHz信道配置（连续160 MHz模式）

　　各个国家或地区之间在监管方面的差异将对部署的信道配置产生很大的影响。图2显示了主要国家或地区的可用信道配置。

　　图2：全球信道分配

　　根据图2，160 MHz的信道在中国不可用。鉴于中国消费类市场的巨大潜力，这就导致不可能大规模部署160 MHz连续信道。不过，所有关键的地理区域都提供80 MHz信道（至少1个）。这样就可以实现在所有主要的全球市场中部署80 MHz信道设备。一个可能的折衷方案是部署支持160 MHz信道的芯片组方案，不过是以非连续模式来实现。这样就使产品能够在仅允许使用一个80 MHz信道的地区使用单个80 MHz信道，而在支持多个80 MHz信道的地区（美国、欧盟、日本、印度）使用2 个单独的80 MHz信道。

　　对于广域网的部署（即公共热点），缺少多个信道（比如中国）必定会加大网络规划的难度。由于802.1ac标准一直支持回退至公共热点环境中可能存在的前代标准（802.11n和802.11g），因此这不应被看作是802.1ac技术的缺点。在用户的家中或公寓里，一个可用的802.11ac信道对于提供足够的性能来讲绰绰有余，特别是在使用多用户MIMO的情况下。

　　802.11ac设备的测试挑战

　　802.11ac给设备测试提出了多个全新的挑战。主要挑战包括：

　　* 信道带宽增至802.11n的两倍至四倍

　　* 非连续80+80信道测试

　　* 要测试更多频带——必须测试5 GHz频带

　　* 测试256 QAM调制方案需要比802.11n中的64 QAM调制方案更高的精度

　　* 更高带宽的频谱模板测试

　　带宽挑战

　　802.11ac使用的带宽比802.11n高两至四倍。802.11ac能够采用5 GHz频带的关键原因是5GHz频带为这些更宽的信道需求提供了更多频谱，从而能够传输更多的数据。

　　图3：802.11ac信道带宽。

　　这一增长的带宽几乎淘汰了以前针对802.11n测试而设计的所有测试仪（受限于最多40 MHz的信道）。与802.11n测试仪相比，针对802.11ac测试需求设计的测试仪需要2至4倍的采样速率才能捕获整个信道带宽。这样高的采样速率意味着需要捕获2至4倍的数据点，如果未在数据传输和处理领域进行相关的改进的话，这就会增加数据传输处理时间。

　　非连续信道测试——80+80 MHz信道

　　非连续信道配置可以为芯片供应商提供最大的灵活性，使他们开发出的单芯片组可以在提供一个或多个80 MHz信道的国家或地区使用。非连续信道的测试给测试设备带来了另一个挑战，因为两个80 MHz信道可以在频率上相隔很远。比如，就图2而言，对于一台在美国使用的设备，第一个80 MHz信道可能是5210 MHz，第二个80 MHz信道可能是5775 MHz——间隔565 MHz。

　　图4：80+80非连续模式可能的信道配置。

　　测试设备的单个矢量信号分析仪（VSA）无法测量这种方案（两个信道同时传输），除非它有645 MHz以上的瞬时带宽。要想测试设备既具有能够进行这种测量所需的足够动态范围（由模数转换器位分辨率决定）和足够高的采样速率（1.3 GHz以上），又有比较高的成本效益，这是不可能的。最好的方案是使用并行VSA以不同的信道中心频率同时捕获两种信号。这样就可以通过更高动态范围的模数转换器实现成本更低、灵活性更高的解决方案，从而获得更优的信号测量特性，同时在更低的采样速率下工作，进而优化成本。

　　要测试更多频带——必须测试5 GHz

　　802.11ac设备只在5 GHz频带中工作。当然，这意味着用来测试802.11ac设备的任何测试设备都必须支持5 GHz频带。更为重要的是，802.11ac芯片组还支持2.4 GHz频带，并支持使用802.11 a/b/g/n等以前的WLAN标准，以提供向后兼容性。由于5 GHz频带包含更多信道（将近1 GHz频谱）并且每个标准都有各自独有的需要验证的调制速率和特性，所以这往往会增加测试时间。

　　全新的调制技术——256 QAM

　　为了实现更高的频谱利用率，802.11ac支持使用256 QAM调制技术。这项技术可以提供比802.11n所用的最大的64 QAM调制技术多4倍的符号。这就给测试设备提出了新的要求：现在必须测量更加严格的EVM指标——802.11ac中256 QAM调制方案的EVM指标为-32 dB。为了满足改进的EVM指标，测试设备需要更好的噪声性能，因为256 QAM调制方案的更高符号密度对噪声的耐受能力不如64 QAM。