5G WiFi時代面臨的大批量測試挑戰

　　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容的嗜好不斷推動著對802.11ac提供的1 Gbps數據鏈路（數據速率比前一代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實現方式、數據速率高達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80 + 80 MHz模式）

　　* 160 MHz信道配置（連續160 MHz模式）

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

　　圖2：全球信道分配

　　根據圖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模部署160 MHz連續信道。不過，所有關鍵的地理區域都提供80 MHz信道（至少1個）。這樣就可以實現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，不過是以非連續模式來實現。這樣就使產品能夠在僅允許使用一個80 MHz信道的地區使用單個80 MHz信道，而在支持多個80 MHz信道的地區（美國、歐盟、日本、印度）使用2 個單獨的80 MHz信道。

　　對于廣域網的部署（即公共熱點），缺少多個信道（比如中國）必定會加大網絡規劃的難度。由于802.1ac標準一直支持回退至公共熱點環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

　　802.11ac給設備測試提出了多個全新的挑戰。主要挑戰包括：

　　* 信道帶寬增至802.11n的兩倍至四倍

　　* 非連續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調制方案需要比802.11n中的64 QAM調制方案更高的精度

　　* 更高帶寬的頻譜模板測試

　　帶寬挑戰

　　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據。

　　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倍的數據點，如果未在數據傳輸和處理領域進行相關的改進的話，這就會增加數據傳輸處理時間。

　　非連續信道測試——80+80 MHz信道

　　非連續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信道的國家或地區使用。非連續信道的測試給測試設備帶來了另一個挑戰，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范圍（由模數轉換器位分辨率決定）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范圍的模數轉換器實現成本更低、靈活性更高的解決方案，從而獲得更優的信號測量特性，同時在更低的采樣速率下工作，進而優化成本。

　　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制速率和特性，所以這往往會增加測試時間。

　　全新的調制技術——256 QAM

　　為了實現更高的頻譜利用率，802.11ac支持使用256 QAM調制技術。這項技術可以提供比802.11n所用的最大的64 QAM調制技術多4倍的符號。這就給測試設備提出了新的要求：現在必須測量更加嚴格的EVM指標——802.11ac中256 QAM調制方案的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調制方案的更高符號密度對噪聲的耐受能力不如64 QAM。