概观
由於业界正不断下降测验本钱，许多 RF 测验工程师更有必要缩短量测时刻。如你所想，无线区域网路 (WLAN) 设备的测验作业亦有必要投合此趋势。不论是规划查验的自动化测验体系，或最终的生a测验作业，测验体系的量测速度愈趋重要。但是在许多情况下，除了缩短测验时刻并下降本钱之外，亦不能献身测验的精确性与可重复性。此篇技能文件将针对 WLAN 量测作业，阐明可影响量测速度的多个平衡要素。在了解相关概念之后，亦将针对进步测验体系的量测速度，供给更好的实作阐明。此技能文件将依序阐明下列要素：均匀对可重复性;完好丛集对部分丛集的 EVM;复合量测对单一量测;量测距离与量测时刻;最终是 CPU 对量测时刻的影响。针对上列的相关要素，此技能文件均将透过 NI PXIe-5663 — 6.6 GHz RF 向量信号剖析器，进行典范量测作业。这些实例所用的激起即 NI PXIe-5673 — 6.6 GHz RF 向量信号a生器。且典范均运用 NI WLAN 量测套餐 (Measurement Suite)，其间包括 NI LabVIEW 与 LabWindows™/CVI 的a生/剖析东西组，以设定 WLAN 量测作业。若要进一步了解应怎么设定 PXI WLAN 测验体系，则可参看「设定软体界说的 WLAN 测验体系」。尽管此篇技能文件著重於 PXI RF 仪控作业，但相同的根本量测要件亦适用於任何 RF 仪器。因而，不论是 PXI 与传统 RF 仪控，均可透过此篇技能文件进步相关效能。
不论是自动化规划查验或生a测验运用，进步量测可重复性的常见技能，便是均匀多笔量测成果。但是，若要设定很多的均匀值以进步可重复性，则将添加量测时刻的本钱。一般来说，总量测时刻可透过均匀值的数量而进行线性调整。因而，若单一量测作业有必要消耗 20 ms，则相同量测进行 10 次均匀时，将消耗将近 200 ms。
更进一步来看，由於均匀作业将计入不行重复的减损 (Impairment) – 如加成性白高斯杂讯 (Additive white Gaussian noise，AWGN) – 以有用撤销不必要的量测作业，因而将进步可重复性。若要了解均匀作业对可重复性的影响，则可运用 NI PXIe-5673 RF 向量信号a生器与 NI PXIe-5663 RF 向量信号剖析器，以履行送 (Loopback) 测验。透过上述设备，可於 2.412 GHz a生 802.11g 正交频分多工 (OFDM) 信号，与 -10 dBm 的 RF 功率强度。相同的，运用 4 种不同的信号类型 – BPSK (6 Mbps)、QPSK (18 Mbps)、16-QAM (24 Mbps)，与 64-QAM (54 Mbps)，则可了解脉波丛 (Burst) 尺度与调变架构对量测时刻的影响。若运用 1024 位元的酬载 (Payload)，则每种信号类型均具有不同数量的 OFDM 符码。举例来说，BPSK 丛集运用 343 组符码，而 64-QAM 信号则运用 39 组符码。也因而每种信号类型的丛集区间亦不尽相同。表 1 则显现差异之处。
表 1. 多种 802.11a/g 材料传输率的调变架构、丛集区间，与符码数量
过错向量强度 (Error vector magnitude，EVM) 量测作业，可完好了解信号的调变质量。在 EVM 量测作业中，共内建 2 种办法可出现均匀成果。针对 IEEE 802.11a/g 丛集，量测成果将包括各个 OFDM 子载波与符码 (Symbol)，以 EVM 的均方根 (RMS) 表明。依据表 1 来看，应可直接看出丛会集的符码数量，且若 EVM 榻系偷 6 Mbps (BPSK) 材料传输率，应可a生超越 54 Mbps 丛集的可重复量测作业;然后可得知较长丛集亦具有较多的符码。但仅限 EVM 是透过完好丛集 (而非特定部分丛集) 出现 RMS 时，上述假定才可建立。平衡要素 2 将针对部分丛集剖析，阐明相关可重复性。
咱们可於一般情况下假定：在履行较长丛集的量测作业时，将可a生更多的可重复 EVM 成果。图 1 显现均匀次数与量测标饰蟛钪间的关S。这些量测作业均是透过 NI PXIe-5673 RF 向量信号a生器，与 NI PXIe-5663 RF 向量信号剖析器所进行。当运用 -10 dBm 的 RF 均匀功率时，此 2 组仪器的中心频率均设定 2.412 GHz。
图 1. 均匀作业可下降量测均匀值的标饰蟛睢
图 1 显现，当每次量测作业所运用的均匀次数添加时，1000 EVM 量测的标饰蟛 (Deviation) 即跟著下降。请留意，由於图 1 所运用的信号源 RF 向量信号a生器 — 专楫a生可重复信号所规划的a品，因而图 1 中的 EVM 与标饰蟛睿均大幅优於 802.11g 传输器所或许a生的实践情况。因而，可将图 1 显现成果做榭芍馗葱缘幕省２⑶胱⒁猓仅限以肯定量测值 (Absolute measurement value) 表明的量测可重复性才有其含义。一般来说，只需测验仪器的 EVM 基试礁撸则可重复性的影响越小。表 2 则显现量测作业设定 10 次均匀时的 EVM 成果。
表 2. 均匀 EVM 将与调变架构a生相对性的共同。
表 2 显现出，跨一切调变架构所测得的 EVM 将趋於共同。但是，此亦代表运用者可透过较长丛集获得较佳的标饰蟛睿当然亦将量测更多符码。举例来说，若进行 10 次均匀即可於 64-QAM 信号上到达 0.081 dB 的标饰蟛钍保则当量测 BPSK 信号的完好丛集时，仅需 5 次均匀即可到达相同的标饰蟛睢
一般来说，仅需消耗较长量测时刻，即可透过均匀作业到达较低的成果标饰蟛睢１ 3 即以 54 Mbps 丛集阐明此关S。请留意，表 3 的量测时刻包括闸控功率与 EVM 量测作业。
表 3. 量测时刻随均匀次数而渐长
在表 3 中，咱们运用 PXIe-5663 RF 向量信号剖析器与 1 组 NI PXIe-8106 控制器，以履行复合的 EVM 与闸控功率量测作业。EVM 是以完好丛集的 RMS 核算所得;且其间的均匀值与标饰蟛睿是以超越 1000 次的量测作业所算出。表 3 则阐明，量测时刻与均匀次数之间趋於线性的关S。NI WLAN 剖析 (Analysis) 东西组运用了所谓非同步提取 (Asynchronous fetching) 技能，即当剖析器提取新的记载时，亦一起处理从前的记载。因而，运用者不需受限於线性时刻 (Linear time)，亦可针对多笔均匀设定量测作业。亦请留意表 3 若设定 1 次均匀，则 EVM 与功率量测将消耗 9.4 ms。但是，若设定 10 次均匀，量测作业亦仅消耗 63.6 ms;亦即每次均匀可省下 6.3 ms。
平衡要素 2 – 完好丛集 EVM 对部分丛集 EVM
若将仪器设定履行部分丛集，而非完好丛集的量测时，则可於某些情况下到达较快的 EVM 量测。依预设值来说，NI WLAN 剖析 (Analysis) 东西组将针对完好丛会集的各个符码，履行一切子载波 RMS 的 OFDM EVM 量测。相同的，NI WLAN 剖析东西组亦将针对丛会集的一切切片 (Chip)，进行 RMS 的 802.11b DSSS EVM 量测作业。但是，仍有许多典范指出，若仅量测丛集的榜首部份，即可a生可重复的量测成果并省下量测时刻。在此情况下，运用者可针对要用於核算 EVM 量测所需的符码或切片数量，透过程式规划的办法进行设定。
榱怂得鞑糠执约剖析的影响，可透过 2 组不同的丛集并设定别离运用 BPSK (6 Mbps) 与 64-QAM (54 Mbps)。如表 1 所示，BPSK 丛集具有 1434 µs 的区间与 343 组符码;而 64-QAM 丛集具有 176 µs 的区间与 39 组 OFDM 符码。相同的，其核算 EVM 量测时刻的成果，即 1000 次量测作业的均匀值。所履行的各次量测均进行 1 次均匀，且其轨E均a生改变。图 2 便是核算量测作业所用的符码数量，与 BPSK 丛集量测时刻的关S。
图 2. BPSK 丛集所测得标饰蟛钣敕码之间的关S
如图 2 所示，如 BPSK 此种较长的丛集来说，若能剖析仅部分的丛集而非各个符码，即可大幅缩短量测时刻。若运用数量较少的符码，则可将此丛集的量测时刻从 40 ms 缩短 22 ms。此外，在较快的量测条件下，可重复性的成果仅或许略微变差。
很明显的，仅量测部分丛集的长处，便是可缩短较长丛集的量测时刻。而其理由便是因橹葱辛坎獾木常性要素 (记忆体装备、驱动程式呼叫，与X取时刻)，将可补偿全体量测时刻的较小部分。相反来看，较短丛集 (如 64-QAM 与 16-QAM) 在运用符码数量时的弹性即较低。举例来说，64-QAM 丛集在开始时仅包括 39 组符码。由於有必要再多加 16 组符码才干进行可重复的 EVM 量测，因而无法大幅缩短 64-QAM 丛集的全体量测时刻。图 3 即针对 54 Mb/s 丛集，阐明量测时刻与所需符码数量之间的关S。
图 3. 对较长的丛集，则可剖析部分丛集以加速量测速度
图 2 与图 3 所显现的成果，均运用了 NI PXIe-8106 控制器以加速量测速度。请留意，这些成果仅适用於某些条件。针对较长的 BPSK 与 QPSK 802.11a/g 信号而言，仅剖析部分丛集的确可缩短量测时刻。
透过 WLAN 剖析 (Analysis) 东西组，亦可运用相同办法设定 IEEE 802.11b EVM 量测作业，仅核算部分的丛集。由於 802.11b 即运用直接序列展频 (Direct-sequence spread spectrum，DSSS)，因而将透过多组切片核算 EVM。因樵ど璧 EVM 量测将核算完好的丛集，运用者可将 WLAN 剖析 (Analysis) 东西组设定履行仅 1000 组切片 (Chip) 的 EVM 量测作业。
图 4. 以较少 DSSS 切片设定 EVM 而构成的 802.11b 量测时刻
从图 4 可看出，若针对 1 Mbps 信号丛集减少数测的切片数量，则可将量测时刻从 300 ms 缩短 170 ms。
平衡要素 3 – 复合量测对单一量测
缩短 WLAN 量测时刻的第三项关键，便是履行复合式量测作业，以替代单个设定的量测作业。透过 WLAN 剖析 (Analysis) 东西组，仅需单一的复合式量测作业，即可进行一切的时域量测 (功率对时刻、EVM，与频率偏移)。由於复合式量测可於单一丛会集核算多项量测成果，因而其效率高於依序履行的独立量测作业。
当运用复合式量测作业量测功率时，有必要考虑 2 种办法。若运用 WLAN 剖析 (Analysis) 东西组，即可透过完好丛集量测 RF 功率，或透过部分丛集进行闸控量测。表 4 显现各项量测作业所需的量测时刻。此表格中的一切成果， 100 次量测各自进行单次均匀之后的总均匀值。在此典范中，咱们运用 16 组 OFDM 符码得出各次 802.11a/g EVM 量测作业。并针对 20 ~ 120 µs 的部分丛集进行闸控功率 (Gated power) 量测。
表 4. 进行 802.11a/g 复合量测与单一量测的所需时刻
从表 4 可知，当针对 802.11a/g 的单一丛集，履行如 EVM 与功率的重要复合量测时，其总量测时刻将可大幅低於单个量测的时刻。表 4 所示的复合量测则包括 EVM、闸控功率 (部分丛集)，与 TX 功率 (完好丛集)。
若针对 802.11b 信号进行复合式量测，亦可省下差不多的时刻。针对此信号类型，重要量测可包括 EVM、功率、功率缓升 (Ramp-up) 时刻，与功率缓降 (Ramp-down) 时刻。相同的，由於复合式量测可让运用者同步进行多项量测作业，因而实榧铀僮爸貌馐运俣鹊姆椒ā１ 5 便是以 NI PXIe-8106 双中心控制器履行 LabVIEW 8.6.1 的成果。此处即跨 1000 切片进行 EVM 量测，且以 100 µs 的时刻距离核算闸控功率。
表 5. 进行 802.11b 复合量测与单一量测的所需时刻
相同的，表 5 阐明平行量测作业可达较高效益。若别离履行 11 Mbps CCK 丛集、EVM、TXP，与缓升/缓降量测作业，将需求 126 ms 量测总时刻;但若平行量测仅需 64 ms 量测总时刻。
平衡要素 4 – 量测距离对量测时刻
履行 WLAN 频谱量测时所需留意的第四项关键，即榱坎馐奔溆肓坎饧涓 (Span) 之间的关S。IEEE 802.11 标适钦攵 802.11a/g 信号界说 60 MHz 遮罩，针对 802.11b 信号界说 66 MHz 遮罩;并还有数个典范可用於客制距离。举例来说，查验工程师或许需求 100 MHz 的距离，以查看调变信号之外的混附信号 (Spur)。更进一步来说，工程师亦或许对 802.11b 信号仅运用 44 MHz 距离，以缩短量测时刻。
对数位 IF 剖析器与传统的扫频 (Swept-tune) 剖析器而言，若量测距离较宽，其所需的量测时刻亦较长。若运用传统的扫频剖析器，则量测时刻与距离将出现线性关S。如此一来，若将 100 kHz RBW 滤波器以所需距离进行扫频，而量测时刻将与量测距离构成线性关S。但若透过向量信号剖析器 (如 NI PXI-5661 与 NI PXIe-5663)，则其成果将有少许不同。与向量信号剖析器的瞬间频宽 (Instantaneous bandwidth) 相较，频谱量测作业的即时频宽较橄琳，因而不需从头微调 (Re-tune) 仪器的 RF 前端，亦可完结量测作业。
举例来说，NI PXIe-5663 RF 向量信号剖析器若供给 50 MHz 的瞬间频宽。则运用者不需消耗很多时刻从头调整仪器的前端，亦可履行低於 50 MHz 距离的频谱量测作业。图 5 即运用 NI PXIe-8106 控制器履行频谱量测作业，规模限制於 3 ~ 12.5 ms，仅针对距离进行改变。
图 5. 运用 NI PXIe-8106 Controller 控制器的WLAN 802.11a/g 遮罩对距离 (NI RFSA 2.2 或更高版别)
在 50 MHz 与 100 MHz 之间的距离中，则有必要针对剖析器的 RF 前端从头进行 1 次微调。因而，若调配 PCU 所需的额定信号处理作业，则剖析器前端的从头微调作业将进步全体量测时刻。透过图 5 可发现，66 MHz 的距离 (完好的 802.11a/g 遮罩) 有必要消耗约 12.5 ms 的时刻。如此一来，所添加的额定时刻则楸径苏鸨U器 (Local oscillator，LO) 的趋稳时刻，而非作业处理时刻。
请留意，此与 EVM 量测类似的是：运用者有必要考虑量测时刻与均匀次数之间的关S。由於均匀作业可针对杂讯水平 (Noise floor) 供给合理的解说，因而工程师往往会履行屡次均匀。在图 6 中，则可调查单次均匀与 100 次均匀的频谱遮罩量测 (66 MHz 距离) 作业。
图 6. 针对频谱遮罩量测作业，均匀 (Averaging) 可下降量测的不确定性。
因而，量测频宽与均匀次数，均将影响频谱遮罩量测的全体速度。一般来说，仅有 RF 前端有必要进行微调之时，量测频宽对量测时刻的影响较大。而另 1 方面来说，均匀次数则与量测时刻成线性相关。
以子酶叽理器资源量测之一的 802.11b 频谱遮罩量测 (44 MHz 距离) 槔。图 7 则显现量测时刻与均匀次数之间的线性关S。
图 7. 运用不同 CPU 时的 802.11b 频谱遮罩时刻对均匀次数
更进一步来说，CPU 量测时刻与 CPU 的关S极槊芮小Ｔ诖颂跫下，具有较高运算功用的 CPU (如 NI PXIe-8106)，将可大幅缩短量测时刻。
平衡要素 5 – CPU 对量测时刻的影响
可大幅影响 WLAN 信号量测时刻的第五项要素，即榱坎庀低乘运用的 CPU。CPU 槿硖宥ㄒ PXI 量测体系中的根本中心要件之一。CPU 效能亦往往是影响量测效能最的单一要素，对 RF 量测尤槿绱恕；购茫运用者已可透过现有的多中心 CPU 调配 WLAN 剖析 (Analysis) 东西组，获得极高的工业级量测成果。
尽管实践体系效能仍受其他多项要素所影响 (如记忆体空间或其他布景履行的运用)，但在自动化测验体系中，CPU 效能与量测时刻的关S仍密不行分。表 6 则是以 PXI 控制器榛础，显现相关比较成果。
表 6. 多款 PXI Express 控制器的重要标准
多项 CPU 特性均可影响全体的量测速度。其间影响最大的，包括处理中心数量、CPU 时脉、前端R流排、L2 快取尺度，与体系记忆体。
图 8 则显现时刻与丛集材料传输率之间的关S，还有 CPU 对 EVM量测时刻的影响。如图所示，NI PXIe-8106 双中心控制器在一切材料传输率之下，均可履行较快的 EVM 量测作业。
图 8. 较快的 CPU 即可缩短量测时刻
尽管 PXIe-8106 可跨一切材料传输率到达较高速度，但请留意，当时脉并非一切控制器中的最高时脉。尽管 NI PXIe-8130 所运用的 AMD CPU 时脉，高於 the NI PXIe-8106 的时脉，但由於其 L2 快取尺度较小，因而影响了运算速度。NI PXIe-8106 所运用的 Intel Core 2 Duo T7400 CPU，则具有此取样组合中最大的 L2 快取 (4 MB)。
定论
如上表格与图示所述，有多项要素可影响 WLAN 信号的全体量测时刻。因而，若要将量测体系的速度发挥到极致，则有必要细心考虑相关设定，包括均匀次数、所要量测的符码，与量测距离 (频谱)。更进一步来看，尽管运用者可调整多项量测设定以缩短量测时刻，却亦需求考量或许连带影响的可重复性、精确度，或量测的完好性，从而获得平衡。因而，若不要献身量测质量又要能进步测验传输量，则最简略的办法莫过於运用高速 CPU。而软体界说架构 PXI 测验体系的重要优势之一，便是能让运用者挑选所需的 CPU。除了可大幅进步量测速度之外，PXI 体系亦可进行高度的客制化。因而，运用者可享有未来晋级处理器的弹性，以到达更快的量测速度。
