RS WLAN产品测试全面解决方案

摘要

      本文介绍了WLAN技术的发展概况以及WLAN产品在研发和生产阶段的测试项目和原理，并在此基础上介绍罗德与施瓦茨公司在WLAN技术上的全面测试解决方案。

 

关键字： WLAN IEEE802.11 CMW 宽带无线综合测试仪 射频校准 射频综测 信令测试 应用测试

 

1.     引言

      经过十多年飞速的发展，WLAN技术应用越来越广泛，已经成为无线通信网络中不可或缺的一部分，愈来愈多的无线通信产品上集成了多种无线通信技术，其中包括蜂窝技术(2G/3G/4G…)和非蜂窝技术(WLAN/Bluetooth/WiMAX/GPS/FM…)，这些技术之间进行互补，各取所长。然而，随着在功能的增长，测试需求也随之变得更加复杂，而传统测试仪表通常只能针对其中部分技术进行测试，并不能满足这种发展趋势。

       罗德与施瓦茨公司推出的WLAN测试解决方案不仅能够对WLAN产品进行全面的测试，也能根据用户的测试需求进行灵活的配置，而且能够扩展到其他蜂窝和非蜂窝技术上，给用户提供便利和减少测试成本，广泛应用于手机、数据卡、无线AP等通信产品的生产、研发上。

 

2.    WLAN技术发展概述

      IEEE 802.11 是IEEE为无线局域网制定的标准，它包括802.11a、b、g、n、ac，表一是这几种标准的主要特性对比:

表一 主要特性对比

标准	802.11b	802.11a	802. 11g	802.11n	802.11ac
发布时间	1997	1999	2003	2007	尚未公布
工作频率(GHz)	2.4	5.8	2.4	2.4/5.8	5.8
工作速率(Mbps)	1,2,5.5,11	6,9,12,18, 24,36,48,54	1,2,5.5,11, 6,9,12,18, 24,36,48,54	6.5~600	最高达1000
信道带宽(MHz)	22	20	22/20	20/40	80/160
调制方式	DSSS CCK	OFDM	DSSS PBCC CCK OFDM	OFDM	OFDM
天线个数	1	1	1	1~4	1~8

 

 

3.     WLAN产品测试介绍

 

      WLAN产品通常会经历研发、生产、综测以及最终应用这几个阶段，各个阶段中会偏重于不同的测试需求。下面是针对生产阶段和研发阶段常见测试项目的介绍:

3.1.   生产测试

       在生产阶段，由于考虑到测试时间、仪表花费、生产效率等因素，工厂通常会选取重要的射频指标进行校准和综测。

Ø  射频校准

      由于WLAN产品在电路设计上面存在的差异，需要针对其射频芯片的关键性参数进行调整，以使其射频性能达到最佳状态。射频校准一般分为发射机校准和接收机校准，常见的校准项目有发射频率、功率、幅度、相位和接收信号强度等。

Ø  射频综测(非信令模式)

      射频校准通常是针对部分射频指标进行，且信道有限，并不能满足规范中对射频性能的测试需要，故在校准后有必要对芯片的射频性能进行验证，在802.11x的物理层规范中对于发射机和接收机的射频验证项目进行了详细的规定。由于非信令模式下待测件和仪表之间无需消息通信，测试速度较快，在生产阶段射频综测通常是在非信令模式下进行。

Ø  物理层流量测试

      物理层的流量是应用层实现的流量大小的决定性因素，也是我们进行测试的一个重要指标。

3.2.   研发测试

       在研发阶段，除了需要进行生产阶段的测试项目之外，研发工程师一般还会进行信令和应用层等方面的测试和分析:

Ø  信令测试

      WLAN产品之间的通信是通过信令进行连接的，信令测试可以模拟待测件真实的工作方式，并提供灵活的设置以模拟不同的测试场景。

Ø  射频综测(信令模式)

      与非信令模式下射频综测不同，信令模式下综测是建立在测试仪表和待测件之间的信令通信之上，这种方式更加接近待测件的真实工作方式。

Ø  消息记录及分析

      WLAN产品之间的信令交互过程中的消息的记录及分析是解决问题和优化信令流程的一个有效手段。

Ø  应用层流量测试

      衡量WLAN产品的优劣与否的一个重要因素是能否给用户带来良好的应用性能，而判断应用性能好坏的一个关键指标是吞吐量。测量吞吐量的基本模型是在WLAN设备的发送方和接收方之间建立信令连接，然后通过数据传输实现发射方或者接收方的吞吐量的测试。

 

4.     罗德与施瓦茨公司为WLAN测试提供全面测试方案

      罗德与施瓦茨公司多年来一直从事于WLAN的测试方案的研究并提供了多套WLAN的全面测试方案，其中主要包括“宽带无线综合测试仪”和“SMx+FSx”:

4.1.   宽带无线综合测试仪

       CMW是一款支持多种通信技术的宽带无线综合测试仪，图1是列出了CMW系列产品和支持的通信技术。  

图1 CMW系列产品及支持的通信技术

 

    

       在WLAN测试上，CMW是目前业内首款能够支持802.11a、b、g、n(SISO+MIMO)、ac“信令测试”和“非信令测试” 方案的仪表，图2和表四是CMW进行WLAN测试的相关选件的操作界面和功能说明:

图2 CMW WLAN全面测试方案

 

表四 CMW WLAN选件及功能说明

选件	功能说明
信令选件	模拟WLAN设备与待测件之间进行信令连接并通信，提供灵活的设置以模拟不同测试场景。
测量选件	对WLAN的射频性能进行测量，它具有一次采样，同时分析各项射频指标的特点，提高测试速度，并且测试结果之间具备关联性，用户可以从不同的视角分析问题。其List Mode功能支持快速校准和综测，大幅提升测试效率。
通用信号发生器选件	加载编辑好的WLAN波形文件并发射，从而获取待测件的接收性能。
消息记录及分析选件	无缝的记录WLAN设备的发送方和接收方之间的消息并进行解析，用户也可以对消息的不同层次进行选择和过滤，选择自己关注的消息。
数据应用单元选件	与待测件之间建立信令连接并模拟多种网络服务(PING/FTP/IPERF/网页浏览等)，同时支持吞吐量的测量。
自动化测试软件	支持对WLAN产品进行自动化测试并以图形和表格的形式进行保存。

      

      另外罗德与施瓦茨公司还提供波形编辑工具“WinIQSIM2”，用户可以利用其编辑WLAN等通信技术的波形文件，配合通用信号发生器使用。

 

      “信令测试方案”操作简单，覆盖测试项目多，在研发、质检和认证中使用较多；而“非信令测试方案”测试速度快，一般应用于对测试效率要求比较高的生产线。用户可以根据需求选择两方案其一或两者兼有，表五中列出这两种方案的测量功能:

 

表五 CMW WLAN测试方案支持的测量功能

测量功能	非信令测试方案	信令测试方案	使用选件
射频校准	√	√	测量选件+通用信号发生器选件
射频综测: 发射机测量	√	√	测量选件
射频综测: 接收机测量	√	√	通用信号发生器选件/信令选件
物理层流量测试	√	√	测量选件
消息记录及分析		√	信令选件+消息记录和分析选件
应用层流量测试		√	信令选件+数据应用单元选件
自动化测试软件	√	√	非信令测试方案选件+自动化测试软件选件 / 信令测试方案选件+自动化测试软件选件

                                                          

      随着MIMO技术的引入，WLAN芯片上集成的天线个数越来越多，以802.11n为例，目前部分芯片已经支持4x4的MIMO技术，给准确分析每路天线上的各项射频指标带来较大的挑战。对于单路射频端口的仪表，通常需要用4台仪表进行相连、同步，才能够进行测试，而且给测试带来较大的复杂度和不稳定性。一台CMW仪表（两通道四路射频端口）的配置即可实现4x4的MIMO测试，并且降低测试难度和风险。

4.2.   SMx+FSx

      SMx和FSx系列仪表是R&S提供的矢量信号源和矢量信号分析仪，它们的WLAN测试选件能够模拟和分析WLAN信号来进行测试，它们同时也支持其他的无线通信标准的测试，一般用于前期研发和器件测试。

 

5.     结束语

      罗德与施瓦茨公司提供的WLAN产品测试全面解决方案能够满足随无线技术飞速发展和技术革新而快速增长的测试需求，提升测试人员的工作效率，同时它所提供的差异化、灵活的配置能够为用户降低测试成本。

 

 

 

 

 

参考文献：

1.     IEEEStd 802.11™-2007(Revision of IEEE Std 802.11-1999)

2.    802.11 Packet Error RateTesting, Application Note 1GP56, Rohde & Schwarz

3.     ThomasA. Kneidel, WLAN signaling with the R&S®CMW270 and R&S®CMW500 testers,Rohde & Schwarz

4.    盛小风. 3G 接入WLAN 电信网技术. 2009,7