1. WLAN物理层介绍
WLAN规范是依据IEEE 802.11作业小组所界说并保护的，其间包括芯片制造商和接入点制造商。 此团队现已界说了多个802.11规范 – 从802.11a到802.11z均包括在内。 但是，对WLAN设备而言，最常见的协议为IEEE 802.11a、b、g，与n。
在1999年，作业团队为WLAN设定了802.11a与802.11b规范。 若将IEEE 802.11a规范设定为5 GHz的未授权工业、科学与医疗(ISM)频带，则可到达最高54 Mb/s的传输率。 相对来说，IEEE 802.11b规范则可于2.4 GHz ISM频带上到达最高11 Mb/s的信息传输率。 2003年发布的IEEE 802.11g，也可在2.4 GHz的ISM频带到达最高54 Mb/s的数据传输率。 IEEE 802.11n为现在最新的版别，其间整合如多重输入/输出(MIMO)与并行通道的功用，可于2.4与5 GHz频带中到达300 Mb/s的数据传输率。
WLAN所运用的2组根本传输构架，分別为直接序列展频(DSSS)与正交频多分工(OFDM)。 此外，其内涵的调制架构包括CCK，以及BPSK与64-QAM等正交架构。 表1即为运用特定传输构架与调制类型的规范。
表1. 多个802.11版别所运用的传输构架与调制类型
与WiMAX(IEEE 802.16d/e)和3GPP长时刻演进技能(LTE)的OFDM构架规范不同，WLAN的OFDM信号中，一切子载波均运用相同的调制架构。 因而对IEEE 802.11a/g信号而言，调制构架可直接影响最大传输率，与特定信号的编码速率。 表2出现了此联系。
表 2. 数据传输率、编码速率，与突发距离时刻的联系
在表2中如54 Mb/s的高信号传输率，则有必要运用如64-QAM的高位调制构架。 更进一步来说，1024数据比特的规范突发距离，将大幅高于低位的调制构架。 当要提高测验体系的丈量速度时，有必要先了解较长突发距离与较长丈量时刻的联系。 一般来说，当在单一突发上履行差错矢量起伏(EVM)丈量时，若能使仪器设定仅收集所需的丈量材料，即可加速丈量速度。 举例来说，当丈量64-QAM突发时，若将收集时刻长度设定为200 µs，则其丈量速度可高于10 ms或以上的时刻长度。
2. 射频虚拟仪器概述
只需经过NI软件界说的WLAN测验，即可挑选多款仪器来测验WLAN设备。 本技能白皮书概述了虚拟PXI丈量体系的构架，然后阐明传统仪器和虚拟仪器之间的差异。
PXI仪器整合高功用的多中心控制器、高速 PCI/PCI Express数据总线，与经优化的丈量算法，可到达业界名列前茅的丈量速度。 WLAN丈量所运用的软件即为NI WLAN丈量套件，其间包括NI WLAN剖析与WLAN生成东西包。 引荐运用的NI硬件有NI PXIe-5663矢量信号剖析仪与NI PXIe-5673矢量信号生成器。 NI PXIe-5663可进行10 MHz至6.6 GHz的信号剖析，并可达最高50 MHz的瞬间频宽。 NI PXIe-5673则可发生85 MHz至6.6 GHz的信号，并到达最高100 MHz的瞬间频宽。 其间任1组仪器均可调配其他生成器或剖析器，以履行相位相干丈量。 图1则为常见的WLAN设备测验体系设定，并具有矢量信号生成器与矢量信号剖析仪。
图1. 进行WLAN丈量的PXI体系
软件界说的仪器，特別适用于自动化测验运用。 从构架上来说，PXI模块化仪器与传统仪器的首要差异，即为其处理中心。 尽管这两组体系运用多个类似的组件，但其首要差异在于PXI体系可运用高功用的多中心中心处理单元(CPU)。 图2即为具有多个相同中心组件的传统与PXI仪器，包括记忆体、高动态规模的模数转化器与高功用射频前端。
图2. 用户界说的CPU是PXI射频仪器的必要组件。
PXI模块化仪器的多中心CPU，可到达极佳的信号处理才能。 因而，与传统仪器比较，多款根据PXI丈量体系的速度已大幅提高。 一般来说，来自Intel与AMD等芯片制造商的CPU效能均遵从摩尔定律继续生长。 因而，当制造商发布新款处理器时，用户仅需晋级PXI体系的控制器即可。 针对现有的测验体系，仅需花费部分组件的本钱，即可大幅提高丈量速度。
软件界说仪器的第二个优势，既为可在单一硬件平台上测验多种无线规范。 此项长处特别适用于多规范的顾客产品，或体系单芯片的设备。在曩昔，受测设备包括GPS接收器、WLAN无线电与FM收音机，工程师因而有必要购买数款专用的仪器。 而经过软件界说的仪器，仅需整合常见硬件并运用专属的软件东西包，即可测验一切规范。 图3即为此概念。
图3. 软件界说的仪器构架
图3中，可运用通用的射频前端(生成器或剖析仪均可) 调配根据Windows的CPU，即可树立软件界说的仪器。 经过NI的软件界说射频仪器，即可测验WLAN、GPS、GSM/EDGE/WCDMA、WiMAXTM、BluetoothTM、DVB-T/ATSC/ISDB-T、FM/RDS/IBOC以及其他无线规范。
3. NI WLAN丈量套件介绍
现有PXI仪器的软件界说特性中，如NI WLAN丈量套件与相关软件的组合，均为丈量体系的必要组件。 WLAN丈量套件包括NI WLAN生成东西包与NI WLAN剖析东西包。 这两个东西包均包括LabVIEW的API、 LabWindows™/CVI，与ANSI C/C++，且均可调配PXI射频矢量信号生成器与剖析仪运用。 针对高层操作，WLAN生成东西包可用于树立IEEE 802.11a/b/g信号。 WLAN剖析东西包，则可经过矢量信号剖析仪所收集的信号，进一步供给丈量成果。 图4为此丈量办法的程序框图。
图4. WLAN测验体系的构架
无论是运用特点节点或用于编程的API，均可进行特别规范、数据传输率、突发距离与载波频率等设置。 图5与图6便是经过特点节点或用于编程的API，以调整常用设置。
图5. 以LabVIEW特点节点设定WLAN丈量
图6.以LabVIEW用于编程的API设定WLAN丈量
图6a. 以LabWindows™/CVI用于编程的API设定WLAN丈量
其入门典范程序，是专为自动化丈量运用所规划的。 若要进行更多互动式丈量，则可运用如图7所示的近似LabVIEW或LabWindows™/CVI展现面板。
图7. WLAN丈量的LabVIEW展现面板
图7为频域中的根本802.11g频谱遮罩。 请留意，下列章节叙说的一切丈量，均是经过此典范履行的。
4. 常见的WLAN丈量
在进行任何WLAN组件或无线电的特性描绘时，所需的特定丈量往往取决于该被测设备。 举例来说，若要了解功率放大器的特性参数，则有必要整合EVM与三阶交互调变(IM3)丈量，以进行非线性化的特性描绘。 但是，因为载波偏移丈量归于射频信号生成器的功用，因而其重要性较低。 表3所列的是部分常见的WLAN丈量。 如表3所示，若下列章节提及相关隶属丈量，则可运用WLAN剖析东西包履行多种丈量。
表3. 以WLAN剖析东西包所履行的丈量
5. 传输功率
WLAN丈量的要点之一，即为传输功率。 现在有多种办法可丈量功率，且不同的功率丈量均需要不同的WLAN规范。 当进行802.11a/g传输器的特性描绘时，WLAN丈量体系可一起发生峰值功率与平均功率的成果。 针对802.11b设备，常见的丈量体系也可供给功率的波升与波降次数。 请留意，尽管峰值功率计为功率丈量的有用东西，但若要丈量信号的平均功率，仍是射频矢量信号剖析仪的速度最快。 而当传输器设定为输出接连调制载波时，则平均功率计仅可丈量功率。
在以射频矢量信号剖析仪丈量功率时，将经过所触发的突发核算其成果。 如此一来，即可经过完好突发或突发的特定部分，测得平均功率。 经过WLAN剖析东西包，即可设定闸控功率丈量；以用户界说的开端与中止时刻为基准，丈量其间的平均功率。 此外如图8所示，也可运用东西包回传IEEE 802.11a/g信号的功率对时刻轨道。
图8.功率对时刻轨道中的练习序列、信道估量与数据。
图8中的功率对时刻轨道常做为调试东西，可保证突发的各个部分 – 从练习序列到OFDM符号 – 均保证传输的进行。
6. 差错矢量起伏
因为EVM可找出多种减损所形成的差错，包括正交偏移、IQ增益失衡、相位噪声，与非线性失真，因而是最重要的丈量之一。 针对调制过的信号，EVM将比较信号预期与实践的相位/强度。 如图9所示，NI WLAN剖析东西包，行将差错矢量|E|乘以强度矢量|V|，以得出该值。
图9. EVM Measurement的图形化表明
一般来说，用户可指定百分比(%)或分贝(dB)为EVM单位。 但是，IEEE 802.11a/g丈量的EVM是以分贝为单位；IEEE 802.11b的EVM是以百分比为单位。 等式1则阐明转化这2种单位的办法。
等式1. 分贝与百分比转化
举例来说，1%的EVM等于-40 dB；而5%的EVM等于-26 dB。 丈量完好突发的EVM时，仪器往往出现均方根(RMS)的EVM成果。 针对OFDM信号，将跨一切子载波与符号得出EVM并作为RMS成果。 针对DSSS信号，则是跨一切切片得出RMS。
在许多典范中，简直可经过星座图检视一切的EVM功用。 星座图可显现各个符号的相位与强度，让用户找出特定的正交减损。 图10即为64-QAM的星座图。
图10. EVM Measurement的图形化表明
如图10所示，-46 dB的EVM等于0.5%。 运用的是NI PXIe-5673射频矢量信号生成器与NI PXIe-5663射频矢量信号剖析仪，并设定为回送形式。 此2组仪器均设定为2.412 GHz的中心频率，与-10 dBm的射频功率强度。 因而在这些设定之下，仪器均达相同的-46 dB EVM。 另请留意，图10中的WLAN剖析东西包可平行履行一切的时域丈量。 经过复合式的丈量，即可得出EVM、载波偏移，与载波走漏；还有如IQ增益失衡与正交偏移等正交减损现象。
7. 频谱遮罩丈量
频谱遮罩可进行传输器的非线性特性描绘。 一般来说，频谱图可做为确诊东西，以确认剖析中的信号是否发生失真现象。 因为频谱遮罩丈量归于Pass/Fail的测验，因而其成果即构成频谱遮罩边沿；此边沿是以dB为单位，便是所测得实践信号与遮罩之间的功率差异。 图11即为802.11b信号的频谱遮罩丈量。
图11. 802.11b信号的频谱遮罩
IEEE 802.11b信号与IEEE 802.11a/g信号实践运用不同的频谱遮罩。 图12即为OFDM 802.11a/g信号的遮罩。
图12. 802.11a/g 信号的频谱遮罩
请留意，频谱遮罩也可描绘多种信号特性。 举例来说，传输器的非线性特性，则可让信号边带到达遮罩的极限。 此外，未妥善设定的边带信号，也可与DFDM信号上构成剩余的边带。
8. 定论
如本文所述，用户可经过软件东西包设定多种WLAN丈量。 事实上，WLAN丈量套件针对IEEE 802.11a/b/g丈量，供给了生成与剖析功用。 经过LabVIEW、LabWindows/CVI，乃至 .NET等运用编程环境，即可设定PXI射频矢量信号生成器与剖析仪，以敏捷并轻松测验WLAN产品。 尽管这些软件界说的仪器可测验WLAN与其他多款无线规范，但此办法的首要长处之一是其测验速度。
