不断壮大的无线通信市场挑战无线测试技术
发布时间:2008/5/27 0:00:00 访问次数:498
    
    
    无线测试技术目前正走到一个从未有过的十字路口,主要是由以下诸多因素引起的:
    ● 新的无线通信标准
    ◆ wimax (802.16)
    ◆ uwb (ultra-wideband)
    ◆ 802.11n
    ● 集成技术
    ◆ rf收发器与adc/dac器件集成在一起
    ● 高速串行总线
    ◆ pcie (pci express)
    ● 更高的测试频率
    上述一些或者全部新技术发展都很会对无线器件测试带来巨大冲击。这些技术的冲击,不仅会影响那些复杂的比如说集成了高速数字总线和rf通道的器件测试,也会影响那些相对简单的比如说独立的rf通道测试。
    新的无线通信标准
    带宽
    大多数新的无线标准的出现都与提高带宽以满足更高数据传输的需求有关。图1表明了无线通信标准的采用时间和带宽之间的关系。
    
    
    
    从20世纪90年代初起,无线通道的带宽就开始急剧增大。wlan(802.11)标准的成功更是增长了带宽增大的迅猛趋势,因而测试公司们也要极力保持他们设备的先进性。近年来,uwb标准的实施正给测试技术带来极为严峻的挑战。wlan标准一般都低于100mhz的带宽,因此测试技术上还不需要特殊的方法来应对。但是uwb标准的带宽能达到500mhz,这将会给测试仪的设计带来很大的冲击。用于测试这种带宽下的rf接受器的测试仪设计方法与其它的无线测试系统有非常大的不同。通常来说,uwb的采样精度(8到10位)比传统的rf采样精度(12到14位)要低。因此,就需要设计一个特殊的方案来测试uwb协议。
    通道数目
    随着半导体器件集成度越来越高,无线器件的 rf通道数目也越来越多。3到5年以前,cdma器件首先出现了较多的rf通道,因为它集成了gps 和模拟蜂窝部分。更新的手机芯片更是集成了w-cdma,gsm和gps等诸多通信通道。因而在一块芯片上拥有11个rf通道的情况并不少见。
    wlan(802.11)协议同样驱动着rf通道数的增加。这些系统中拥有mimo技术的芯片很容易就达到10个rf通道。部分原因是由于为了支持802.11 a/b/g标准,器件必须得支持多个天线和多种通信频率(2.4或5.2ghz).除了不断增加的rf通道,这些收发器件的iq基带通道也在增加。3对tx i/q通道和2对rx i/q通道的情形也不少见。这会更进一步提高对测试系统的基带混合信号测试能力的要求。
    数字模拟独立化技术
    过去的5到8年里,零中频收发方式统治了gsm和wlan无线系统的芯片组结构。cdma系统除开它在rx和tx芯片上要满足全双工隔离的要求外,在结构上却没有根本的改变。该结构如图2所示:
    
    
    
    在传统的零中频收发结构中,基带接口由模拟 i/q差分信号构成。这些信号的典型频率为100khz(gsm)到20mhz(wlan).这些信号的测试,可以用传统的混合信号仪器在大多数测试平台上实现。
    尽管这些模拟i/q接口已经在无线通信上使用了很多年,但是对更多通用rf前端处理多种无线协议(gsm,edge,cdma2000,wlan)的要求驱动着无线半导体工业去寻找一种更加简单灵活的方案。业界的通用趋势如图3所示。
    
    
    
    由图3可以看到,adc和dac部分已经从基带处理器移至rf收发器上。这样做有很多好处:
    ● 能简化所有的数字接口和后端设计
    ● 模拟部分和数字部分完全分开―― rf xcvr部分为纯模拟和rf部分,而基带处理器则为纯数字部分。这能简化制造工艺,能使基带处理部分跟上摩尔定律发展。而rf和模拟部分的规模不能随着工艺的几何尺寸同比增加,所以两种不同技术的生命周期可以完全分开。
    ● 可以设计通用的xcvr―― 由于现在基带接口是纯数字,rf收发器能为不同的频率和标准而设计。基带处理器能根据不同的标准来处理采样后的模拟信号。这样
    
    
    无线测试技术目前正走到一个从未有过的十字路口,主要是由以下诸多因素引起的:
    ● 新的无线通信标准
    ◆ wimax (802.16)
    ◆ uwb (ultra-wideband)
    ◆ 802.11n
    ● 集成技术
    ◆ rf收发器与adc/dac器件集成在一起
    ● 高速串行总线
    ◆ pcie (pci express)
    ● 更高的测试频率
    上述一些或者全部新技术发展都很会对无线器件测试带来巨大冲击。这些技术的冲击,不仅会影响那些复杂的比如说集成了高速数字总线和rf通道的器件测试,也会影响那些相对简单的比如说独立的rf通道测试。
    新的无线通信标准
    带宽
    大多数新的无线标准的出现都与提高带宽以满足更高数据传输的需求有关。图1表明了无线通信标准的采用时间和带宽之间的关系。
    
    
    
    从20世纪90年代初起,无线通道的带宽就开始急剧增大。wlan(802.11)标准的成功更是增长了带宽增大的迅猛趋势,因而测试公司们也要极力保持他们设备的先进性。近年来,uwb标准的实施正给测试技术带来极为严峻的挑战。wlan标准一般都低于100mhz的带宽,因此测试技术上还不需要特殊的方法来应对。但是uwb标准的带宽能达到500mhz,这将会给测试仪的设计带来很大的冲击。用于测试这种带宽下的rf接受器的测试仪设计方法与其它的无线测试系统有非常大的不同。通常来说,uwb的采样精度(8到10位)比传统的rf采样精度(12到14位)要低。因此,就需要设计一个特殊的方案来测试uwb协议。
    通道数目
    随着半导体器件集成度越来越高,无线器件的 rf通道数目也越来越多。3到5年以前,cdma器件首先出现了较多的rf通道,因为它集成了gps 和模拟蜂窝部分。更新的手机芯片更是集成了w-cdma,gsm和gps等诸多通信通道。因而在一块芯片上拥有11个rf通道的情况并不少见。
    wlan(802.11)协议同样驱动着rf通道数的增加。这些系统中拥有mimo技术的芯片很容易就达到10个rf通道。部分原因是由于为了支持802.11 a/b/g标准,器件必须得支持多个天线和多种通信频率(2.4或5.2ghz).除了不断增加的rf通道,这些收发器件的iq基带通道也在增加。3对tx i/q通道和2对rx i/q通道的情形也不少见。这会更进一步提高对测试系统的基带混合信号测试能力的要求。
    数字模拟独立化技术
    过去的5到8年里,零中频收发方式统治了gsm和wlan无线系统的芯片组结构。cdma系统除开它在rx和tx芯片上要满足全双工隔离的要求外,在结构上却没有根本的改变。该结构如图2所示:
    
    
    
    在传统的零中频收发结构中,基带接口由模拟 i/q差分信号构成。这些信号的典型频率为100khz(gsm)到20mhz(wlan).这些信号的测试,可以用传统的混合信号仪器在大多数测试平台上实现。
    尽管这些模拟i/q接口已经在无线通信上使用了很多年,但是对更多通用rf前端处理多种无线协议(gsm,edge,cdma2000,wlan)的要求驱动着无线半导体工业去寻找一种更加简单灵活的方案。业界的通用趋势如图3所示。
    
    
    
    由图3可以看到,adc和dac部分已经从基带处理器移至rf收发器上。这样做有很多好处:
    ● 能简化所有的数字接口和后端设计
    ● 模拟部分和数字部分完全分开―― rf xcvr部分为纯模拟和rf部分,而基带处理器则为纯数字部分。这能简化制造工艺,能使基带处理部分跟上摩尔定律发展。而rf和模拟部分的规模不能随着工艺的几何尺寸同比增加,所以两种不同技术的生命周期可以完全分开。
    ● 可以设计通用的xcvr―― 由于现在基带接口是纯数字,rf收发器能为不同的频率和标准而设计。基带处理器能根据不同的标准来处理采样后的模拟信号。这样