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无线局域网设备射频一致性测试
2006年7月19日 13:48  来源:中国无线电管理  作者:丛远东阅读
WLAN概述 

  WLAN (wireless local area network)是有线局域网的替代者。  
中国在2000年已经开始应用WLAN,但WLAN市场的真正启动和成长是在2001年下半年,中国电信、中国移动、中国网通都进入了WLAN市场。近年来我国WLAN产品型号核准的数量正在逐年增加,从这点也可以看出,WLAN在我国正经历着快速的增长,市场在不断地扩大。 

  无线局域网标准分两部分:射频测试标准和互操作性测试标准。射频测试标准包括:欧洲标准ETSI 300 328、美国FCC标准 Part 15.247、IEEE 802.11PHY及我国的GB15629.1102-2003(即WAPI)。在我国有关WLAN产品的政策法规有两个:信部无[2002]277号文件《关于使用5.8 GHz频段频率事宜的通知》和信部无[2002]353号《关于调整2.4 GHz频段发射功率限值及有关问题的通知》。互操作性标准为Wi-Fi Alliance Test Plan。 

  802.11系列标准是IEEE制订的关于空中接口发送的以太网数据包的标准,包括IEEE 802.11a、IEEE 802.11b、IEEE 802.11g。(见表1)



  由于最初的802.11标准在安全、用户健全等方面存在着缺陷,我国在IEEE 802.11基础上提出了一个改进的标准,即GB15629.1102-2003(WAPI)。两者的不同之处见表2。



  WLAN射频一致性测试参考标准

  WLAN射频一致性测试参考标准及我国相关政策法规包括:

  (1)信部无[2002]353号文件《关于调整2.4 GHz频段发射功率限值及有关问题的通知》;

  (2)信部无[2002]277号文件《关于使用5.8 GHz频段频率事宜的通知》;

  (3)GB 15629.1102-2003《信息技术系统间远程通信和信息交换局域网和城域网特定要求第11部分无线局域网媒体访问控制和物理层规范:2.4 GHz频段较高速物理层扩展规范》;

  (4)ETS 300 328 《Electromagnetic compatibility and Radio spectrum Matters (ERM); Wideband Transmission systems; Data transmission equipment operating in the 2,4GHz ISM band and Using spread spectrum modulation techniques; Part 1: Technical characteristics and test conditions》;

  (5)IEEE 802.11a、IEEE 802.11b、IEEE 802.11g。

  下面对信息产业部无线电管理局的两个法规文件的内容作一简单介绍。

  2.1 信部无[2002]353号文件《关于调整2.4 GHz频段发射功率限值及有关问题的通知》

  信部无[2002]353号文件规定了工作在2.4~2.4835 GHz频段的设备的相关参数。(文件中规定了设备的射频部分与其天线必须按照一体化设计和生产)

  (1)等效全向辐射功率(EIRP):≤100 mW或≤20 dBm(天线增益<10dBi时);

  ≤500 mW或≤27 dBm(天线增益≥10dBi时)。

  (2)最大功率谱密度:

  ① 直接序列扩频或其它工作方式:≤10 dBm/ MHz(EIRP)(天线增益<10dBi时);

  ≤17 dBm/ MHz(EIRP)(天线增益≥10dBi时)。

  ② 跳频工作方式:≤20 dBm/ MHz(EIRP)(天线增益<10 dBi时);

  ≤27 dBm/ MHz(EIRP)(天线增益≥10 dBi时)。

  (3)载频容限:20 ppm。

  (4)带外发射功率(在2.4~2.4835 GHz频段以外):≤-80 dBm/ Hz (EIRP)。

  (5)杂散发射(辐射)功率(对应载波±2.5倍信道带宽以外):

  ≤-36 dBm/ 100 kHz (30~1000 MHz);

  ≤-33 dBm/ 100 kHz (2.4~2.4835 GHz);

  ≤-40 dBm/ 1 MHz (3.4~3.53 GHz);

  ≤-40 dBm/ 1 MHz (5.725~5.85 GHz);

  ≤-30 dBm/ 1 MHz (其它1~12.75 GHz)。

  2.2 信部无[2002]277号文件《关于使用5.8 GHz频段频率事宜的通知》

  信部无[2002]277号文件规定了工作在5725 MHz~5850 MHz频段的设备的相关参数。

  发射功率:≤500 mW和≤27 dBm;

  等效全向辐射功率(EIRP):≤2 W 和≤33 dBm;

  最大功率谱密度:≤13 dBm/ MHz 和≤19 dBm/ MHz (EIRP);

  载频容限:20 ppm;

  带外发射功率(EIRP):≤-80 dBm/ Hz (≤5725MHz或≥5850MHz);

  杂散发射(辐射)功率:≤-36 dBm/ 100 kHz (30~1000 MHz);

  ≤-40 dBm/ 1 MHz (2400 MHz~2483.5 MHz):

  ≤-40 dBm/ 1 MHz (3400 MHz~3530 MHz);

  ≤-33 dBm/ 100 kHz (5725 MHz~5850 MHz);

  (注:对应载波2.5倍信道带宽以外)

  ≤-30 dBm/ 1 MHz (其它1 GHz~40 GHz)。

  WLAN射频一致性测试系统组成

  典型的WLAN射频一致性测试系统组成如图1所示。



  WLAN射频一致性测试介绍

  4.1 802.11a测试简介

  802.11a的测试项目共13项:发射功率、发射频谱模板、杂散发射、发射中心频率容限、符号时钟频率容限、中心频率泄漏、发射频谱平坦度、发射星座误差、发射机调制精度测试、接收机灵敏度、邻道功率抑制、非邻道功率抑制、最大输入电平。

  (1)发射功率测试方法:指令被测器件发射最大功率,频谱仪和矢量信号分析仪测量被测器件发射功率。

  (2)发射频谱模板测试方法:指令被测器件发射最大功率,由峰值功率计确认被测器件已经发射最大功率,频谱分析仪测量此信号的频谱。

  (3)杂散发射测试方法:指令被测器件发射最大功率,由峰值功率计确认被测器件已经发射最大功率,频谱分析仪测量此信号的传导杂散发射。

  (4)发射中心频率容限:≤±20 ppm,发射中心频率和符号时钟频率应使用同一参考频率源。

  测试方法:指令被测器件发射最大功率,由峰值功率计确认被测器件已经发射最大功率,频谱分析仪下变频此信号至70 MHz,矢量信号分析仪测试此信号的中心频率容限。

  (5)符号时钟频率容限测量方法同“中心频率容限”。

  (6)发射频谱平坦度测试方法:指令被测器件发射最大功率,由峰值功率计确认被测器件已经发射最大功率,频谱分析仪下变频此信号至70 MHz,矢量信号分析仪测试此信号的频率平坦度。

  (7)发射星座误差指令被测器件发射最大功率;由峰值功率计确认被测器件已经发射最大功率,频谱分析仪下变频此信号至70 MHz,矢量信号分析仪确认此信号的格式,然后测量此信号的星座图误差。

  (8)发射机调制精度误差矢量幅度EVM≤-5 dB。测量方法同“星座图误差”。

  (9)接收机灵敏度:误包率小于10% 的最小接收电平如表3所示。



  (10)邻道功率抑制:有用信号为大于接收灵敏度3 dB 的信号,增加临道干扰信号的强度,直到误包率达到10% 时,有用信号与干扰信号的电平差为邻道功率抑制。

  (11)非邻道功率抑制:有用信号为大于接收灵敏度3 dB 的信号,增加非临道干扰信号的强度,直到误包率达到10%时,有用信号与干扰信号的电平差为非邻道功率抑制。

  (12)最大输入电平误包率小于10% 时的天线端口最大接收电平≥-30 dBm。

  (13)接收机测试方法——

  方法一:指令被测器件闭环回送接收到的信号;GOLDEN卡发射有用信号,数字矢量信号源发射干扰信号;频谱分析仪下变频此信号至70 MHz,矢量信号分析仪确认此信号的格式,然后解调此信号,由计算机完成信道解码,一方面检查发射的比特是否与接收到的比特一致,另一方面判断是否是误帧。

  方法二:GOLDEN卡发射干扰信号,数字矢量信号源发射有用信号;指令被测器件解调有用信号,并回送基带比特信号(信道解码后的数字信号)给数字矢量信号源;数字矢量信号源进行误比特率测试,并转换成误帧率测试。

  方法三:GOLDEN卡发射干扰信号,数字矢量信号源发射有用信号;指令被测器件解调有用信号,给主控计算机传送信道解码后的比特;主控计算机根据有用信号的内容,判断是否误帧。

  4.2 802.11b测试简介

  802.11b在调制技术和调制方式上与802.11a不同,其射频一致性测试也与802.11a有所差别。802.11b的测试项目主要包括11项:发射功率、发射功率电平控制、发射频谱模板、发射中心频率容限、芯片时钟频率容限、开关功率上升沿与下降沿、射频载波抑制、发射调制精度、接收机灵敏度、最大输入电平、接收机邻道功率抑制。其中802.11b的发射频谱模板和开关功率上升沿与下降沿同802.11a差别较大。



  (1)发射频谱模板见图2。

  (2)开关功率上升沿与下降沿见图3、图4。



  WLAN型号核准测试

  WLAN型号核准测试样机需3台。在提供样机的同时,厂家需对以下情况进行声明:被测设备类型、所支持的标准、工作的频率范围、使用的扩频方式及调制方式、支持的数据速率、支持的功率等级和天线配置、标称的工作电压及环境温度、极限的工作环境。

  对测试软件有如下要求:

  (1)DSSS,OFDM:占空比恒定且不小于0.1,信道可以调整。

  (2)HSS:占空比恒定且不小于0.1,跳频关,且信道可以调整。

  在2.4 GHz频段工作的设备型号核准测试项目包括:等效全向辐射功率(EIRP)、最大功率谱密度(EIRP)、频率范围、处理增益、占用带宽、频谱框架、载频容限、杂散发射(工作状态);在5.8 GHz频段工作的设备型号核准测试项目包括最大发射功率、最大功率谱密度、带外发射功率(EIRP)、占用带宽、载频容限、杂散发射(辐射)功率。
 
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