上篇文章中,我們介紹了OFDM 碼元時長,OFDMA 與OFDM的區別 ,以及資源單元。今天我們將介紹OFDMA傳輸的上下鏈路,EVM 以及如何克服測試難點。
01
下行鏈路多用戶運行
當下行鏈路向站點傳輸時,它采用的是高效多用戶物理協議數據單元 (HE MU PPDU) 數據包結構。 在該數據包中,前導碼有一個字段叫做 SIG-B。SIG-B 字段包含了給各個站點的信息,它向站點下達有關 RU 大小、頻率分配、調制 MCS、接入點分配的空間流數等指令。 通過對 SIG-B 字段進行解碼,站點就可以知道在哪里針對分配的 RU 來調諧接收器。 除了多個 RU 間共享頻譜帶來的復雜性外,AP 還必須能夠調整其發射功率,以補償客戶端接收器的信號電平。 在同一信號傳輸中,AP 可以將其信號增強最多 6dB,以補償到最遠站點的路徑損耗。 反之,如果站點距離很近,那么也可以將功率降低 6dB。 總的來說,在同一信號傳輸中,RU 之間的功率差異可以達到 12dB。
正如大家所看到的,OFDMA 生成了大量基于 RU 大小、分配和功率電平的排列組合,由于這些排列組合具有不同的 EVM 和頻譜性能,因此需要進行驗證以確保發射器和接收器的性能合乎標準。 此外,設備需要具有較寬的動態范圍和優異的 EVM 性能,因為在同一信號傳輸中,RU 功率電平之間可能會有高達 12dB 的功率差異。 這些都是 Wi-Fi 6 的新要求。
02
上行鏈路多用戶運行
上行鏈路多用戶與下行鏈路運行相比更加復雜。 因為在上行鏈路中,流量需要從多個站點同步傳送到 AP。 AP 承擔上行鏈路 OFDMA 或上行鏈路 MIMO 運行及其傳輸的協調作用。 首先,它向所有即將參與傳輸的站點發送一個觸發幀。 然后,這些站點在各自 RU 上響應該觸發幀進行同步發射。 客戶端站點必須基于觸發幀調整其時序、頻率以及功率電平來參與此傳輸。 AP 和客戶端之間的同步精度極為關鍵,因為假設參與的一方發生故障或單個站點表現未及預期,那么就會降低共享同一傳輸的所有其他用戶的性能。 這對 AX 來說非常重要,因此,標準中特別針對此同步制定了全新要求。 客戶端之間開始的傳輸間隔在正負 400 納秒。 當客戶端接收到觸發幀之后,它們將有 16 微秒幀間間隔加減 400 納秒的時間,沿上行鏈路方向發送流量。 針對頻率同步,為了防止同步發射的客戶端彼此形成干擾,站點需要對載波頻率偏移進行預補償。 每個站點都要根據從 AP 接收到的觸發幀來調整自己的載波頻率。 經過補償后,標準規定殘余載波頻率偏移 (CFO) 必須小于 350 Hz。 在 AP 功率方面,也要求各站點提高或降低其發射功率,以均衡 AP 從所有上行鏈路站點接收的功率。 這有利于確保距離 AP 較近的站點不會淹沒那些遠距離站點。 AX 標準要求站點調整功率的精度為正負 3 dB。 在站點側,需要以 3 dB 精度準確測量接收信號強度指示 (RSSI),以確保測量出站點和 AP 之間的正確路徑損耗。
03
未使用子載波 EVM
OFDMA 帶來的另一個概念是未使用子載波 EVM。 這是 Wi-Fi 6 中引入的一個新指標。 正如前文所述,當站點需要在其分配到的 RU 上同步進行上行鏈路方向的傳輸時,非常重要的一點是其發射不要溢出到其他 RU 上。 否則就會降低其他用戶的系統容量。 因此,為了評估站點性能,AX 標準引入了一個全新指標,即未使用子載波 EVM,用來測量站點產生的帶內雜散。 加之過去的帶外雜散,就可以測量站點在其相鄰 RU 中的雜散。 這個指標測量的是小型 RU(即構成整個信道帶寬且未使用的 26 個子載波 RU)的 EVM 底噪。 所以,測量的是未使用子載波 EVM,已使用的則予以忽略。 對此,可以使用常規 EVM 指標來衡量性能。
04
上行鏈路多用戶傳輸的測試
對于上行鏈路多用戶傳輸的測試,其驗證是 11ax 測試最具挑戰性的領域之一。測試儀需要兼具信號生成和信號分析功能。
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為此需要協調運行一個測試序列,提供用于定時的納秒級精度測量,以保證上行鏈路傳輸的 400 納秒精度。
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此外,還需要為諸如 CFO、已使用 RU EVM 以及未使用子載波 EVM 的傳輸提供全套參數測量。
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當對接入點設計進行測試時,測試儀會模擬一個站點,對接收到的觸發幀信息進行解碼,以生成具有正確 RU 分配的基于觸發的 PPDU,然后還需要根據 AP 的要求實時調整發射功率。 因為它需要以納秒級精度對 AP 進行響應。 當測試客戶端站點時,測試儀會模擬一個 AP。 它生成一個觸發幀,然后我們會用信號分析功能來測量響應。 它測量的是站點本身產生的基于觸發的 PPDU。 因此,需要測量客戶端傳輸的時序、頻率、功率精度,以確保其符合 11ax 標準要求和 RU 外泄要求。
總的來說,與前幾代 Wi-Fi 相比,Wi-Fi 6 的測試序列需要更高的測試復雜性。 在 LitePoint,我們已經實現了該解決方案的自動化。 可大大簡化相關流程。
總結
除了歷代 Wi-Fi 都會涉及到的傳統發射器和接收器指標測試之外,11ax 還特有一系列全新測試領域。 首先,這是第一個涵蓋全部三個 Wi-Fi 頻段(即 2.4、5 和 6 GHz 頻段)的標準。 如果您計劃發布 Wi-Fi 6e 設備,所有驗證都將包括這些頻段的頻率。 此外,很多設備會支持同步雙頻運行,這同樣需要驗證。
在調制方面,標準中引入了 1024QAM。 我們談到它對 EVM 的要求更為嚴格。 而更小子載波間隔的引入也要求設備具有更高的頻率精度。 Wi-Fi 的根本性變化是 OFDMA,它需要全面徹底的驗證。 您需要驗證大量 RU 組合,包括功率提升模式,在同一信號傳輸內,RU 間的傳輸功率變化可能高達 12 dB。 最具挑戰性的部分是基于觸發的測試來驗證正確的上行鏈路,上行鏈路多用戶運行以及用于已使用子載波和未使用子載波 EVM 的全新指標,確保不產生 RU 外泄。
最后需要提及的是 MU-MIMO 測試,標準在上下行鏈路 MU-MIMO 運行中支持多達 8 個 MIMO 流。 上行鏈路 MU-MIMO 是 Wi-Fi 6 的一項新功能,尚未被所有設備支持。 它將成為 Wi-Fi 6 第 2 版設備的一項功能。
如果 Wi-Fi 6 的測試用例數量和復雜性讓大家有點望而生畏,建議大家了解LitePoint的自動化解決方案 IQfact+。 它專門用于控制測試儀和被測設備 (DUT),且提供校準和驗證自動化。 LitePoint提供針對接入點和客戶端設備的 Wi-Fi 6 和 6e 芯片 IQfact+ 數據包。
IQfact+TM 軟件
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利用針對 Wi-Fi 6 和 Wi-Fi 6E 芯片組開發的 IQfact+ 交鑰匙解決方案,IQxel-MW 7G 測試儀可提供現成的校準和驗證解決方案,幫助設備制造商縮短產品上市時間。
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LitePoint為全球最具創新力的無線設備制造商提供無線測試解決方案和服務,幫助他們確保其產品能夠滿足當今高標準的消費者需求。LitePoint是無線測試領域的領先創新企業,其產品開箱即用,可用于測試全球范圍內最廣泛使用的無線芯片組。LitePoint與智能手機、平板電腦、個人電腦、無線接入點和芯片組的領先制造商合作。LitePoint也在新興互聯設備(物聯網)測試領域處于前沿。LitePoint總部位于加利福尼亞州硅谷,并在全球設有辦事處,是測試和工業應用自動化設備領先供應商泰瑞達 (Teradyne)(納斯達克股票代碼:TER)的全資子公司。泰瑞達 2019 年營收為 23 億美元,其目前在全球范圍內擁有 5,500 名員工。如需了解更多信息,請訪問 teradyne.com。Teradyne 是泰瑞達公司在美國和其他國家/地區的注冊商標。
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原文標題:Wi-Fi 6 網絡研討會筆記 | OFDMA及測試
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