測量軟件在 Wi-Fi 7 測試中發(fā)揮重要作用

作者：是德科技射頻測試軟件產(chǎn)品營銷經(jīng)理Andrew Herrera

  這個世界允許無線連接缺席哪怕一天嗎?大部分情況下無法做到，因為我們的日常活動大都依賴于無線通信技術。無論是工作、上學還是日常通信，無線連接都已經(jīng)不可或缺。無線連接技術的進步促進了其他技術、研究和創(chuàng)新理念的發(fā)展。而無線設備的更新?lián)Q代又推動了無線技術在不斷變化的世界中推陳出新。

  如今，我們已經(jīng)有了 5G 和 Wi-Fi 5 等高性能無線通信技術，而一些行業(yè)正在使用 802.11ax，也稱為 Wi-Fi 6。無線通信技術(如 6G、IEEE 802.11be 和 Wi-Fi 7)的迭代是持續(xù)而快速的。雖然，對于前幾代無線標準，人們可能會認為性能的提升對于合規(guī)也會變得更加容易。然而事實證明，這并非易事。

  無線通信技術的性能正在提高，但如果沒有準備得當，滿足合規(guī)標準將會成為一項挑戰(zhàn)。為了無線設備能在高容量下運行，廠商需要確保使用符合新標準和法規(guī)的高性能產(chǎn)品進行測試。對于 Wi-Fi 7 來說依然如此，首先我們要充分了解標準的新內(nèi)容，這些新規(guī)則帶來的無線信號挑戰(zhàn)，以及哪種類型的測試軟件可以幫助解決這些挑戰(zhàn)。

  802.11 的發(fā)展歷史

  無線局域網(wǎng)(WLAN)產(chǎn)品和系統(tǒng)從 802.11b、802.11g 和 802.11a 標準開始，提供了比 1997 年引入的原始 802.11 標準更高的吞吐量。無線技術借助最新科技不斷演進，以滿足新應用的要求和對更高數(shù)據(jù)速率的需求。這一標準發(fā)展的目標是提升頻譜利用率、吞吐量和用戶體驗。

  目前的WLAN 標準為 802.11ax，它是對上一代 802.11ac 的改進。它極大提高了無線網(wǎng)絡的效率、容量和覆蓋范圍，從而使人們獲得了更好的用戶體驗，尤其適用于體育場、機場和購物中心等室內(nèi)外環(huán)境中的密集部署場景。與 802.11ac 不同，802.11ax 在 2.4 GHz、5 GHz 和 6 GHz 頻段工作。其采用了多種技術構(gòu)建模塊，如正交頻分多址(OFDMA)技術用于提高效率，8x8 多用戶多輸入多輸出(MU-MIMO)技術用于實現(xiàn)高容量，上行調(diào)度技術用于提升網(wǎng)絡容量、效率和用戶體驗。其他技術，如 1024 QAM 調(diào)制，也被用于提高吞吐量。

  802.11be 的新特性

  雖然 802.11be 還處于早期開發(fā)階段，但它有著巨大前景。許多新特性將顯著提高吞吐量并為實時應用提供支持。這些新特性包括 320 MHz 傳輸帶寬，使用 4096 QAM 調(diào)制，以及通過更多空間數(shù)據(jù)流增強 MIMO。與 802.11ax 一樣，802.11be 也將在 2.4 GHz、5 GHz 和 6 GHz 頻段工作。這些新特性是對上一代的巨大改進。

  新的無線局域網(wǎng)(WLAN)設備應該向后兼容，并與在同一頻段上運行的舊有 IEEE 802.11 設備共存。表 1 比較了 802.11n、ac、ax 和 be 的關鍵物理層(PHY)技術。

表 1：802.11n、802.11ac、802.11ax 和 802.11be 的物理層對比

  802.be在合規(guī)方面的挑戰(zhàn)

  隨著向后兼容、共存和 4096 QAM 調(diào)制等新特性的出現(xiàn)，在合規(guī)方面，802.11be 的信號質(zhì)量也將面臨巨大挑戰(zhàn)。

  讓我們以 4096 QAM 調(diào)制為例。802.11be 的 QAM 調(diào)制比上一代 802.11ax 的誤差矢量幅度(EVM)要求更加嚴格，減少了 3 dB，從 -35 dB 降低為 -38 dB。在具有挑戰(zhàn)性的 EVM 要求下，噪聲、功率放大器的非線性、相位噪聲等誤差因素將受到更嚴格的審視。為了應對這些變化，就需要用高性能的信號分析測試軟件和設備來滿足更低 的EVM分析。

  EVM 分析和測量是評價信號質(zhì)量的關鍵指標。正確測試一個信號的 EVM 本身就有困難。而同時，測量多個信號來解調(diào)和評估 EVM，減少誤差因素的影響，這些都挑戰(zhàn)重重，特別是在精確定位誤差位置時。

  軟件在測試 Wi-Fi 7 等新標準方面發(fā)揮著關鍵作用。測量和測試工具也在隨著標準演進。軟件正在不斷發(fā)展，以幫助改善無線連接。

  信號分析測試軟件

  用于信號分析、信號生成，甚至實現(xiàn)自動化的測量軟件提供了獨特的解決方案，可支持獲得特定的結(jié)果。在選擇軟件時，其是否能提供面向未來的解決方案至關重要。

  設計人員現(xiàn)在可以通過 802.11n/ac/ax 和 802.11be 調(diào)制分析軟件發(fā)揮最新無線信號的優(yōu)勢。軟件提供了眾多高級故障排除和評測工具集選項，可幫助用戶應對分析傳統(tǒng)和新無線信號的挑戰(zhàn)，涵蓋了最新標準中使用的 MU-MIMO 和 OFDMA 等技術。802.11 標準只是一個單獨軟件所支持的超過 75 種信號和調(diào)制類型之一。

  優(yōu)秀的測試軟件支持您探察信號的幾乎所有方面，甚至可以優(yōu)化您的先進設計。軟件還能幫助工程師更容易地評估和權(quán)衡設計。

  無線標準的歷史發(fā)展表明，人們始終在求快求新。理解規(guī)范標準并選擇適合的軟件來解決合規(guī)問題至關重要。讓我們來看看 Wi-Fi 7 新的 4096 QAM 調(diào)制要求。

  相位噪聲通常是 OFDM 系統(tǒng)中出現(xiàn) EVM 問題的主要原因。矢量信號分析軟件支持用戶使用稱為相位噪聲頻譜跟蹤的 OFDM 信道來表征 802.11be 解調(diào)測量中的相位噪聲。這一方法可用于評估信號質(zhì)量和傳輸信號的誤差矢量測量。針對所有無線標準制式，信號分析軟件還能夠記錄誤差矢量頻譜、誤差矢量時間、常見導頻誤差、信道頻率響應等。

  圖 1 的示例展示了軟件如何支持工程師查看無限數(shù)量的同步跡線，可顯示的各類結(jié)果包括 EVM 與頻率或時間對比、均衡器信道頻率響應、常見導頻誤差和相位噪聲頻譜等。

圖 1：EVM 分析軟件顯示相位噪聲跡線和其他測量結(jié)果示例

  該軟件還可以協(xié)助新的 MIMO 合規(guī)測試，例如調(diào)制質(zhì)量測量，因為 IEEE 802.11 規(guī)范要求頻譜發(fā)射模板(SEM)測量值。SEM 主要用于測量無線頻段內(nèi)的干擾。軟件可以提供 SEM 測量，快速設置 802.11be 40 MHz(共享)、160 MHz 和 320 MHz 帶寬。

  軟件解決方案是無線連接測試的一個非常重要的診斷工具，特別是對于 Wi-Fi 7。軟件還可支持更高級的測試功能，如交叉相關 EVM(ccEVM)，以提高 EVM 性能。

  ccEVM 技術可通過兩個接收機分別用于捕獲和解調(diào)同一信號來擴展接收機動態(tài)范圍，從而獲得卓越的 EVM 性能。該過程還對誤差矢量進行交叉關聯(lián)，以抵消接收機添加的不相關噪聲，從而顯著降低 EVM 值。這一方法可獲得的主要 ccEVM 值覆蓋了被測設備噪聲，以及使用放大器時的信號源和被測設備噪聲。

  圖 2 是使用 ccEVM 軟件的一個示例。在本例中，工程師使用一個信號發(fā)生器、兩個接收機及 ccEVM，802.11be WLAN 信號的 EVM 值降低了 6 dB。

圖2：交叉相關 EVM 結(jié)果(圖表 A)與單個接收機 EVM 結(jié)果(圖表 B 和圖表 C)對比

  用于無線連接測試的軟件功能豐富繁多，雖然無法在本篇逐一詳述，但是它們都可以助力您獲得理想的測試結(jié)果。軟件在幫助工程師測試 Wi-Fi 7 等標準及任何新發(fā)布的無線標準方面至關重要。眾所周之，沒有無線設備人類社會將會停擺，因為它已經(jīng)是人們?nèi)粘Ｉ畈豢苫蛉钡囊徊糠帧?

  高性能解決方案簡化了測試和評估，確保無線設備合規(guī)。軟件可以支持工程師分析、測試和解決無線連接中的關鍵問題。

  了解有關 IEEE 802.11be 信號測試軟件的更多信息，請查看是德科技相關產(chǎn)品頁面：是德科技 PathWave 89600 矢量信號分析軟件(VSA)軟件。

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