測(cè)量軟件在 Wi-Fi 7 測(cè)試中發(fā)揮重要作用

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

  這個(gè)世界允許無(wú)線連接缺席哪怕一天嗎?大部分情況下無(wú)法做到，因?yàn)槲覀兊娜粘；顒?dòng)大都依賴于無(wú)線通信技術(shù)。無(wú)論是工作、上學(xué)還是日常通信，無(wú)線連接都已經(jīng)不可或缺。無(wú)線連接技術(shù)的進(jìn)步促進(jìn)了其他技術(shù)、研究和創(chuàng)新理念的發(fā)展。而無(wú)線設(shè)備的更新?lián)Q代又推動(dòng)了無(wú)線技術(shù)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(wú)線通信技術(shù)，而一些行業(yè)正在使用 802.11ax，也稱為 Wi-Fi 6。無(wú)線通信技術(shù)(如 6G、IEEE 802.11be 和 Wi-Fi 7)的迭代是持續(xù)而快速的。雖然，對(duì)于前幾代無(wú)線標(biāo)準(zhǔn)，人們可能會(huì)認(rèn)為性能的提升對(duì)于合規(guī)也會(huì)變得更加容易。然而事實(shí)證明，這并非易事。

  無(wú)線通信技術(shù)的性能正在提高，但如果沒(méi)有準(zhǔn)備得當(dāng)，滿足合規(guī)標(biāo)準(zhǔn)將會(huì)成為一項(xiàng)挑戰(zhàn)。為了無(wú)線設(shè)備能在高容量下運(yùn)行，廠商需要確保使用符合新標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)的高性能產(chǎn)品進(jìn)行測(cè)試。對(duì)于 Wi-Fi 7 來(lái)說(shuō)依然如此，首先我們要充分了解標(biāo)準(zhǔn)的新內(nèi)容，這些新規(guī)則帶來(lái)的無(wú)線信號(hào)挑戰(zhàn)，以及哪種類型的測(cè)試軟件可以幫助解決這些挑戰(zhàn)。

  802.11 的發(fā)展歷史

  無(wú)線局域網(wǎng)(WLAN)產(chǎn)品和系統(tǒng)從 802.11b、802.11g 和 802.11a 標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)始，提供了比 1997 年引入的原始 802.11 標(biāo)準(zhǔn)更高的吞吐量。無(wú)線技術(shù)借助最新科技不斷演進(jìn)，以滿足新應(yīng)用的要求和對(duì)更高數(shù)據(jù)速率的需求。這一標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展的目標(biāo)是提升頻譜利用率、吞吐量和用戶體驗(yàn)。

  目前的WLAN 標(biāo)準(zhǔn)為 802.11ax，它是對(duì)上一代 802.11ac 的改進(jìn)。它極大提高了無(wú)線網(wǎng)絡(luò)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(yàn)，尤其適用于體育場(chǎng)、機(jī)場(chǎng)和購(gòu)物中心等室內(nèi)外環(huán)境中的密集部署場(chǎng)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(shù)構(gòu)建模塊，如正交頻分多址(OFDMA)技術(shù)用于提高效率，8x8 多用戶多輸入多輸出(MU-MIMO)技術(shù)用于實(shí)現(xiàn)高容量，上行調(diào)度技術(shù)用于提升網(wǎng)絡(luò)容量、效率和用戶體驗(yàn)。其他技術(shù)，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(kāi)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(shí)時(shí)應(yīng)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(guò)更多空間數(shù)據(jù)流增強(qiáng) 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(duì)上一代的巨大改進(jìn)。

  新的無(wú)線局域網(wǎng)(WLAN)設(shè)備應(yīng)該向后兼容，并與在同一頻段上運(yùn)行的舊有 IEEE 802.11 設(shè)備共存。表 1 比較了 802.11n、ac、ax 和 be 的關(guān)鍵物理層(PHY)技術(shù)。

表 1：802.11n、802.11ac、802.11ax 和 802.11be 的物理層對(duì)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(hào)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(yán)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(yán)格的審視。為了應(yīng)對(duì)這些變化，就需要用高性能的信號(hào)分析測(cè)試軟件和設(shè)備來(lái)滿足更低 的EVM分析。

  EVM 分析和測(cè)量是評(píng)價(jià)信號(hào)質(zhì)量的關(guān)鍵指標(biāo)。正確測(cè)試一個(gè)信號(hào)的 EVM 本身就有困難。而同時(shí)，測(cè)量多個(gè)信號(hào)來(lái)解調(diào)和評(píng)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(shí)。

  軟件在測(cè)試 Wi-Fi 7 等新標(biāo)準(zhǔn)方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用。測(cè)量和測(cè)試工具也在隨著標(biāo)準(zhǔn)演進(jìn)。軟件正在不斷發(fā)展，以幫助改善無(wú)線連接。

  信號(hào)分析測(cè)試軟件

  用于信號(hào)分析、信號(hào)生成，甚至實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的測(cè)量軟件提供了獨(dú)特的解決方案，可支持獲得特定的結(jié)果。在選擇軟件時(shí)，其是否能提供面向未來(lái)的解決方案至關(guān)重要。

  設(shè)計(jì)人員現(xiàn)在可以通過(guò) 802.11n/ac/ax 和 802.11be 調(diào)制分析軟件發(fā)揮最新無(wú)線信號(hào)的優(yōu)勢(shì)。軟件提供了眾多高級(jí)故障排除和評(píng)測(cè)工具集選項(xiàng)，可幫助用戶應(yīng)對(duì)分析傳統(tǒng)和新無(wú)線信號(hào)的挑戰(zhàn)，涵蓋了最新標(biāo)準(zhǔn)中使用的 MU-MIMO 和 OFDMA 等技術(shù)。802.11 標(biāo)準(zhǔn)只是一個(gè)單獨(dú)軟件所支持的超過(guò) 75 種信號(hào)和調(diào)制類型之一。

  優(yōu)秀的測(cè)試軟件支持您探察信號(hào)的幾乎所有方面，甚至可以優(yōu)化您的先進(jìn)設(shè)計(jì)。軟件還能幫助工程師更容易地評(píng)估和權(quán)衡設(shè)計(jì)。

  無(wú)線標(biāo)準(zhǔn)的歷史發(fā)展表明，人們始終在求快求新。理解規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)并選擇適合的軟件來(lái)解決合規(guī)問(wèn)題至關(guān)重要。讓我們來(lái)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(wèn)題的主要原因。矢量信號(hào)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(lái)表征 802.11be 解調(diào)測(cè)量中的相位噪聲。這一方法可用于評(píng)估信號(hào)質(zhì)量和傳輸信號(hào)的誤差矢量測(cè)量。針對(duì)所有無(wú)線標(biāo)準(zhǔn)制式，信號(hào)分析軟件還能夠記錄誤差矢量頻譜、誤差矢量時(shí)間、常見(jiàn)導(dǎo)頻誤差、信道頻率響應(yīng)等。

  圖 1 的示例展示了軟件如何支持工程師查看無(wú)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(shí)間對(duì)比、均衡器信道頻率響應(yīng)、常見(jiàn)導(dǎo)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(cè)量結(jié)果示例

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

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

  ccEVM 技術(shù)可通過(guò)兩個(gè)接收機(jī)分別用于捕獲和解調(diào)同一信號(hào)來(lái)擴(kuò)展接收機(jī)動(dòng)態(tài)范圍，從而獲得卓越的 EVM 性能。該過(guò)程還對(duì)誤差矢量進(jìn)行交叉關(guān)聯(lián)，以抵消接收機(jī)添加的不相關(guān)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(cè)設(shè)備噪聲，以及使用放大器時(shí)的信號(hào)源和被測(cè)設(shè)備噪聲。

  圖 2 是使用 ccEVM 軟件的一個(gè)示例。在本例中，工程師使用一個(gè)信號(hào)發(fā)生器、兩個(gè)接收機(jī)及 ccEVM，802.11be WLAN 信號(hào)的 EVM 值降低了 6 dB。

圖2：交叉相關(guān) EVM 結(jié)果(圖表 A)與單個(gè)接收機(jī) EVM 結(jié)果(圖表 B 和圖表 C)對(duì)比

  用于無(wú)線連接測(cè)試的軟件功能豐富繁多，雖然無(wú)法在本篇逐一詳述，但是它們都可以助力您獲得理想的測(cè)試結(jié)果。軟件在幫助工程師測(cè)試 Wi-Fi 7 等標(biāo)準(zhǔn)及任何新發(fā)布的無(wú)線標(biāo)準(zhǔn)方面至關(guān)重要。眾所周之，沒(méi)有無(wú)線設(shè)備人類社會(huì)將會(huì)停擺，因?yàn)樗呀?jīng)是人們?nèi)粘Ｉ畈豢苫蛉钡囊徊糠帧?

  高性能解決方案簡(jiǎn)化了測(cè)試和評(píng)估，確保無(wú)線設(shè)備合規(guī)。軟件可以支持工程師分析、測(cè)試和解決無(wú)線連接中的關(guān)鍵問(wèn)題。

  了解有關(guān) IEEE 802.11be 信號(hào)測(cè)試軟件的更多信息，請(qǐng)查看是德科技相關(guān)產(chǎn)品頁(yè)面：是德科技 PathWave 89600 矢量信號(hào)分析軟件(VSA)軟件。

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