Wi-Fi 7測試攻略

在無線通信領(lǐng)域，每一次技術(shù)的迭代都是對現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)的挑戰(zhàn)與超越。Wi-Fi7（802.11be）作為下一代無線局域網(wǎng)技術(shù)，以其突破性的效率，卓越的性能，深遠(yuǎn)的歷史演進(jìn)以及對射頻設(shè)計(jì)帶來的挑戰(zhàn)，正成為行業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)。R&S公司，作為全球領(lǐng)先的測試與測量設(shè)備供應(yīng)商，以其專業(yè)的信號源和信號與頻譜分析儀解決方案，為Wi-Fi7的極致EVM測試提供了強(qiáng)有力的支持。讓我們通過這一系列文章展開一場對于Wi-Fi7測試的專業(yè)性分析。

在介紹測試方案之前，我們先簡單回顧一下Wi-Fi7的兩個(gè)技術(shù)背景，為我們后面的測試演示做個(gè)鋪墊。

Wi-Fi7引入的多資源單元（Multiple Resource Unit，MRU）是其獨(dú)有的特性，旨在提高頻譜效率和網(wǎng)絡(luò)性能。MRU允許在相同的信道上同時(shí)傳輸多個(gè)數(shù)據(jù)流，每個(gè)流可以分配不同的資源單元，從而實(shí)現(xiàn)更精細(xì)的資源分配。這一特性使得Wi-Fi7能夠更好地支持高密度網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，提高多用戶并發(fā)性能，減少延遲。MRU還能動態(tài)調(diào)整資源分配，以適應(yīng)不同用戶和應(yīng)用的流量需求，提升網(wǎng)絡(luò)的整體吞吐量。此外，MRU靈活的幀結(jié)構(gòu)，有助于實(shí)現(xiàn)更高效的上下行傳輸，為未來的Wi-Fi應(yīng)用提供更強(qiáng)有力的支持。

前導(dǎo)碼打孔（Preamble Puncturing）技術(shù)是Wi-Fi7為了提高頻譜效率和網(wǎng)絡(luò)容量而引入的一項(xiàng)新技術(shù)。在傳統(tǒng)的Wi-Fi傳輸中，前導(dǎo)碼用于同步和信道估計(jì)，但他們占用了大量的傳輸時(shí)間。Wi-Fi7的前導(dǎo)碼打孔通過在部分子載波上省略前導(dǎo)碼，從而減少了對傳輸時(shí)間的占用，提高有效數(shù)據(jù)傳輸?shù)谋壤?。同時(shí)，打孔技術(shù)還可以根據(jù)不同設(shè)備的信號質(zhì)量和距離，動態(tài)調(diào)整前導(dǎo)碼的打孔模式，以優(yōu)化每個(gè)設(shè)備的傳輸性能。

比如下面這個(gè)例子，40MHz和80MHz均有訪問點(diǎn)，如果發(fā)生這種情況，在左邊原先的調(diào)度方案中，因?yàn)槠渌蛻粽加昧诵〔糠謳?，我不能使?20MHz的信道了，而且還會失去其他的自由頻譜。當(dāng)Wi-Fi7引入前導(dǎo)碼打孔后，右邊現(xiàn)在可以使用所有可用的頻譜，比如這里120MHz組合80MHz的信道，即使不能使用整個(gè)320MHz信道，但對有效利用頻譜達(dá)到目標(biāo)吞吐量而言非常重要。

圖1 前導(dǎo)碼打孔提高頻譜利用效率

R&S公司提供了矢量信號發(fā)生器SMW200A和信號與頻譜分析儀FSW組成的Wi-Fi7測試解決方案，提供高精度信號生成與分析，其優(yōu)秀的EVM指標(biāo)確保設(shè)備測試性能，多功能的分析模式為Wi-Fi7的靈活多變提供了保障。是Wi-Fi芯片與設(shè)備研發(fā)與產(chǎn)線測試的理想選擇。

圖2 SMW200A與FSW

SMW200A矢量信號發(fā)生器

主機(jī)頻率支持到67GHz

高達(dá)2GHz的調(diào)制帶寬

卓越的相位噪聲性能

集成MIMO和fading功能

信號與頻譜分析儀

主機(jī)頻率支持到90GHz

高達(dá)8.3GHz的分析帶寬

卓越的低相位噪聲和靈敏度

高動態(tài)范圍保證優(yōu)秀的EVM性能

我們來看看儀器的主界面，了解一下Wi-Fi測試的Setup：

※首先是SMW200A矢量信號發(fā)生器，用于產(chǎn)生Wi-Fi信號：

圖3 矢量信號發(fā)生器SMW200A測試SETUP

我們看到用戶界面可以在兩個(gè)信號通路（A和B）生成信號，在這里我們只激活了A通路，在該系列文章的第三部分我們會介紹關(guān)于雙通道MIMO情景的測試會用到B通路。UI中的框圖展示了信號發(fā)生器的不同階段，當(dāng)然這也是Wi-Fi信號產(chǎn)生的具體流程，包含基帶信號生成階段，可選的衰落模型和高斯白噪聲模塊，右邊是I/Q調(diào)制器可以支持IQ幅度相位調(diào)整和IQ信號輸出，然后是RF模塊做射頻域參數(shù)設(shè)置。射頻的頻率和信號幅度可以分別通過左右上角的界面進(jìn)行設(shè)置。主要是基帶部分需要選擇WLAN標(biāo)準(zhǔn)，發(fā)生器能夠生成各式不同標(biāo)準(zhǔn)，不同信號制式可以占用同一頻段，Wi-Fi7也是如此?；鶐K內(nèi)部還可以對信號的細(xì)節(jié)進(jìn)行進(jìn)一步的剖析設(shè)置，比如帶寬，數(shù)據(jù)內(nèi)容調(diào)制方案，PPDU幀結(jié)構(gòu)，符號時(shí)長保護(hù)間隔，信令模擬方案，多用戶等等。

※再來看下FSW信號與頻譜分析儀，用于分析Wi-Fi信號：

圖4 信號與頻譜分析儀FSW測試SETUP

我們選擇進(jìn)入WLAN選件，只需要設(shè)置想要分析的中心頻率和Wi-Fi信號制式，比如802.11be，剩余操作都會由自動檢測功能完成分析了。該功能自動匹配抓取時(shí)間和采樣率并對設(shè)定的信號參數(shù)進(jìn)行處理。在這里的左下角已經(jīng)生成了一個(gè)解調(diào)后得到的星座圖，可以看到是4096QAM，右側(cè)是EVM測試結(jié)果表格，而上面是信號的時(shí)域波形，描繪了信號在1ms時(shí)間內(nèi)的幅度變化，占空比信息。當(dāng)然，還有更多的功能比如幀結(jié)構(gòu)內(nèi)部的字段，細(xì)節(jié)解調(diào)信息，解碼信息等可以在Display Config功能內(nèi)部調(diào)用出來分窗口進(jìn)行顯示。

下面我們通過幾個(gè)典型的例子來看看真正的Wi-Fi7信號，把我們剛才介紹的一些知識點(diǎn)與實(shí)際應(yīng)用串聯(lián)起來，看一下如何生成與分析Wi-Fi信號，并讓大家對儀器的功能有一個(gè)初步的了解。

打孔頻譜發(fā)射模板（Punctured SEM）

根據(jù)以往的Wi-Fi標(biāo)準(zhǔn)，最顯然的是物理層的測量，比如下行的頻譜平坦度，頻譜模板，上行的靈敏度，信道抑制等。Wi-Fi7引入了新的320MHz頻譜模板，因?yàn)樵硐嗤@里我們不再贅述。前面我們介紹到了前導(dǎo)碼打孔技術(shù)，那么打孔的頻譜模板也應(yīng)運(yùn)而生，它為我們信道的配置提供了更多的可能性。

我們這里先用矢量信號發(fā)生器SMW發(fā)一個(gè)320MHz帶寬，MRU配置是3*996+484形式的Wi-Fi7信號，進(jìn)入信號發(fā)生器基帶模塊的802.11選件，在PPDU configuration中我們可以看到，通過定義MRU Index在位置4上得到一個(gè)缺口，也就是說這40MHz帶寬可以彈性分配一個(gè)獨(dú)立的數(shù)據(jù)包來允許更多的并行傳輸。當(dāng)然這個(gè)缺口位置是可以根據(jù)需要自定義修改的，總共支持1-7不同的位置，MRU Index等于0時(shí)表示不使用任何打孔。

圖5 Wi-Fi7信號PPDU配置

現(xiàn)在我們來看看信號與頻譜分析儀FSW，此時(shí)采用默認(rèn)的頻譜模式，注意頻譜本身，出現(xiàn)了一個(gè)對應(yīng)4號位置的40MHz缺口。在這里，因?yàn)榉蠀f(xié)議打孔頻譜的條件，就可以定義一個(gè)特殊的打孔頻譜發(fā)射模板來規(guī)定該信號的安全性，保證Wi-Fi信號不會相互影響。

圖6 Wi-Fi7信號打孔頻譜模板

為了進(jìn)一步觀察信號中的細(xì)節(jié)與解調(diào)信息，我們可以進(jìn)入WLAN模式來分析，主界面中顯示了信號的時(shí)域波形，星座圖，EVM及其他參數(shù)的指標(biāo)，初步展示物理層的信號質(zhì)量。

圖7 Wi-Fi7信號的解調(diào)

在這里我想很多朋友會問了，光有這些基礎(chǔ)的物理層參數(shù)好像還不夠吧？當(dāng)然，WLAN選件中為了表征信號的細(xì)節(jié)信息，我們需要在Display config里面把Signal Field拖入主界面，就能得到關(guān)于信號幀結(jié)構(gòu)中各個(gè)字段的具體描述了。Wi-Fi7信號的幀結(jié)構(gòu)包括傳統(tǒng)部分，為了與以前的Wi-Fi信號兼容，但更多的興趣集中在Wi-Fi7的新部分。比如EHT通用信號部分，提供標(biāo)準(zhǔn)自身相關(guān)信息，前導(dǎo)碼信息也與以前的Wi-Fi標(biāo)準(zhǔn)不同。U-SIG-1部分的B0-B2清楚表征了物理層版本號，后面幾個(gè)比特顯示帶寬為320MHz，包括上下行，BSS著色等信息，都可以和信號發(fā)生器中設(shè)置的參數(shù)一一對應(yīng)。整個(gè)320MHz帶寬的信號會分為幾個(gè)80MHz不同的數(shù)據(jù)包一一展示比特位，U-SIG-2部分的B3-B7可以看到打孔信息設(shè)置為4，表示前導(dǎo)碼的信令，和我們頻譜缺口位置也對應(yīng)上了，B9-B10還可以看到信令位的調(diào)制方式，可謂是信息量滿滿，對于Wi-Fi7研發(fā)和算法開發(fā)的用戶工程師來說測試變得簡單了許多。

圖8 Wi-Fi7信號字段分析

END

羅德與施瓦茨業(yè)務(wù)涵蓋測試測量、技術(shù)系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)與網(wǎng)絡(luò)安全，致力于打造一個(gè)更加安全、互聯(lián)的世界。成立90 年來，羅德與施瓦茨作為全球科技集團(tuán)，通過發(fā)展尖端技術(shù)，不斷突破技術(shù)界限。公司領(lǐng)先的產(chǎn)品和解決方案賦能眾多行業(yè)客戶，助其獲得數(shù)字技術(shù)領(lǐng)導(dǎo)力。羅德與施瓦茨總部位于德國慕尼黑，作為一家私有企業(yè)，公司在全球范圍內(nèi)獨(dú)立、長期、可持續(xù)地開展業(yè)務(wù)。