广告

如何避免802.11ax设计验证测试中的 3 个常见难题?

时间:2018-09-21 作者:Yuka Muto,LitePoint产品经理 阅读:
在本文中,我们探讨了802.11ax DVT测试中常见的三个难题。全新测试方案与802.11ac相比更加复杂,测试用例排列组合增多和测试时间增加,以及需要更高级的测试分析工具。若要切实准备好迎接新一代Wi-Fi标准,设备制造商必须了解并采用适合其802.11ax设备的全新测试方法,使用自动化测试软件快速、高效地创建测试流程,并提前选择智能数据分析工具来提高工程设计生产力。

802.11ax作为下一代Wi-Fi标准有望大幅提升整体网络容量,尤其是在校园、机场、咖啡厅、公寓大楼和体育馆等人员密集的城市环境。

802.11ax的侧重点并不一定是提升各个Wi-Fi设备的速度,而是优化所有设备的数据吞吐量。在2018年,正有越来越多的802.11ax芯片组开始投入市场,Wi-Fi设备制造商需要迅速采用这种芯片组并对其新的802.11ax设备进行验证。

从802.11n和802.11ac等以往的802.11标准向802.11ax过渡的过程中,新增了多项需要全面测试的新技术和性能要求。但是,在设计此类测试方案时,面临诸多挑战。

难题1:802.11ac和802.11ax之间的重大变化

设计验证测试(DVT)第一个常见难题是低估802.11ac和802.11ax之间的巨大变化。802.11ax将正交频分多址接入(OFDMA)技术引入了Wi-Fi。虽然OFDMA基于正交频分复用(OFDM)技术构建,但OFDMA及其后续技术层带来了一组全新的测试要求,这些要求与OFDM不兼容,而OFDM恰好又是先前Wi-Fi标准的基础。

EETC_1809_TM_P1.PNG
图1:802.11ax技术层和主要测试覆盖范围。

对于OFDM技术而言,特定的时间段内所有子载波共用一个信道,因此接入点(AP)在某一时刻只为一个用户(也称为基站,STA)服务。OFDMA支持在相同的信道带宽中复用多个用户。最小的子信道称为资源单元(RU),而AP可以动态分配RU,从而高效地为其网络中的所有用户服务。例如,与正在浏览静态网页的用户相比,正在传输高清视频的用户可以占用更多子信道,从而获得更大的RU。这种高效的频谱使用方式能够提升整体网络容量。

误差向量幅度(EVM)是测试Wi-Fi设备时用于检测各种传输质量缺陷的关键指标。1024QAM调制现已成为802.11ax的要求之一,与802.11ac中-32dB的EVM要求相比,该标准针对最高数据传输速率指定的EVM要求为-35dB。为满足这种新的、更为严格的EVM要求,测试仪器的相位噪声必须低于802.11ac测试所用仪器的相位噪声。

为使OFDMA无缝工作,用户需要能够同时共用同一信道,而不会过分干扰其他用户。面临的挑战之一是,用户与AP的距离各不相同,因此基站接收的功率水平可能存在明显差异。

因此,AP必须能够提高或降低子信道的功率,为多位用户补偿不同的路径损耗。同样,各用户或基站必须能够调节自己的功率,从而保证不会将共用同一信道的其他用户淹没。

若要精确控制功率从而最大程度地提高覆盖范围与吞吐量,接收信号强度指示(RSSI)精度也至关重要。根据精度,可将基站设备分为A类或B类,精度较高的设备(A 类)可以在AP分配信道时获得优先权。

测试各RU的EVM是802.11ax中的一项新要求。对于上行链路信号,各RU的EVM必须足够小,以便AP能够正确地解调信号。信号衰减也会干扰其他用户,导致数据吞吐量降低。

对于下行链路信号,必须对各基站专用子信道的EVM进行测量。根据AP和基站之间的距离,各子信道的功率水平可能存在明显差异。若要将AP作为待测设备(DUT)在DVT测试中进行全面测试,必须在基站距离不同的多种情况下测量子信道EVM。
由于数字预失真技术将得以广泛应用,描述EVM相对于功率的特性在802.11ax中也十分重要。若要确保性能适当,务必要在某一功率范围内测量EVM,而不仅仅在某一功率水平测量。

多个STA同时共用来自相同AP的子信道时,AP的作用需要与基站或管弦乐团的指挥类似,负责协调来自STA的上行链路传输。为此,AP会向其所有用户传输一个下行链路控制帧(称为触发帧)。触发帧向各用户请求上行链路响应,这称为高效触发PLCP协议数据单元(HE-TRIG PPDU)。

AP接收到用户响应后,会将确认(ACK)包发回用户。为确保基站发出的包可以同时到达AP,AP要求各基站的时钟与AP时钟同步。载波频率偏移(CFO)和时序误差较大时会造成用户之间相互干扰,进而降低网络容量。

基于触发的测试可以对基站或AP进行测试。测试仪可以模拟任一机制,即在测试基站时可以用作AP,而在测试AP时可以用作基站。用作AP时,测试仪需要模拟与基站DUT的实时通信,验证可以在400ns的短帧间间隔(SIFS)内传输,并在350Hz范围内与AP时钟同步。

EETC_1809_TM_P2.PNG
图2:TBT(基于触发的测试示例):测试 AP

测试AP时,测试仪必须能够模拟接近于技术规范临界值的基站。通过引入减损,测试工程师可以对AP DUT进行压力测试,以验证其实际性能。测试工程师可以更改频率偏移,和/或多个基站之间的时序与功率差异,从而对AP执行严格测试,并找出减损与AP行为之间的关联。

难题2:802.11ax设备需要更多测试组合

与前几代Wi-Fi测试相比,802.11ax DVT测试需要更多的测试组合。DVT试验需要覆盖2.4GHz和5GHz频率范围。为研究减损产生的影响,需要使各个用户的频率偏移、功率水平和时序偏移多样化。将这些排列与数百种RU尺寸与分配组合相结合,再加上多达八个MIMO流,我们可以预见,与802.11ac DVT测试相比,测试计划资源与测试时间都会大幅增加。

EETC_1809_TM_P3.PNG
图3:多用户OFDMA信号示例。

802.11ax是一项崭新的技术,各种可用功能仍在不断演化。芯片组公司正持续更新其固件以实现和改进802.11ax功能,而设备公司需要迅速适应这些变化并对其设备执行回归测试。这有助于在早期阶段发现偏差,从而降低总体风险。

由于测试的计划和执行日益频繁,并且大量的测试用例排列引入802.11ax,DVT测试工程师目前正在开发规模更大、更加复杂的测试试验。802.11ax DVT的另一个难题是,在时间有限的情况下构建这些试验相当复杂。

现在,DVT测试需要更加系统的方法而不是简单的手动测试。需要采用相同的测试方法重复进行试验,并且必须以相同的方式对结果进行对比。无论测试工程师自己编写自动测试程序还是依赖第三方软件,都必须使用自动化测试软件方案来构建测试试验,从而简化大型DVT试验的构建工作。

EETC_1809_TM_P4.PNG

难题3:802.11ax测试产生大量数据

在使用无数测试参数组合多次执行大量测试时,测试工程师最终必然会获得大量原始数据。研究大量数据时,以有意义的图表形式对数据进行可视化是最清晰的一种方式,因此大多数测试工程师都会使用能够通过原始数据创建图表的工具。

图表可以帮助测试工程师深入了解设备性能,从而有助于他们对设计进行调整,并在下一个DVT试验周期中做出微调。但是,使用一般电子表格分析802.11ax数据时,数据管理和数据操作往往会消耗更多的时间和精力,留给实际测试工程设计的时间就会变短。

考虑到测试次数、测试周期不断增加以及要求不断变化,测试工程师需要快速整理大量数据并创建图表,揭示富有意义的发展趋势和硬件或软件中存在的严重问题。

为高效分析802.11ax数据,需要采用更高级的数据分析工具,而不是一般的电子表格。无论测试工程师自己编写数据分析工具还是依赖第三方分析工具,在选择数据分析工具时,务必遵从以下三项标准:

1. 快速实现数据可视化,
2. 通过实现周期性任务(例如创建报告)的自动化充分利用工程设计资源,以及
3. 灵活适应不断变化的测试配置和参数。

借助适当的分析工具,测试工程师将能够快速实现数据可视化并深入了解设备性能。

避开802.11ax DVT测试难题

在本文中,我们探讨了802.11ax DVT测试中常见的三个难题。全新测试方案与802.11ac相比更加复杂,测试用例排列组合增多和测试时间增加,以及需要更高级的测试分析工具。若要切实准备好迎接新一代Wi-Fi标准,设备制造商必须了解并采用适合其802.11ax设备的全新测试方法,使用自动化测试软件快速、高效地创建测试流程,并提前选择智能数据分析工具来提高工程设计生产力。

802.11ax有望在用户密集环境中大幅提升整体网络容量,并带来备受期待的优化数据吞吐量。人们对802.11ax寄予厚望,因此将产品快速推向市场的压力也非常大。但是,若针对这些变化提前做好计划,设备制造商就可以确保802.11ax设备性能能够满足客户的预期。

关于作者
Yuka Muto是LitePoint的产品经理,负责该公司的Wi-Fi和其他连接测试产品,拥有深厚的RF测试工程背景。加入产品营销团队之前,她曾担任RF测试工程师和现场应用工程师,开发用于各种生产线的自动RF测试解决方案并提供相关支持。Yuka毕业于密歇根大学,拥有电气工程理学学士和理学硕士学位。

本文为EET电子工程专辑 原创文章,禁止转载。请尊重知识产权,违者本司保留追究责任的权利。
广告
相关新闻
广告
广告
广告
广告