采用先进射频技术,802.11ax频谱效率大步提升
1024-QAM的相关支持。此外,子载波之间的间隔只有78.125kHz。这意味着802.11ax装置需要相位噪声效能更出色的振荡器,以及线性能力更优异的射频前端。而量测待测物(DUT)动作的测试仪器则会要求其EVM噪声水平应远低于DUT。
表3列出了802.11ax兼容装置所应符合的EVM等级。
国家仪器(National Instruments, NI)的WLAN测试系统将射频向量讯号收发器(VST)和NI WLAN Measurement Suite合而为一,以支持802.11ax讯号的产生和分析。该软件可支持自二元相位键移(MCS0)至1024-QAM(MCS10与 MCS11)之间的波形。此外,NI的VST硬件可持续提供同级最佳的EVM准位量测,以满足射频特性参数描述和生产作业需求。
绝对与相对频率错误
OFDMA系统对频率和频率偏移有着极高的磁化率。因此,802.11ax多使用者OFDMA效能需要极为密切的频率同步化和频率偏移修正。此要求将确保所有STA都能在所配置的子频道中运作,并将频谱泄漏的情况减至最低。此外,这项严格的时序需求也可确保所有STA都将同时进行传输,以响应AP的MU触发讯框。
以4G LTE系统来说,基地台会利用GPS授时频率来同步所有相关装置。然而,802.11ax AP不仅与这项优势无缘,还需要使用内建的振荡器充当维护系统同步化的参考依据。之后,STA会自AP的触发讯框撷取偏移信息,并据此调整内部的频率和频率参考。
802.11ax装置的频率和频率偏移测试将涉及下列测试:
.绝对频率错误:DUT会传送802.11ax讯框,而测试仪器则会使用标准参考来量测频率和频率偏移。结果将与目前802.11ac规格的所述数据相似,限制约为±20ppm。
.相对频率错误:这将测试不属于AP的STA参与上链多用户传输以链接AP频率的能力。测试程序包含两个步骤。首先,测试仪器会将触发框架传送给DUT。
DUT将依照取自于触发讯框的频率和频率信息进行自适应。接着,DUT会使用已修正频率的框架做出回应,而测试仪器则会量测这些框架的频率错误。在载波频率偏移和时序补偿完成后,这些限制将密切维持在相对于AP触发讯框仅不到 350 Hz和±0.4微秒的程度(图12)。
图12 相对频率错误量测的设定
STA功率控制
与降低频率和频率错误需求一样,AP于上链多使用者传输期间接收的功率,不应出现多个使用者之间功率差异过大的情况。因此,AP必须控制每个独立STA的传输功率。AP可以使用触发讯框,并于当中包含各STA的传输功率信息。开发人员只需使用与频率错误测试相似的两步骤程序,即可完成这项功能的测试。
存取点接收器灵敏度
鉴于AP会充作频率和频率参考之用,测试802.11ax AP的接收器灵敏度成为一大挑战。正因如此,测试仪器需要在传送封包至AP之前锁定AP,以利封包错误率灵敏度测试的进行。
在传送触发讯框以启动AP之后,测试仪器会配合AP调整自身的频率和频率,然后透过使用预期设定的封包(数量已预先定义)回应AP DUT。
802.11ax采用的相对频率错误限制相当严格,这也正是难题所在。测试仪器需要自AP传送的触发讯框撷取极为精确的频率和频率信息。仪器可能需要针对多个触发框架执行这项计算,以确保频率和频率同步化顺畅无碍。因此,这项程序可能会大幅延误测试程序的进度。
若要加快测试程序的脚步,其中一个可行的解决方案便是让AP汇出其频率参考,好让测试设备能据此锁定自身频率。如此即可跳过根据触发讯框进行的初期同步化程序,并缩短AP接收器灵敏度测试的所需时间。
上链带内散射
在STA以MU-OFDMA模式运作期间,它们会使用由AP决定的RU配置来上传数据至AP。也就是说,STA只会使用通道的一部分。802.11ax标准可能会指定上链带内散射测试,以描述和量测在传输器只使用部分频率配置期间所发生的散射(图13)。
图13 潜在上链带内散射测试屏蔽
多使用者和更高阶次的MIMO
若在MIMO作业中使用多达8个天线测试802.11ax装置,其结果可能会与个别及连续测试每个讯号链大不相同。举例来说,来自各个天线的讯号可能会对彼此造成负面干扰,并影响到功率和EVM效能,进而对传输率带来负面且显著的影响。
测试仪器需要支持每个讯号链的局部振荡器亚毫微秒同步化,以确保多个通道的相位微调和MIMO效能不会发生问题。NI的测试解决方案是以NI VST为基础所建置而成,采用了专利的软硬件技术,可提供灵活、大规模的MIMO设定,搭配使用多达8个、16个甚或64个同步通道。
备妥量测仪器 因应802.11ax新挑战
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