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?；顒哟蠖家蕾囉跓o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 調制等新特性的出現(xiàn)，在合規(guī)方面，802.11be 的信號質量也將面臨巨大挑戰(zhàn)。

  讓我們以 4096 QAM 調制為例。802.11be 的 QAM 調制比上一代 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 解調測量中的相位噪聲。這一方法可用于評估信號質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果示例

  該軟件還可以協(xié)助新的 MIMO 合規(guī)測試，例如調制質量測量，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 結果(圖表 A)與單個接收機 EVM 結果(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)是人們日常生活不可或缺的一部分。

  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品頁面：是德科技 PathWave 89600 矢量信號分析軟件(VSA)軟件。

  關于是德科技

  是德科技(NYSE：KEYS)啟迪并賦能創(chuàng)新者，助力他們將改變世界的技術帶入生活。作為一家標準普爾 500 指數(shù)公司，我們提供先進的設計、仿真和測試解決方案，旨在幫助工程師在整個產品生命周期中更快地完成開發(fā)和部署，同時控制好風險。我們的客戶遍及全球通信、工業(yè)自動化、航空航天與國防、汽車、半導體和通用電子等市場。我們與客戶攜手，加速創(chuàng)新，創(chuàng)造一個安全互聯(lián)的世界。了解更多信息，請訪問是德科技官網(wǎng) www.keysight.com。

  更多新聞，請登錄是德科技新聞中心：www.keysight.com/go/news?；蛘邟呙枋堑驴萍脊俜轿⑿哦S碼，了解更多詳情：