如何簡化WiFi測試

如何簡化WiFi測試第一頁，共68頁。演講者簡介孫勇泰克科技（中國）有限公司分銷產(chǎn)品行業(yè)渠道開發(fā)經(jīng)理畢業(yè)于清華大學無線電系十幾年來一直從事測試儀器的研發(fā)與推廣工作泰克2001年杰出市場冠軍獎獲得者自2005年起一直從事泰克無線測試產(chǎn)品推廣工作，在無線電監(jiān)測集干擾測試領域卓有成就，著有《利用NetTek解決移動通信網(wǎng)絡干擾問題》發(fā)表于《中國無線電管理》成功推廣了泰克創(chuàng)新的MDO混合域分析儀現(xiàn)負責泰克RF產(chǎn)品的推廣工作第二頁，共68頁。內容WiFi市場發(fā)展趨勢WiFi客戶測試需求及面臨的挑戰(zhàn)泰克推出

802.11a/b/g/n/ac測試方案RSA306高性價比頻譜分析儀WiFi矢量信號分析軟件具有獨特的功能WiFi測試助手程序引導客戶快速進行WiFi預認證測試泰克射頻測試整體方案3第三頁，共68頁。WiFi市場發(fā)展趨勢4第四頁，共68頁。5當今世界乃是無線通信的世界2011年,超過10億個電子設備用于無線網(wǎng)絡

到2015年,將有20億個電子設備具有WiFi功能

55第五頁，共68頁。6無線無處不在

不僅僅在手機和PC中,現(xiàn)在已經(jīng)涉及到嵌入式系統(tǒng),機器到機器的對話中(M2M)嵌入式系統(tǒng)的設計必須考慮無線信號

射頻信號越加時變

帶寬的需求飛速增長

電磁干擾問題越加嚴重

競爭日趨激烈產(chǎn)品更新爭分奪秒

無線技術發(fā)展趨勢6第六頁，共68頁。

802.11Wi-Fi是最通用的無線接口

WLAN連接的需求增長迅猛

54%

嵌入式系統(tǒng)設計師表示其現(xiàn)有設計中包含最多的無線功能是Wi-Fi2012年超過25%

數(shù)字系統(tǒng)的設計缺陷，電源的開關以及噪聲問題都有可能影響WLAN的性能或WLAN

的干擾也可能影響數(shù)字系統(tǒng)

Source:UBMTech2013EmbeddedMarketStudy802.11ac帶寬達160MHz802.11ad等新標準正在討論，將應用更高頻段7第七頁，共68頁。Wi-Fi是Wi-FiAlliance（無線高保真）的簡稱，Wi-Fi聯(lián)盟是一家全球及非營利性的行業(yè)協(xié)會，擁有300多家成員企業(yè)，共同致力于推動無線局域網(wǎng)絡(WLANs)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。以增強移動無線、便攜、移動和家用設備的用戶體驗為目標，Wi-Fi聯(lián)盟一直致力于通過其測試和認證方案確?；贗EEE802.11標準的無線局域網(wǎng)產(chǎn)品的可互操作性。自2000年3月Wi-Fi聯(lián)盟開展此項認證以來，已經(jīng)有超過4000種產(chǎn)品獲得了Wi-FiCERTIFIED?指定認證標志，有力地推動了Wi-Fi產(chǎn)品和服務在消費者市場和企業(yè)市場兩方面的全面開展。什么是WiFi第八頁，共68頁。過去WLAN標準不斷完善，可運營可管理性穩(wěn)步增強802.11ac802.11adIEEE推出的第一代WLAN

標準

-2.4G頻段

-傳輸速率1M-11b2.4G頻段，傳輸速率提高到5.5M和11M-11a5.8G頻段傳輸速率提高到54M-傳輸速率提高到54M-2.4G頻段

-兼容11b-2.4G頻段和5.8G頻段

-傳輸速率提高到300M-兼容11a/11b/11g6G以下頻段和60G頻段傳輸速率不小于1Gbit/s協(xié)議正在制定和完善之中2012年第九頁，共68頁。802.11標準演進標準(已批準)頻段帶寬調制數(shù)據(jù)速率(bps)MIMO(bps)原始(1997)2.4GHzISM20MHzSC/DSSS1M,2Mb(1999)2.4GHzISM20MHzSC/CCKSC/PBCC(*)5.5M,11Ma(1999)5GHz20MHzMC/OFDM(64)6M-54Mg(2003)2.4GHzISM20MHzMC/OFDMSC/PBCC6M-54M22M,33Mn(2009)2.4ISM,5GHz20,40MHzMC/OFDM(64,128)7M-150M(每條傳送流)4x4(600M)ac(2014?)5GHz20,40,80,160,80+80MHzMC/OFDM(64,128,256,512)7M-867M(每條傳送流)8x8(6936M)ad(2012)60GHz2200MHzSCQAMSC+OFDM385M-4620M693M-6756M2.4GHz頻段=無需牌照(**)5GHzband=

無需牌照(**)動態(tài)選擇頻率，發(fā)送功率控制SC=單載波;MC=多載波DSSS=直序擴頻;2023/4/1610第十頁，共68頁。2.4GHz頻譜WLAN通道在所有相應的802.11標準中完全相同2.4GHz802.11標準規(guī)定22MHz帶寬和5MHz通道間隔(但標稱帶寬為20MHz)鄰道重疊及鄰道信號會相互干擾Wi-Fi通道1,6,11,或2,7,12,或3,8,13或4,9,14(如果允許)或5,10(允許時可能是14)可以作為集合一起使用。在默認狀態(tài)下通常把Wi-Fi路由器設置成通道6，通道1、6和11這個集合使用最廣泛由于IEEE802.11n40MHz獲得更高的數(shù)據(jù)吞吐量，這明顯降低了可以使用的通道數(shù)量2023/4/1611第十一頁，共68頁。5GHz頻譜大部分5GHz通道落在認可的無需牌照的頻段外面，因此有各種限制DFS=動態(tài)選擇頻率TPC=發(fā)送功率控制SRD=短距離設備25mW最大功率2023/4/1612第十二頁，共68頁。WLAN物理層基礎知識WLAN物理層采用TDMA協(xié)議包中包含：前置碼和包頭(PPDU)前置碼允許接收機獲得時間+頻率同步，估算通道特點，實現(xiàn)均衡包頭提供了與包配置有關的信息格式,數(shù)據(jù)速率,包長度,等等凈荷數(shù)據(jù)(如PSDU或MPDU…)傳送用戶的凈荷數(shù)據(jù)前置碼和包頭凈荷數(shù)據(jù)

PSDU或MPDUPPDU2023/4/1613第十三頁，共68頁。物理層-802.11b被調制信號一直以11M芯片/秒的速率形成“碼片”沒有指定Tx濾波，因此碼片是“方形”邊緣，頻響是Sin(x)/x發(fā)射機必須提供某種Tx濾波，以滿足SEM要求頻譜主波瓣帶寬在零信號之間為22MHz調制星座與BPSK或QPSK類似DSSS1M即“DBPSK”;DSSS2M即“DQPSK”;CCK星座圖看上去與QPSK類似理想的頻響是Sin(x)/x2023/4/1614第十四頁，共68頁。正交頻分復用(OFDM)OFDM~并行數(shù)據(jù)總線把寬帶通道分到N個等間隔的副載波中每個副載波以數(shù)字方式調制每個副載波上的數(shù)據(jù)速率相對較低導頻副載波承載已知數(shù)據(jù)碼型用于同步為什么采用OFDM?可以耐受多路徑效應更好的數(shù)據(jù)吞吐量802.11x不同修訂版中副載波數(shù)量不同調制深度改變數(shù)據(jù)速率多個副載波單個副載波IaxisQ-Axis01110010每個副載波QAM調制15第十五頁，共68頁。物理層-802.11a/g/j/p(OFDM)802.11a/g信號參數(shù)“a”、“j”和“p”部署在5GHz“g”部署在2.4GHz表中有20MHz值802.11j/p擁有10MHz和5MHz帶寬，因此頻率擴展?或?，時間擴展2倍或4倍凈荷(數(shù)據(jù))52個副載波,48個數(shù)據(jù)副載波+4個導頻副載波數(shù)據(jù)副載波采用BPSK、QPSK、16QAM或64QAM調制。在所有符號中相同導頻副載波(僅BPSK)用來跟蹤突發(fā)中的頻率/相位和幅度變化參數(shù)值副載波52(48個數(shù)據(jù)副載波+4個導頻副載波)副載波間隔312.5kHzFFT二元數(shù)64碼片速率20MHz(=64*312.5kHz)信號帶寬16.56MHz(=53*312.5kHz)保護間隔?Tsymb4.0us(=Tuseful*(1+?))2023/4/1616第十六頁，共68頁。物理層-802.11a/g/j/p(OFDM)2023/4/1617第十七頁，共68頁。物理層-802.11n(HT)標準物理層名稱是HT(高吞吐量)在2.4和5GHz部署“802.11a/gonsteroids”更多的副載波，更寬的帶寬，更高的容量選配數(shù)據(jù)符號短保護間隔(1/8)(吞吐量提高10%)高達4X4MIMO(相同帶寬中有4條傳送流)注：黑體數(shù)值表示與20MHza/g的差參數(shù)20MHz40MHz副載波56

(52d+4p)114(108d+6p)副載波間隔312.5kHz312.5kHzFFT二元數(shù)64128碼片速率20MHz40MHz信號帶寬17.81MHz36.56MHz保護間隔?,1/8

?,1/8Tsymb4.0,3.6us4.0,3.6us2023/4/1618第十八頁，共68頁。物理層-802.11n(HT)2023/4/1619第十九頁，共68頁。物理層-802.11ac(VHT)標準物理層名稱是VHT(超高吞吐量)僅部署在5GHz頻段中VHT基本上是簡化的HT(n)，但擴展到更寬的帶寬和更多的傳送流20/40/80/160MHz鄰接帶寬

選配80+80MHz帶寬模式，把160MHz容量劃分到兩個80MHz信號中，這兩個信號可以位于非鄰接的頻率范圍(通道)中高達8x8MIMO(8條傳送流位于相同的帶寬中)多用戶MIMO(MU-MIMO):使用MIMO編碼信號并發(fā)傳送到多個用戶參數(shù)20MHz*40MHz*80MHz**160MHz**副載波56(52d+4p)114(108d+6p)242(234d+8p)484(468d+16p)副載波間隔312.5kHz312.5kHz312.5kHz312.5kHzFFT二元數(shù)64128256512碼片速率20MHz40MHz80MHz160MHz信號帶寬17.81MHz36.56MHz76.56MHz156.56MHz保護間隔?,1/8?,1/8?,1/8?,1/8Tsymb4.0,3.6us4.0,3.6us4.0,3.6us4.0,3.6us*20/40MHz與HT類似**160MHz本質上是2x80MHz2023/4/1620第二十頁，共68頁。物理層-802.11ac(VHT)2023/4/1621第二十一頁，共68頁。WiFi客戶測試需求及面臨的挑戰(zhàn)22第二十二頁，共68頁。WLAN生態(tài)鏈:從芯片到終端芯片設計測試需求:高可靠性射頻一致性測試高動態(tài)范圍

寬帶寬

系統(tǒng)級調測RFIC設計客戶量幾百個射頻模塊設計客戶量幾千個射頻嵌入式系統(tǒng)設計客戶量幾萬個將射頻芯片集成到WLAN模塊測試需求:控制接口與射頻芯片協(xié)同性

射頻一致性測試集成

WLAN模塊到最終產(chǎn)品測試需求:天線的匹配性

雜散、諧波

上電、下電

最佳射頻性能最優(yōu)性價比23第二十三頁，共68頁。WLANRFIC和射頻模塊設計面臨的挑戰(zhàn)測試方案需符合高射頻指標

低EVM低SFDR寬實時帶寬

超強的實時性能

RFIC設計客戶量幾百個射頻模塊設計客戶量幾千個射頻嵌入式系統(tǒng)設計客戶量幾萬個最優(yōu)性價比最佳射頻性能24第二十四頁，共68頁。RFIC設計WLAN嵌入式系統(tǒng)和射頻模塊設計面臨的挑戰(zhàn)測試方案需符合寬帶WLAN測試

集成性能調測

需要跨域分析

最優(yōu)性價比

N合一系統(tǒng)價格合理

射頻嵌入式系統(tǒng)設計客戶量幾萬個射頻模塊設計客戶量幾百個客戶量幾千個最優(yōu)性價比最佳射頻性能25第二十五頁，共68頁。WLAN生態(tài)鏈:從芯片到終端芯片設計測試需求:高可靠性射頻一致性測試高動態(tài)范圍

寬帶寬

系統(tǒng)級調測RFIC設計客戶量幾百個射頻模塊設計客戶量幾千個射頻嵌入式系統(tǒng)設計客戶量幾萬個將射頻芯片集成到WLAN模塊測試需求:控制接口與射頻芯片協(xié)同性

射頻一致性測試集成

WLAN模塊到最終產(chǎn)品測試需求:天線的匹配性

雜散、諧波

上電、下電

最佳射頻性能最優(yōu)性價比沒有適合的測試方案26第二十六頁，共68頁。WiFi測試面臨的挑戰(zhàn)–射頻模塊的選擇及調測已經(jīng)預認證過的模塊大廠商的參考設計出廠前已預認證可以尋求技術支持成本高物理結構受限于參考設計非認證模塊成本低靈活性高對設計人員技術水平要求高需要測試儀器成本低、靈活性高27第二十七頁，共68頁。Wi-Fi標準發(fā)射機測量2023/4/1628第二十八頁，共68頁。發(fā)射機功率測量這些測試的目標是檢驗發(fā)送功率電平如果太低，會影響有噪聲的環(huán)境中的性能；如果太高，會影響電池續(xù)航時間，可能會出現(xiàn)干擾問題；另外，必須保持在每個國家法規(guī)規(guī)定的極限范圍內；功率變化可能會降低傳輸質量。發(fā)送功率

發(fā)送功率開關斜率2023/4/1629第二十九頁，共68頁。

發(fā)送頻譜測量802.1120MHz通道的IEEE802.11頻譜模板這些測量檢驗信號功率分布是否符合規(guī)范，是否滿足法規(guī)限制。此外，它們提供了與可能影響信號的常見失真類型有關的信息。SEM(頻譜輻射模板):通過需要對比的模板，規(guī)定了每項802.11標準允許的信號功率分布。發(fā)送中心頻率泄漏：DC偏置可能會影響上變頻器路徑中的某些發(fā)射機實現(xiàn)方案，通常會導致載波泄漏。這些泄漏在接收機中會表現(xiàn)為發(fā)送中心頻率中的能量，因此稱為發(fā)送中心頻率泄漏。頻譜平坦度是衡量所有頻段中功率偏差的指標。它保證功率均勻分布到整個通道中，這可能會受到輸出濾波器性能影響。2023/4/1630第三十頁，共68頁。發(fā)送頻率測量這些測試檢驗發(fā)射機的頻率精度，這一點至關重要，它保證了接收機能夠恢復其中包含的信息。此外，精密頻率精度使多用戶系統(tǒng)中的干擾達到最小。發(fā)送中心頻率容限：頻率誤差衡量參考振蕩器在發(fā)射機和預計載頻上生成的載頻之間的差異(未對準)。符號時鐘頻率容限：時鐘誤差是發(fā)射機和接收機上的采樣時鐘差異。IEEE要求應從相同的參考振蕩器中導出所有發(fā)送天線的發(fā)送中心頻率和符號時鐘頻率，因此時鐘誤差指標和發(fā)送中心頻率容限指標相同。2023/4/1631第三十一頁，共68頁。發(fā)送調制測量這些測試提供了與整個傳送鏈中可能影響信號質量的失真類型有關的信息常見的損毀類型包括I/Q增益和相位不匹配、符號時鐘錯誤、群時延、相噪和壓力星座圖表示數(shù)字調制方案調制的信號。EVM(誤差矢量幅度)用來衡量實際星座點距星座圖中理想的無差錯位置的偏差(單位為%RMS或dB)。也稱為發(fā)送星座誤差，RMS誤差在多個副載波、OFDM幀和包上進行平均。2023/4/1632第三十二頁，共68頁。泰克推出

802.11a/b/g/n/ac測試方案33第三十三頁，共68頁。泰克WLAN測試方案方案二：SignalVu-PC+MDO4000B1GHz帶寬，可分析802.11acRF指標高跨域分析有時域測試需求時性價比高方案三：RSA5000BDUTTektronixMDO4000BRx射頻電纜DUTRx

天線方案一：RSA306小巧價格低DPX實時頻譜40MHz分析帶寬僅802.11n以下34第三十四頁，共68頁。RSA5000B高端測試方案快速發(fā)現(xiàn)突發(fā)信號唯一具有掃描DPX,和密度觸發(fā)的實時頻譜儀應用領域chipset設計評估RF系統(tǒng)集成WLAN一致性測試頻譜管理EMI診斷及預認證

165MHz實時分析帶寬802.11最優(yōu)性價比測試EVM256QAM160MHz<-42dB

35第三十五頁，共68頁。RSA306高性價比頻譜分析儀36第三十六頁，共68頁。什么是RSA306高性價比頻譜分析儀

7.5in(190.5mm)5.0in(127mm)1.2in(30.5mm)USB3.0控制及電源N型RF輸入端10MHz參考輸入外部觸發(fā)輸入Kensington安全鎖37第三十七頁，共68頁。什么是RSA306高性價比頻譜分析儀

無需供電，隨身攜帶，高速測試，功能強大實時頻譜顯示多域同時刻矢量信號分析40M帶寬IQStreaming人民幣29900，6GHz頻譜儀–泰克的?。?8第三十八頁，共68頁。什么是RSA306高性價比頻譜分析儀

比頻譜儀更多的強大功能實時頻譜顯示矢量信號分析時變分析模擬調制分析數(shù)字調制分析脈沖分析音頻分析WLAN分析帶寬40MHz被分析信號的帶寬或頻率變化范圍非頻譜的頻率范圍39第三十九頁，共68頁。什么是RSA306高性價比頻譜分析儀

RFsignalanalysisinyourhands!觸手可及的頻譜分析40第四十頁，共68頁。什么是RSA306高性價比頻譜分析儀

-160dBm/HzDANL41第四十一頁，共68頁。什么是RSA306高性價比頻譜分析儀

快速雜散測試42第四十二頁，共68頁。什么是RSA306高性價比頻譜分析儀

完備的RF測試功能各種測試可同時進行43第四十三頁，共68頁。什么是RSA306高性價比頻譜分析儀

可自定義的頻譜模板測試44第四十四頁，共68頁。什么是RSA306高性價比頻譜分析儀

三維頻譜（瀑布圖）45第四十五頁，共68頁。什么是RSA306高性價比頻譜分析儀

音頻解調與錄音46第四十六頁，共68頁。RSA306軟件結構RSA300APIRSA300API.dllUSBDriverRSA300.sysUserAppSignalVu-PC.exe,etcStreamingDataDPXBitmapsandSpectrumsIQBlocksAudioDemodAudioOutDiskFile“Replay”14bADCSamplesInDataFrames112Msps40MHzBW“RSA300API.h”RSA300HAL(NotusedbySVPC)(BW≤40MHz)(BW≤40MHz)(32ksps)(≤224MB/s)“Live”2023/4/1647第四十七頁，共68頁。RSA306配件及PC要求RSA306Lab保護用機架框RSA306Transit手持包RSA306Case軟包PC要求USB3.0必須，RSA306需USB3.0供電Corei7CPU建議，DPX流暢的保障SSD建議SignalVu–PC軟件要求Window7或Windows864位必須有16GB以上硬盤空間48第四十八頁，共68頁。泰克在RF測試領域發(fā)展的創(chuàng)新歷程27系列頻譜儀WCA200實時頻譜儀MDO混合域分析儀1990年以前20002010RSA306便攜式實時頻譜儀WCA300實時頻譜分析儀掃頻頻譜儀廣播電視測量2014R&S及Advantest北美總代理與R&S聯(lián)合開發(fā)CMU200第一代實時頻譜儀移動通信測量第二代實時頻譜儀(FMT)移動通信測量YBT250干擾分析儀第一代便攜實時頻譜儀干擾及基站測試TSG4100A矢量信號源及射頻器件

RSA5KB實時頻譜儀RSA3K實時頻譜儀第三代實時頻譜儀(DPX一代)復雜電磁環(huán)境第五代實時頻譜儀(DPX三代)復雜電磁環(huán)境跨域分析無線無處不在高性價比RF測試低成本RF測試RSA6K實時頻譜儀第四代實時頻譜儀(DPX二代)復雜電磁環(huán)境H500便攜式實時頻譜儀便攜式實時頻譜儀DPX49第四十九頁，共68頁?；緬呙枵{諧頻譜分析儀傳統(tǒng)結構基于頻率范圍的多個調諧階段缺陷眾所周知不能在時間上相關多個事件多種型號，多種價位不能很好地處理寬帶(20-165MHz)脈沖RF信號2023/4/1650第五十頁，共68頁?；臼噶啃盘柗治鰞x整體性能較低–(更多的軟件驅動)多域相關?通常作為掃頻分析儀的選項提供RF性能受到解調帶寬影響視要求的信息帶寬，速度可能會慢得多解調帶寬越多=成本越高2023/4/1651第五十一頁，共68頁。掃描調諧與實時對比頻率頻率掃頻

分析儀實時分析儀

無縫捕獲時間2ms+18ms=20ms帶寬=165MHz40ms150MS/s1幀=5.8us11,680幀帶寬=36M2ms/掃描1000pts2ms18ms再跟蹤+處理時間5840幀2023/4/1652第五十二頁，共68頁。DPX視圖DigitalPhosphorDPX?實時頻譜顯示技術自由頻譜運行模式下短時間累積大量頻譜，重疊顯示，以色溫表示概率RSA5K臺式實時頻譜儀78412DFT/20ms相當于每秒390625DFT1秒內有一個DFT就可以100%發(fā)現(xiàn)相當于2.5us加上處理時間，100%POI指標為2.7usRSA306高性價比實時頻譜儀10000DFT/S相當于100us加上處理時間，100%POI指標125us

53第五十三頁，共68頁。實時頻譜顯示的應用1－提高發(fā)現(xiàn)偶發(fā)信號的概率54第五十四頁，共68頁。實時頻譜顯示的應用1－提高發(fā)現(xiàn)偶發(fā)信號的概率55第五十五頁，共68頁。實時頻譜顯示的應用2－區(qū)分同頻不同概率的信號只要同一跨度內疊加在一起的信號出現(xiàn)的概率不同，DPX?頻譜中就會顯現(xiàn)出多個不同顏色的信號56第五十六頁，共68頁。實時頻譜顯示的應用3－將動態(tài)信號變?yōu)殪o態(tài)時變信號經(jīng)DPX后，其顯示為靜態(tài)，便于定位、分析57第五十七頁，共68頁。實時頻譜顯示的應用3－將動態(tài)信號變?yōu)殪o態(tài)58第五十八頁，共68頁。泰克WiFi信號分析軟件–簡化WiFi測試的有力手段59第五十九頁，共68頁。WLAN小結=調制測量+解碼后的包字段內容Table22-23—AllowedrelativeEVMvs.constellationsize&codingrateMCSModulation

Codingrate

EVM(dB