OFDMA傳輸?shù)纳舷骆溌?，EVM以及如何克服測試難點

上篇文章中，我們介紹了OFDM 碼元時長，OFDMA 與OFDM的區(qū)別 ，以及資源單元。今天我們將介紹OFDMA傳輸?shù)纳舷骆溌?，EVM 以及如何克服測試難點。

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下行鏈路多用戶運行

當(dāng)下行鏈路向站點傳輸時，它采用的是高效多用戶物理協(xié)議數(shù)據(jù)單元 (HE MU PPDU) 數(shù)據(jù)包結(jié)構(gòu)。 在該數(shù)據(jù)包中，前導(dǎo)碼有一個字段叫做 SIG-B。SIG-B 字段包含了給各個站點的信息，它向站點下達(dá)有關(guān) RU 大小、頻率分配、調(diào)制 MCS、接入點分配的空間流數(shù)等指令。 通過對 SIG-B 字段進(jìn)行解碼，站點就可以知道在哪里針對分配的 RU 來調(diào)諧接收器。 除了多個 RU 間共享頻譜帶來的復(fù)雜性外，AP 還必須能夠調(diào)整其發(fā)射功率，以補(bǔ)償客戶端接收器的信號電平。 在同一信號傳輸中，AP 可以將其信號增強(qiáng)最多 6dB，以補(bǔ)償?shù)阶钸h(yuǎn)站點的路徑損耗。 反之，如果站點距離很近，那么也可以將功率降低 6dB。 總的來說，在同一信號傳輸中，RU 之間的功率差異可以達(dá)到 12dB。

正如大家所看到的，OFDMA 生成了大量基于 RU 大小、分配和功率電平的排列組合，由于這些排列組合具有不同的 EVM 和頻譜性能，因此需要進(jìn)行驗證以確保發(fā)射器和接收器的性能合乎標(biāo)準(zhǔn)。 此外，設(shè)備需要具有較寬的動態(tài)范圍和優(yōu)異的 EVM 性能，因為在同一信號傳輸中，RU 功率電平之間可能會有高達(dá) 12dB 的功率差異。 這些都是 Wi-Fi 6 的新要求。

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上行鏈路多用戶運行

上行鏈路多用戶與下行鏈路運行相比更加復(fù)雜。 因為在上行鏈路中，流量需要從多個站點同步傳送到 AP。 AP 承擔(dān)上行鏈路 OFDMA 或上行鏈路 MIMO 運行及其傳輸?shù)膮f(xié)調(diào)作用。 首先，它向所有即將參與傳輸?shù)恼军c發(fā)送一個觸發(fā)幀。 然后，這些站點在各自 RU 上響應(yīng)該觸發(fā)幀進(jìn)行同步發(fā)射。 客戶端站點必須基于觸發(fā)幀調(diào)整其時序、頻率以及功率電平來參與此傳輸。 AP 和客戶端之間的同步精度極為關(guān)鍵，因為假設(shè)參與的一方發(fā)生故障或單個站點表現(xiàn)未及預(yù)期，那么就會降低共享同一傳輸?shù)乃衅渌脩舻男阅堋?這對 AX 來說非常重要，因此，標(biāo)準(zhǔn)中特別針對此同步制定了全新要求。 客戶端之間開始的傳輸間隔在正負(fù) 400 納秒。 當(dāng)客戶端接收到觸發(fā)幀之后，它們將有 16 微秒幀間間隔加減 400 納秒的時間，沿上行鏈路方向發(fā)送流量。 針對頻率同步，為了防止同步發(fā)射的客戶端彼此形成干擾，站點需要對載波頻率偏移進(jìn)行預(yù)補(bǔ)償。 每個站點都要根據(jù)從 AP 接收到的觸發(fā)幀來調(diào)整自己的載波頻率。 經(jīng)過補(bǔ)償后，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定殘余載波頻率偏移 (CFO) 必須小于 350 Hz。 在 AP 功率方面，也要求各站點提高或降低其發(fā)射功率，以均衡 AP 從所有上行鏈路站點接收的功率。 這有利于確保距離 AP 較近的站點不會淹沒那些遠(yuǎn)距離站點。 AX 標(biāo)準(zhǔn)要求站點調(diào)整功率的精度為正負(fù) 3 dB。 在站點側(cè)，需要以 3 dB 精度準(zhǔn)確測量接收信號強(qiáng)度指示 (RSSI)，以確保測量出站點和 AP 之間的正確路徑損耗。

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未使用子載波 EVM

OFDMA 帶來的另一個概念是未使用子載波 EVM。 這是 Wi-Fi 6 中引入的一個新指標(biāo)。 正如前文所述，當(dāng)站點需要在其分配到的 RU 上同步進(jìn)行上行鏈路方向的傳輸時，非常重要的一點是其發(fā)射不要溢出到其他 RU 上。 否則就會降低其他用戶的系統(tǒng)容量。 因此，為了評估站點性能，AX 標(biāo)準(zhǔn)引入了一個全新指標(biāo)，即未使用子載波 EVM，用來測量站點產(chǎn)生的帶內(nèi)雜散。 加之過去的帶外雜散，就可以測量站點在其相鄰 RU 中的雜散。 這個指標(biāo)測量的是小型 RU（即構(gòu)成整個信道帶寬且未使用的 26 個子載波 RU）的 EVM 底噪。 所以，測量的是未使用子載波 EVM，已使用的則予以忽略。 對此，可以使用常規(guī) EVM 指標(biāo)來衡量性能。

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上行鏈路多用戶傳輸?shù)臏y試

對于上行鏈路多用戶傳輸?shù)臏y試，其驗證是 11ax 測試最具挑戰(zhàn)性的領(lǐng)域之一。測試儀需要兼具信號生成和信號分析功能。

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為此需要協(xié)調(diào)運行一個測試序列，提供用于定時的納秒級精度測量，以保證上行鏈路傳輸?shù)?400 納秒精度。

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此外，還需要為諸如 CFO、已使用 RU EVM 以及未使用子載波 EVM 的傳輸提供全套參數(shù)測量。

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當(dāng)對接入點設(shè)計進(jìn)行測試時，測試儀會模擬一個站點，對接收到的觸發(fā)幀信息進(jìn)行解碼，以生成具有正確 RU 分配的基于觸發(fā)的 PPDU，然后還需要根據(jù) AP 的要求實時調(diào)整發(fā)射功率。 因為它需要以納秒級精度對 AP 進(jìn)行響應(yīng)。 當(dāng)測試客戶端站點時，測試儀會模擬一個 AP。 它生成一個觸發(fā)幀，然后我們會用信號分析功能來測量響應(yīng)。 它測量的是站點本身產(chǎn)生的基于觸發(fā)的 PPDU。 因此，需要測量客戶端傳輸?shù)臅r序、頻率、功率精度，以確保其符合 11ax 標(biāo)準(zhǔn)要求和 RU 外泄要求。

總的來說，與前幾代 Wi-Fi 相比，Wi-Fi 6 的測試序列需要更高的測試復(fù)雜性。 在 LitePoint，我們已經(jīng)實現(xiàn)了該解決方案的自動化。 可大大簡化相關(guān)流程。

總結(jié)

除了歷代 Wi-Fi 都會涉及到的傳統(tǒng)發(fā)射器和接收器指標(biāo)測試之外，11ax 還特有一系列全新測試領(lǐng)域。 首先，這是第一個涵蓋全部三個 Wi-Fi 頻段（即 2.4、5 和 6 GHz 頻段）的標(biāo)準(zhǔn)。 如果您計劃發(fā)布 Wi-Fi 6e 設(shè)備，所有驗證都將包括這些頻段的頻率。 此外，很多設(shè)備會支持同步雙頻運行，這同樣需要驗證。

在調(diào)制方面，標(biāo)準(zhǔn)中引入了 1024QAM。 我們談到它對 EVM 的要求更為嚴(yán)格。 而更小子載波間隔的引入也要求設(shè)備具有更高的頻率精度。 Wi-Fi 的根本性變化是 OFDMA，它需要全面徹底的驗證。 您需要驗證大量 RU 組合，包括功率提升模式，在同一信號傳輸內(nèi)，RU 間的傳輸功率變化可能高達(dá) 12 dB。 最具挑戰(zhàn)性的部分是基于觸發(fā)的測試來驗證正確的上行鏈路，上行鏈路多用戶運行以及用于已使用子載波和未使用子載波 EVM 的全新指標(biāo)，確保不產(chǎn)生 RU 外泄。

最后需要提及的是 MU-MIMO 測試，標(biāo)準(zhǔn)在上下行鏈路 MU-MIMO 運行中支持多達(dá) 8 個 MIMO 流。 上行鏈路 MU-MIMO 是 Wi-Fi 6 的一項新功能，尚未被所有設(shè)備支持。 它將成為 Wi-Fi 6 第 2 版設(shè)備的一項功能。

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LitePoint為全球最具創(chuàng)新力的無線設(shè)備制造商提供無線測試解決方案和服務(wù)，幫助他們確保其產(chǎn)品能夠滿足當(dāng)今高標(biāo)準(zhǔn)的消費者需求。LitePoint是無線測試領(lǐng)域的領(lǐng)先創(chuàng)新企業(yè)，其產(chǎn)品開箱即用，可用于測試全球范圍內(nèi)最廣泛使用的無線芯片組。LitePoint與智能手機(jī)、平板電腦、個人電腦、無線接入點和芯片組的領(lǐng)先制造商合作。LitePoint也在新興互聯(lián)設(shè)備（物聯(lián)網(wǎng)）測試領(lǐng)域處于前沿。LitePoint總部位于加利福尼亞州硅谷，并在全球設(shè)有辦事處，是測試和工業(yè)應(yīng)用自動化設(shè)備領(lǐng)先供應(yīng)商泰瑞達(dá) (Teradyne)（納斯達(dá)克股票代碼：TER）的全資子公司。泰瑞達(dá) 2019 年營收為 23 億美元，其目前在全球范圍內(nèi)擁有 5,500 名員工。如需了解更多信息，請訪問 teradyne.com。Teradyne 是泰瑞達(dá)公司在美國和其他國家/地區(qū)的注冊商標(biāo)。

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