利用ACK應答測量WLAN接收機指標的方法介紹

在WLAN設備測試中，接收機測試是最耗時(shí)的測試項目。不僅是發(fā)射具有統計意義足夠數量的數據包需要一定的時(shí)間，而且下行信號播放完后還需要查詢(xún) DUT獲得誤包率（PER）結果。而IEEE標準中定義的接收應答（ACKowledgement）機制為接收機測試提供了另外一種更高效的方法。目前主 流的WLAN測試儀IQxel，不僅提供了優(yōu)異的性能和測試速度，而且在WLAN測試中引入了許多創(chuàng )新的特性。本文介紹的接收機ACK測試方法就是其中之 一。

　　1. IEEE802.11協(xié)議中ACK應答機制

　　WLAN信號在開(kāi)放空間中傳輸，容易受到各種干擾、頻率選擇性衰落、群時(shí)延等因素影響。為保證發(fā)送的數據包被接收機正確接收解調，IEEE 802.11e為基于802.11協(xié)議的WLAN體系添加了QoS特性。Wi-Fi組織為了保證不同WLAN廠(chǎng)商提供QoS的設備之間可以互通，定義了 WMM（Wi-Fi Multimedia，Wi-Fi多媒體）標準。WMM標準使WLAN網(wǎng)絡(luò )具備了提供QoS服務(wù)的能力。WMM通過(guò)將數據報文劃分為4個(gè)接入分類(lèi)（AC， access categories）隊列，高優(yōu)先級AC占用信道的機會(huì )高于低優(yōu)先級AC，從而能針對每類(lèi)報文提供不同級別的服務(wù)。

　　ACK應答機制是WLAN信號實(shí)現QoS的重要手段。當AP或STA收到一個(gè)數據幀，檢測FCS（frame check sequence，校驗序列）正確，并且發(fā)送的數據幀要求ACK應答時(shí)，AP或STA需要發(fā)送ACK應答信號。ACK策略有兩種：Normal ACK和No ACK。Normal ACK對每個(gè)發(fā)送的單播報文，接收者在成功接收后都發(fā)送一個(gè)ACK回應。No ACK在通信質(zhì)量較好，環(huán)境干擾較少的情況下，可以設置某一個(gè)優(yōu)先級的流不需要ACK報文回復進(jìn)行確認，以節省回復的ACK幀占用的信道資源。No ACK策略能有效提高傳輸效率，但也有可能造成丟包問(wèn)題。IEEE 802.11標準規定組播、廣播幀不回復ACK。有些對時(shí)延要求非常高的服務(wù)，采用No ACK策略或者Block Ack策略。在實(shí)驗室和生產(chǎn)線(xiàn)測試WLAN設備接收機指標時(shí)，我們通常采用的是Normal ACK的波形文件。數據包的交互過(guò)程如圖1所示。

　　圖1 Rx測試中Tester和DUT的交互

　　2. 通過(guò)統計ACK應答幀來(lái)計算PER

　　通過(guò)上面的介紹，讀者肯定會(huì )聯(lián)想到，WLAN設備接收機測試中可以在儀表端通過(guò)計數DUT回復的ACK幀直接得到誤包率PER。

　　絕大多數矢量信號源（VSG）無(wú)法實(shí)現這種功能，因為無(wú)法檢測DUT返回的ACK數據包。而IQxel通過(guò)專(zhuān)利的創(chuàng )新硬件設計，在播放測試射頻信號 時(shí)，也可以檢測返回的ACK數據包。不僅可以統計ACK數量，也可以報告ACK應答時(shí)間、功率等指標。接收機測試中，IQxel在播放完規定的數據包后， 就可以直接統計出DUT的誤包率。即節省了查詢(xún)DUT的時(shí)間，也不需要DUT的軟件支持。

　　3. IQxel RXPER測量方法

　　IQxel將ACK應答測試PER的方式命名為RXPER，并且提供了手動(dòng)和程序控制兩種方式實(shí)現。首先我們介紹手動(dòng)測量方法。

　　通過(guò)任意瀏覽器登錄IQxel操作界面并進(jìn)入WLAN測試界面后，可以在界面上部看到RXPER的按鈕。點(diǎn)擊后可以在VSG操作標簽下執行RXPER測試。測試步驟如下：

　　a. 首先選擇合適的波形文件（waveform），確保MAC地址和一些標識位（flag）的設置正確，儀表播放的波形文件能夠被DUT正確接收。

　　b. 點(diǎn)擊上傳按鈕（Upload），加載要播放的波形文件查看SIFS， ACK timeout等時(shí)間設置。不同數據速率的波形文件，這些設置參數是不一樣的。

　　c. 打開(kāi)VSA>Result標簽，將Power VS. Time圖標拖拽到結果顯示區域。在數據包發(fā)送結束的位置，可以看到MPS的時(shí)間，如下圖所示：

　　圖2 查看Rx測試波形文件數據幀持續時(shí)間

a. 將儀表VSG端口用射頻電纜連接到DUT測試接口。

　　b. 進(jìn)入VSG>Hardware標簽頁(yè)，單擊屏幕上方的RXPER。VSG Hardware標簽會(huì )變換到相應的RXPER測試設置。在屏幕左側’MPS RXPER Sweep Test’標簽框中，用戶(hù)可以選擇在單個(gè)功率點(diǎn)測試RXPER（Single），也可以選擇以設定的步進(jìn)掃描一定的功率范圍來(lái)測試多個(gè)功率點(diǎn)的 RXPER（Sweep）。我們首先選擇單功率點(diǎn)的Single進(jìn)行測試。在MPS Rx PER Settings的標簽框中設置如下參數：

　　圖3 RxPER測試結果（選擇FPC模式發(fā)射1000個(gè)數據包）

　　如果選擇Sweep的測試模式，參數設置類(lèi)似，可以在VSG>Results中拖拽顯示掃描的各個(gè)功率點(diǎn)RXPER Sweep Results的結果表格。

　　4. RxPER在測試軟件中的應用

　　為了方便用戶(hù)在程序開(kāi)發(fā)中實(shí)現RXPER功能，IQxel的控制接口函數庫IQmeasure中定義了RxPER測試的函數 LP_IQXEL_Fast_Per（）和LP_IQXEL_FastPer_SweepxPER（）。感興趣的讀者請聯(lián)系萊特波特工程師索要RXPER 測試的參考代碼。