Wifi射頻接收性能的測試方法

2.5、MAC幀格式

MAC幀格式中有4個(gè)地址字段，這些字段用于指示基本服務(wù)集標識(BSSID)、目的地址(DA)、源地址(SA)、發(fā)送站地址(TA)和接收站地址(RA)。某些幀可能不包括某些地址字段。其中數據幀的地址字段內容取決于去往DS和來(lái)自DS的2個(gè)字段的值，見(jiàn)表2。

序列控制字段：長(cháng)度為16bit，由序列號和分段號2個(gè)字段構成。其中12bit的序列號用來(lái)指示MSDU或MMPDU的序列編號。STA發(fā)送的每個(gè)MSDU或MMPDU被分配1個(gè)序列編號，隨著(zhù)每個(gè)MSDU或MMPDU的出現而以1遞增。MSDU或MMPDU每個(gè)分段的序列號相同，當MSDU、MMPDU或其分段重傳時(shí)，序列號保持不變。4bit長(cháng)的分段號則用于指示MSDU或MMPDU的分段編號。當MSDU或MMPDU僅有1個(gè)分段時(shí)，分段編號為0；當MSDU或MMPDU有多個(gè)分段時(shí)，其第1個(gè)分段的分段編號為0，其后的分段編號以1遞增，所有重傳分段的分段編號保持不變。

FCS字段為32bit的CRC，它由MAC頭和幀全部字段計算得到。

3、不同芯片的幀結構分析

以常見(jiàn)的Agere芯片組為例[8]，用無(wú)線(xiàn)網(wǎng)卡在測試板下抓拍的由AgereGoldUnit發(fā)出的幀結構，見(jiàn)圖5.

幀的類(lèi)型和子類(lèi)型為“010000”，對照表1可以得出此幀為單純的數據幀。其去往DS和來(lái)自DS均為0，由對照表2可以得出其地址1為DA，地址2為SA，地址3為BSSID。這里DA為“FFFFFFFFFFFF”，即廣播幀；SA為芯片的MAC地址。在序列控制字段中，分段號為0，說(shuō)明此MSDU沒(méi)有分段；而比較相鄰的2個(gè)幀，可以看出幀的序列號是以1遞增的，而2個(gè)幀之間的時(shí)間間隔約為20ms。

由于現在的信號源只能對一定格式的幀進(jìn)行循環(huán)發(fā)送，無(wú)法使每幀的序列號遞增，所以只有在接收程序中屏蔽掉對幀序號進(jìn)行驗證的功能。若幀間空閑時(shí)間過(guò)小，則芯片未能完成CRC校驗，從而導致誤幀率計算錯誤，所以還必須將幀間的間隔時(shí)間設置成20ms。最后，再將幀格式設置成數據幀，這樣便能在接收性能測試時(shí)，使信號源發(fā)出的幀能夠滿(mǎn)足Agere芯片的要求。

在Philips的BGW200芯片組中，用同樣的方法可以發(fā)現：幀的格式為數據幀，而且數據區的前10個(gè)字節是在61～7A間進(jìn)行循環(huán)，數據區的其他字節均為09。對于這種幀結構要求，首先對幀的數據區進(jìn)行編程，使其滿(mǎn)足芯片要求，然后將幀的類(lèi)型設置成數據幀，并使信號源循環(huán)發(fā)送這26個(gè)幀，這樣便能滿(mǎn)足測試Philips芯片的接收性能時(shí)對幀格式的要求。

4、發(fā)送恒定幀數的實(shí)現

由于在接收指標的測試時(shí)，是以8%的誤幀率進(jìn)行判決的，所以權衡了測試時(shí)間和測試精度后，決定讓信號源每次發(fā)送1000個(gè)幀。當DUT解調出的正確幀大于920時(shí)，則認為滿(mǎn)足接收指標。

4.1、產(chǎn)生1000個(gè)幀的方法

1)通過(guò)GPIB卡來(lái)控制儀器射頻的開(kāi)關(guān)時(shí)間，從而實(shí)現1000個(gè)幀的發(fā)送；
2)通過(guò)儀器自帶的ListMode來(lái)發(fā)送1000個(gè)幀；
3)通過(guò)將波形文件生成波形序列，從而讓儀器在觸發(fā)下發(fā)送1000個(gè)幀。

在11Mbit/s下，每幀的發(fā)送時(shí)間約為1ms，所以若采用第1種方法，精度不是很高，不能?chē)栏癜l(fā)出1000個(gè)幀；第2種方法同樣是控制儀器的發(fā)送時(shí)間，惟一區別就是在儀器自帶的listmode中設置發(fā)送時(shí)間，使其精度大大提高，時(shí)間精度可以達到μs級。不足的是，采用這種方法時(shí)，若導入不同的波形文件，則必須對listmode下的時(shí)間進(jìn)行校準，而且在信道切換和功率變化時(shí)，均要重新編輯list，大大增加了測試的工作量；第3種方法則是由儀器在觸發(fā)模式下精確控制發(fā)幀數目。采用這種方法時(shí)，儀器并沒(méi)有立刻對傳遞過(guò)來(lái)的I/Q波形文件進(jìn)行操作，而是根據用戶(hù)所需的發(fā)幀數，先將波形文件轉換成1個(gè)波形序列，然后再對這個(gè)波形序列進(jìn)行調制，從而嚴格地保證了發(fā)幀數。相比第2種方法，第3種方法免去了信道切換和功率變化時(shí)編輯list的工作，提高了測試效率，也是現在實(shí)驗室中普遍采用的測試方法。

4.2、第3種方法發(fā)送1000個(gè)幀的實(shí)現步驟

在A(yíng)gilentE4438C上用第3種方法發(fā)送1000個(gè)幀的實(shí)現步驟如下：
1)在Signalstudio中生成Wave文件，通過(guò)GPIB卡下載到E4438C中；
2)對Signalstudio傳過(guò)來(lái)的Wave文件進(jìn)行編輯，并生成Sequence文件；
3)選取第2步生成的Sequence為波形文件；
4)設置Trigger。完成設置后，每按一下[Triggle]，便可以發(fā)送1000個(gè)幀了。

5、應用實(shí)例

實(shí)際應用中，在屏蔽室中測得Agere評估板在11Mbit/s下的接收指標，見(jiàn)表3。

表中1、6、11表示所用信道為參考文獻[1]中直接序列擴頻物理層規劃的第1、6、11信道，頻率分別為2412、2437和2462MHz。

由表1可以看出，這些接收指標均已超出前面提到的射頻接收指標的要求，說(shuō)明實(shí)際芯片性能已經(jīng)滿(mǎn)足IEEE802.11b規范。這種測試方法不僅能精確地測試出各項射頻接收指標，而且也是改進(jìn)整機接收性能的基礎，具有較強的實(shí)用性。

參考文獻：

[ 1 ] IEEE. IEEE Standard 802. 11 , IEEE part II : wireless LAN medium access control (MAC) and physical layer ( PH Y) specifications [ S] . Piscataway N J : Institute of Electrical and Electronics Engineers , 1999.
[ 2 ] 毛曙福, 樊平毅, 曹志剛。一種有效的基于變長(cháng)包的IEEE 802. 11 系統性能分析方法[J ] . 電訊技術(shù),2005 ,45 (4) :75-79. MAO Shu2fu , FAN Ping-yi , CAO Zhig-ang. An effective performance analysis method for IEEE 802. 11 networks with variable packet length [J ] . Telecommunication Engineering , 2005 ,45 (4) :75-79 (in Chinese) .
[ 3 ] Struhsaker P. Overview of Vo IP telephony and introduction of Vo IP to WLAN [J ] . CTO Wireless LAN Business Unit , 2003 (5) : 25-60.
[ 4 ] IEEE. IEEE standard 802. 11. IEEE part II : wireless LAN medium access control (MAC) and physical layer ( PH Y) specifications : higher-speed physical layer extension in the 2. 4 GHz band[ S] . Piscataway NJ : Institute of Electrical and Electronics Engineers ,1999. [ 5 ] Davidson J , Peters J . Voice Over IP Fundamentals [M] 。Indianapolis : Cisco Press , 2003 : 224-289.
[ 6 ] Wright , David. Voice over packet networks [M] . Hoboken : Wiley and Sons , 2001 : 6-25.
[ 7 ] Khasnabish B. Implementing Voice over IP [M] . Hoboken : Wiley and Sons , 2003 : 26-83.
[ 8 ] Khasnabish B. Vector signal generator R &S SMU200A - supplement standard WLAN2WiMAX [ EB/ OL ] . (2003-05-05) [ 2003-07-12 ] .