Wi-Fi 7測試方興未艾 測試軟件扮演成功關(guān)鍵

由于我們日?；顒?dòng)均高度依賴(lài)無(wú)線(xiàn)解決方案，若失去了無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )，這世界便幾乎無(wú)法正常運轉。無(wú)論是工作、上學(xué)或日常通訊，無(wú)線(xiàn)連接無(wú)所不在地為世界提供動(dòng)能。這項技術(shù)的躍進(jìn)連帶推動(dòng)了其他技術(shù)、研究和創(chuàng )新理念的發(fā)展。無(wú)線(xiàn)裝置無(wú)疑是讓各種技術(shù)在這不斷變化世界中大步邁進(jìn)的重要驅動(dòng)力。
高效能無(wú)線(xiàn)解決方案如 5G 和 Wi-Fi 5相繼問(wèn)世，有些產(chǎn)業(yè)甚至開(kāi)始使用 802.11ax（Wi-Fi 6）。6G、IEEE 802.11be 和 Wi-Fi 7 等無(wú)線(xiàn)解決方案的演進(jìn)步伐未曾停歇。從前幾代無(wú)線(xiàn)標準的經(jīng)驗來(lái)看，部分人士認為效能提升后，符合法規要求的可行性也會(huì )隨之升高，然而事實(shí)證明并非如此。
無(wú)線(xiàn)解決方案的效能確實(shí)變得更高，但業(yè)界若未做足準備，符合法規要求將成一大挑戰。為了提供高效能的無(wú)線(xiàn)解決方案，業(yè)者須確保他們使用卓越產(chǎn)品進(jìn)行測試，以符合新標準和法規的要求。Wi-Fi 7 也不例外。接下來(lái)本文將介紹該標準的新特性、這些新規則帶來(lái)的無(wú)線(xiàn)信號挑戰，以及哪些類(lèi)型的測試軟件有助于克服這些挑戰。

802.11 的演進(jìn)史
802.11b、802.11g 和 802.11a 是早期的無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)絡(luò )（WLAN）標準。相較于1997年發(fā)布的原始 802.11 標準，它們能支持更高的傳輸速率。透過(guò)整合最新技術(shù)，無(wú)線(xiàn)技術(shù)的發(fā)展突飛猛進(jìn)以滿(mǎn)足新應用對更高數據速率的要求，因此隨之發(fā)布的新標準旨在提升頻譜利用率、傳輸速率和用戶(hù)體驗。
最新的 802.11ax WLAN 標準是 802.11ac 的演進(jìn)版，可顯著(zhù)提高效率、容量和覆蓋范圍，以提供更佳的使用者體驗，特別在體育館、機場(chǎng)和購物中心等密集部署的室內和室外情境。不同于802.11ac，802.11ax 可在 2.4、5 和 6 GHz 頻段中運作，它采用正交分頻多重存?。∣FDMA）等技術(shù)來(lái)建構區塊以提高效率；透過(guò) 8x8 多使用者、多輸入和多輸出（MU-MIMO）提高容量；并利用上行鏈路排程提高容量、效率和更好的使用者體驗。 其他技術(shù)，例如1024正交振幅調變（QAM），則著(zhù)重于提升傳輸速率。

802.11be 的新特性
802.11ax標準是802.11ac的演進(jìn)版， 可顯著(zhù)提高效率、容量和覆蓋范圍，以提供更佳的使用者體驗，特別在體育館、機場(chǎng)和購物中心等情境。
雖然 802.11be 仍處于早期發(fā)展階段，但前景可期。許多新功能可顯著(zhù)提升傳輸速率，并支持實(shí)時(shí)應用。該標準的特色包括擁有 320 MHz 的傳輸帶寬、采用 4096 QAM 調變，及提供具更多空間串流的 MIMO 增強特性。和 802.11ax 一樣，802.11be 也可在 2.4、5 和 6 GHz 頻段中運作。這些新功能大幅改善了前一代的限制。
新的WLAN裝置可兼容于相同頻段運作的舊式 IEEE 802.11 設備，且兩者可共存。圖表一比較了 802.11n、ac、ax 和 be 的主要物理層（PHY）技術(shù)。

 
圖一 : 802.11n、802.11ac、802.11ax 和 802.11be 的物理層（PHY）比較

802.11be 的法規挑戰
然而，隨著(zhù)新特性（例如向下兼容性、共存和 4096 QAM 調變）不斷問(wèn)世，?符合法規標準，信號測試將是一大挑戰。
以 4096 QAM 調變?yōu)槔?與前代 802.11ax 標準相比，802.11be 的 QAM 調變誤差向量振幅（EVM）要求更嚴格，好了 3 dB（從 802.11ax 的 -35 dB，提高為 802.11be 的 -38 dB）。當 EVM 要求升高，噪聲、功率放大器的非線(xiàn)性度、相位噪聲等誤差因素，便成為主要影響因素。 為此，業(yè)者需使用高效能信號分析測試軟件和設備以實(shí)現低 EVM 底線(xiàn)分析。
EVM 分析和量測是評估信號質(zhì)量的關(guān)鍵指針。要以正確的 EVM 量測單一信號有一定的困難度。 然而，量測多個(gè)信號以解調和評估 EVM，并同時(shí)減少任何導致誤差的因素，是一項艱巨的挑戰，更遑論在精準確定出現誤差的位置時(shí)。
在測試 Wi-Fi 7 等新標準時(shí)，軟件扮演著(zhù)關(guān)鍵角色。隨著(zhù)標準不斷演進(jìn)，用于量測和測試的工具也持續地發(fā)展。 許多測試軟件正與時(shí)俱進(jìn)，以協(xié)助提升無(wú)線(xiàn)連接效能。

信號分析測試軟件
用來(lái)進(jìn)行信號分析、信號產(chǎn)生，甚至自動(dòng)化的量測軟件提供了獨特的解決方案，讓工程師能獲得所需結果，因此選擇可因應未來(lái)需求的軟件至關(guān)重要。
如今，設計人員可利用 802.11n/ac/ax 和 802.11be 調變分析軟件進(jìn)一步提升最新無(wú)線(xiàn)信號的優(yōu)勢。許多軟件選項提供進(jìn)階故障排除和評估工具套件，可因應最新標準采用的 MU-MIMO 和 OFDMA 等技術(shù)，克服分析新舊無(wú)線(xiàn)信號的挑戰。 802.11 標準擁有超過(guò) 75 種信號和調變類(lèi)型，僅靠單一軟件就能滿(mǎn)足所有要求。
合適的測試軟件可讓用戶(hù)深入探索信號的每一個(gè)面向，進(jìn)一步優(yōu)化先進(jìn)設計。這些軟件協(xié)助工程師降低設計評估復雜度，以便針對不同特性進(jìn)行取舍。
從過(guò)往歷史來(lái)看，無(wú)線(xiàn)標準的改善和效能提升不曾放緩，深入了解法規要求并選擇合適的軟件是成功的關(guān)鍵。下列將說(shuō)明 Wi-Fi 7 新的 4096 QAM 調變需求。
在 OFDM 系統中，相位噪聲是導致 EVM 問(wèn)題的主因。利用向量信號分析軟件，用戶(hù)可透過(guò)相位噪聲頻譜軌跡的 OFDM 通道，在執行 802.11be 解調量測時(shí)分析相位噪聲。此方法可評估發(fā)射信號的信號質(zhì)量和誤差向量值。信號分析軟件還可針對所有無(wú)線(xiàn)標準格式，記錄誤差向量頻譜、誤差向量時(shí)間、通用導頻誤差（common pilot error）和信道頻率響應等參數。
透過(guò)圖二的分析軟件可協(xié)助工程師查看無(wú)限數量的同步軌跡，并同時(shí)顯示 EVM 與頻率或時(shí)間的關(guān)聯(lián)性、均衡器信道頻率響應、通用導頻誤差及相位噪聲頻譜。

 
圖二 : 具有相位噪聲追蹤和其他量測功能的 EVM 分析軟件。

該軟件還可根據新的 MIMO 規范進(jìn)行量測，例如調變質(zhì)量量測，因為 IEEE 802.11 標準要求使用頻譜放射屏蔽（SEM），以測量無(wú)線(xiàn)頻段中的干擾。 該軟件提供 SEM 量測功能，也可快速設定 802.11be 40 MHz（共享）、160 MHz 和 320 MHz 帶寬。
進(jìn)行無(wú)線(xiàn)連接測試，特別是 Wi-Fi 7 測試時(shí)，軟件解決方案是重要的診斷工具。 該軟件還能支持更進(jìn)階的測試功能，例如交互關(guān)聯(lián) EVM（ccEVM），以改善 EVM 效能。
ccEVM 是一種可擴充接收器動(dòng)態(tài)范圍的技術(shù)，它使用兩個(gè)接收器分別擷取并解調相同的信號，以實(shí)現最佳的 EVM 效能。它還可找出各種誤差向量的交互關(guān)聯(lián)性，以消除來(lái)自接收器的不相關(guān)噪聲，進(jìn)而大幅降低 EVM。此方法可讓 ccEVM 值包含來(lái)自待測裝置的噪聲，若是裝置為放大器，則包含來(lái)自信號源和待測裝置的噪聲。
圖三是使用ccEVM軟件的范例。 在此范例中，工程師使用一個(gè)信號產(chǎn)生器和兩個(gè)信號接收器，以及 ccEVM，將 802.11be WLAN 信號的 EVM 改善了 6 dB。

 
圖三 : 將EVM結果（窗口A(yíng)）與個(gè)別接收器的EVM結果（窗口B和C）進(jìn)行交互關(guān)聯(lián)性比對。

結語(yǔ)
該軟件為無(wú)線(xiàn)連接測試帶來(lái)的好處遠不止此篇文章所介紹的。由此可見(jiàn)，軟件是協(xié)助工程師成功測試 Wi-Fi 7 和任何新無(wú)線(xiàn)標準的關(guān)鍵。而現代社會(huì )的日常生活皆離不開(kāi)無(wú)線(xiàn)裝置。
高效能解決方案可簡(jiǎn)化測試和評估流程，進(jìn)而確保無(wú)線(xiàn)裝置符合法規要求。利用量測軟件，工程師可分析、測試并解決無(wú)線(xiàn)連接的棘手問(wèn)題。
（本文由Keysight是德科技提供；作者Andrew Herrera為是德科技射頻測試軟件產(chǎn)品營(yíng)銷(xiāo)經(jīng)理）