WLAN测试解决方案

概述

WLAN技术由IEEE标准化组织制定维护,并且通过Wifi联盟 (WFA) 进行市场推广和技术授权。针对各个行业的不同应 用,WLAN也会有不同的技术分支,例如对标的LTE这种高 速率业务的 802.11ac,ax技术,对标LTE-V2X车联网技术的 802.11P技术和对标NB-IoT物联网技术的802.11ah技术。 在传统的命名方法中,IEEE 802.11系列WLAN规范以字 母后缀来命名,例如802.11a,b,g,n,ac,ax,但是 从802.11ax标准化开始,为了方便用户记忆及市场宣传, WiFi联盟将802.11系列技术重新按照数字命名,其中最新 的802.11ax技术被命名为Wifi 6。而从Wifi 6开始对前序的 标准和后续演进技术进行命名,例如将802.11 be命名为 Wifi 7,将802.11ac命名为Wifi5。
 

WLAN测试概览

WLAN产品在上市之前会经历研发测试,认证测试,生产 测试三个阶段。在不同的阶段会进行不同类别的测试,如 图2 WLAN测试类别所示。当然这部分内容不能涵盖WLAN 所有的测试项目,例如针对WLAN天线的有源OTA测试,会 测试TRP,TIS指标,另外例如针对WLAN的DFS也会测试 WLAN的动态频谱选择相关特性。这些相关内容会在其他 解决方案白皮书中更详细的介绍,这里我们主要介绍图1中 相关的研发,认证两个阶段的测试解决方案。 WLAN的生产测试一般采用非信令的测试方法,主要关注 测试效率,因此WLAN的生产测试会同其他的蜂窝标准生 产测试方案一起进行介绍。
 

研发测试

在研发阶段需要针对设备支持的WLAN制式的设备进行设 备和业务两个方面的测试,其中射频测试可以采用信令和 非信令测试方法进行测试,而业务测试只支持信令状态下 的测试。

射频发射、接收机测试项目、衰落测试项目 WLAN射频测试是WLAN产品研发阶段最重要的测试 类别,射频测试项目在I E E E规范中按照WLA N标准 进行分类,包括802.11b (DSSS),802.11b (CCK),802.11a (OFDM),802.11g (OFDM),802.11n (SISO), 802.11ac(SISO),802.11ax (SISO) 等标准,由于篇幅原 因,表“2-11”选取其中两个规范的测试项目列出,测试 项目主要是发射机和接收机射频测试项目:

除了要保证终端在静态条件下的硬件性能,还需要验证产 品在衰落场景下的性能,针对这种验证IEEE定义了不同 的衰落模型,例如Model A (Typical office environment) ~Model F (Doppler component due to moving vehicle) 的 各种不同衰落场景下的接收性能。
 

MIMO测试

从802.11n开始,WLAN标准支持MIMO多入多出技术,即 通过空分复用或者分集的方法来提高单用户的峰值吞吐量 和接收可靠性。在实际研发阶段中,需要针对多路天线的 发射和接收的射频指标进行测试确保硬件指标的性能,另 外,针对最终产品还涉及到MIMO场景下的吞吐量的测量。

WLAN业务测试

WLAN的组网包括AP (路由器)、STA (终端)、Hotspot (热 点) 和Wifi Direct (直连) 等几种,其中比较常用的模式是AP 和STA两种模式,针对这几种模式分别有不同的连接类型, 因此需要测试仪表模拟成不同的对等角色以进行真实的业 务连接。

除了上述信令连接模拟之外,在信令连接下还需要测试真实连接下的各种业务,例如信令连接下吞吐量的测试以及 Vo-Wifi这种基于Wifi技术的语音实现。

WLAN认证测试

WLAN产品在完成生产之后,需要保证同Wifi联盟的一致 性以及保证满足区域性法规要求,其中通过Wifi联盟认证之 后可以使用Wifi标签以确保与各个产品的互联互通和数据 性能。Wifi联盟测试需要在WFA联盟指定的实验室进行相 关测试以获得Wifi标签。在Wifi6之前,WFA认证主要针对 互操作性和鉴权加密,数据吞吐率等进行测试,但是由于 wifi6的技术变化,引入了多用户机制,因此需要更加严格 的射频测试以确保系统性能,因此从Wifi6开始,也引入了 使用综测仪进行射频测试的方法。 除了Wifi联盟的认证之外,还需要针对区域性的无线电管理 机构的要求来测试WLAN设备的合规性。例如中国SRRC, 北美的FCC,欧盟RED以及日本等区域的相应测试需求。测 试项目包括输出功率,频率误差,带内带外辐射,功率谱 密度以及动态频率选择等。R&S提供的测试系统TS8997可 以满足ETSI EN 300 328和ETSI EN 301893规范的测试要求。

R&S WLAN测试解决方案

针对上述测试需求,R&S提供一系列的测试方案来满足 WLAN产品从研发、认证再到生产阶段的各种测试需求。 从专用的综测仪到信号源频谱仪到相关测试系统。由于生 产测试会在单独的方案中详细介绍,本文就不再赘述。

研发测试方案

针对上述测试需求,R&S提供一系列的测试方案来满足 WLAN产品从研发、认证再到生产阶段的各种测试需求。 从专用的综测仪到信号源频谱仪到相关测试系统。

射频测试

根据客户测试产品目的的不同和测试性能要求的不同,可 能使用两种方案来进行测试,一种是使用信号源和频谱仪 进行测试。另一种是使用综测仪进行测试。一般器件或 者芯片客户需要对某个性能进行更极致的验证可以使用 信号源频谱仪方案来完成,R&S公司的频谱仪FSW针对 1024QAM的EVM解调,最高可以达到-54 dB的EVM能力, 使测量误差降低至0.07 dB。
 
而一般STA或者AP产品在研发阶段则更多使用综测仪完成 发射机与接收机测试。并且可以使用CMWRun自动化测试 软件来根据IEEE规范完成自动化射频测试。测试用例支持 本文“射频发射、接收机测试项目、衰落测试项目”中定 义的测试条目。

Wifi 6e定义了Wifi的扩展频段,频率从5925 MHz~7125 MHz,共1.2 GHz的频率范围,典型的CMW500配置频率 只能支持到6 GHz,但是可以通过扩频单元CMW-Z800A将 频率扩展以支持Wifi 6e频段的测试功能。以支持wifi 6e频 段的测试功能。
 

MIMO测试

MIMO的测试方案主要有三种,一种是以CMW100为主的 非信令MIMO测试,根据不同的仪表搭建、测试需求可以 使用Composite MIMO,Switched MIMO和True MIMO 等几种不同的方案。最高可以支持8*8 MIMO。另外是以 CMW500为主的信令MIMO测试方案,可以在真实连接下 测试发射机MIMO和接收机MIMO,目前最高可以支持2*2 MIMO。第三种也可以采用SMW+SGT的测试方案,最高 也可以测试8*8 MIMO,这种情况下只能测试DUT的MIMO 接收。
 

业务测试

业务测试可以包括信令模式下的吞吐量测试,CMW500使 用内置的DAU单元提供上层服务模拟。例如使用CMW内 置的DAU单元测试不同业务下STA的上下行吞吐量,例如 FTP,Iperf等。还可以搭配音频分析仪等其他设备验证基于 Wifi的音频视频相关的指标,例如音频质量,视频质量等。
 

认证测试方案

WFA认证测试 CMW500/CMW270是WFA首先支持的综测仪平台用于 WFA认证的射频测试。测试示意图如图 所示:其中使 用的硬件是CMW500或CMW270,测试软件使用的是 CTTAgent中的WTS脚本,测试项目包括:

频率和时序误差测量的预校正

1. 适用于2.4 GHz的HE HE-5.59.1_24G_CO 2. HE HE-5.59.1_5G_CO适用于5 GHz

预校正上行功率余量 (UPH) 测量

3. HE HE-5.59.2_24G_CO适用于2.4 GHz 4. HE HE-5.59.2_24G_CO适用于5 GHz
 

法规测试

R&S®TS8997完全满足2.4 GHz和5 GHz频段中的所有宽带 传输系统都必须经过测试,以验证是否符合2.4 GHz频段的 ETSI EN 300 328标准和5 GHz频段的ETSI EN 301 893标 准,该测试系统包括信号源,频谱仪,综测仪以及相应附件。

参考配置

 

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