应用解决方案

5G NR

WIFI7/802.11be测试解决方案

概述

随着移动互联网的快速发展和智能终端的广泛普及，以及像短视频、4K高清、AR/VR等高带宽应用的引入，大量设备通过Wi-Fi连接到路由器或家庭网关，带来了海量的数据流量访问。根据CISCO最新发布的2018-2023年全球互联网报告白皮书，2023年Wi-Fi用户体验速率将会是2018年的三倍，从30.3 Mbps提升至92 Mbps，尤其亚太地区2023年预计能达到116.1 Mbps。同时，Wi-Fi热点在5年内增加至原来的四倍，其中Wi-Fi6热点数更是将增长13倍，在2023 年所有热点中有11%的占有率。 Wi-Fi技术最早始于1999年的802.11b标准，之后2003年发布了802.11a/g，2009和2013年分别推出 802.11n和 802.11ac，目前最新标准是2019年的802.11ax标准，平均每隔5~6年IEEE就会发布新一代的Wi-Fi标准，然后由Wi-Fi 联盟完成测试认证标准的制定，最后各个设备厂家迅速推出认证后的商用化产品。经过二十年的发展，Wi-Fi技术已经成为室内短距离数据通信最普及的应用技术，手机、电脑以及大量的智能家居产品都已经把Wi-Fi支持作为缺省的配置。随着Wi-Fi6/802.11ax和Wi-Fi6E设备已逐步走入商用，下一代WLAN标准Wi-Fi7/802.11be的标准化工作也已正式开始。

Wi-Fi7/802.11be标准简介

IEEE在2018-07和2019-05先后成立了研究组SG (Study Group) 以及工作组TG (Task Group)，目标是制定下一代高性能Wi-Fi标准即IEEE 802.11be Extreme High Throughput (EHT)，802.11be计划支持最大30 Gbps的吞吐量，比 802.11ax的速率还要高3~4倍，频率范围从1 GHz到7.125 GHz，包括2.4 GHz、5 GHz及新的6 GHz未授权频段。IEEE 计划在2020-09发布802.11be版本草稿，并于2024-05完成标准化工作。相较于当前802.11ax标准，802.11be技术改进包括了以下几个方面： J 最大16条数据流 802.11ax最多支持8条数据流，而它当时的一大改进就是引入MU-MIMO，让多个设备可以同时使用多条数据流与接入点进行通信。802.11be会将这个数字再扩大一倍，让设备支持总计16条数据流。支持更多的数据流也将会带来更强大的特性—CMU-MIMO，C代表协同 (Coordinated)，意为16条数据流可以不由一个接入点提供，而是由多个接入点同时提供。CMU-MIMO是迎合目前无线网络多接入点发展方向的新特性，近几年来为了扩大Wi-Fi网络的覆盖范围，人们常常会采用Mesh组网方式，这其实就是增加了接入点数量。而CMU-MIMO则可以让用户充分利用多出来的接入点，将16条数据流分流至不同的接入点，同时进行工作。 J 引入6 GHz新频段，三频段同时工作 802.11ax标准支持2.4 GHz和5 GHz两个频段，更新版 Wi-Fi 6E则是引入了新的6 GHz频段。802.11be将会继续使用这个新频段以便获得更大的通信带宽来提升数据速率。同时它也将会扩大单信道带宽，从802.11ax的最大 160 MHz提升至240 MHz和320 MHz。 J 4096 QAM调制方式调制阶数是影响最大传输速率的一个重要因素， 8 0 2 . 1 1 a x标准采用的是最高1 0 2 4 QAM调制，而 802.11be更可达到4096 QAM，效率一下子提升了 20%。各种新技术的引入对芯片和元器件提出巨大的挑战，如何保证更大带宽和更高频率下的器件指标如 ACLR，以及4096 QAM高阶调制所需的发射和接收EVM 指标，这些都对功率放大器 (PA)、低噪声放大器 (LNA) 以及RFIC的性能提出了严格的要求。

R&S测试解决方案

4096 QAM和320 MHz带宽测试 802.11n引入了64 QAM调制，11ac和ax随之又分别引入 256 QAM和1024 QAM调制，下一代802.11be计划加入更高的4096 QAM。对于 WIFI6/802.11ax最高阶1024 QAM 调制方式，整机需要至少-35 dB的EVM指标，指标分解到元器件级如PA甚至需接近-47 dB EVM。根据IEEE研究报告，WIFI7/802.11be的Beamforming技术带来的增益可以一定程度上降低4096 QAM对EVM的要求，目前初步结论是维持和11ax一样的-35 dBc要求。¸SMW和FSW组合在最严苛的4096 QAM + 320 MHz组合下也能实现优于-50 dB的实测值，使得802.11be元器件的EVM测量误差降至最低。

802.11be PA DPD测试

和WIFI6 / 11ax相比，11be增加了240 MHz和320 MHz 带宽能力，最大带宽直接增加了一倍，且最高工作频率和 WIFI6E一样支持最高7.125 GHz，这给功率放大器的ACLR 能力提出了巨大的挑战。为了同时优化ACLR和EVM性能， DPD成了必不可少的优化手段。和蜂窝标准如LTE或5GNR 需要同时考虑邻道和隔道有所不同，WIFI标准通常只对邻道有要求，因此DPD考虑3倍于信号的带宽即可，即320 MHz的最大主信号带宽，加上两个邻道各320 MHz，一共 320 x 3 = 960 MHz，即用于DPD验证平台的SMW和FSW 至少需要近1 GHz带宽。针对6 GHz频段，¸SMW200A专门增加了7.5 GHz频段满足7.125 GHz最高频率测量需求，并且SMW200A和矢量信号分析仪FSW同时具备业界最大的2 GHz内置信号产生和分析带宽。对于WIFI 7/802.11be的DPD测试需求，也可配置1 GHz (SMW) 和1.2 GHz (FSW) 带宽。需要注意的是，仪表的动态范围决定了DPD验证平台的最大能力， ¸FSW在内置1.2 GHz分析带宽上可获得65 dB的无杂散动态范围 (SFDR)，比最接近的竞争对手1 GHz带宽还好了 9 dB。基于¸SMW + FSW平台，用户可验证DPD算法对特定功放的优化能力并调整相应的算法，如果关注的是PA 经DPD优化后的最大ACLR水平，¸FSW提供了Direct DPD FSW-K18+K18D 选件，支持宽带功放常见的记忆效应补偿，帮助元器件客户快速获取功放的最大DPD能力。

总结

符合WIFI-6/6E标准的芯片已经面世并投入商用，而日益增长的AR/VR、视频应用等业务对于对下一代Wi-Fi技术则提出了更高的要求，IEEE也在马不停蹄地准备Wifi 7即 802.11be的标准化工作，预计2024年标准化工作将全部结束。对于802.11be RFIC和射频前端如PA和LNA的测试工作需要更早进行，尤其是关键新特性4096 QAM和320 MHz 大带宽带来的EVM和 ACLR等苛刻的性能特性。R&S公司为 802.11be测试提前做好了准备，R&S高端信号源SMW和频谱仪FSW&满足以上所有关键特性测试要求，完美应对下一代无线连接芯片的开发，助力国内无线射频芯片产业链的发展壮大。