Wi-Fi 7測(cè)試方興未艾 測(cè)試軟件扮演成功關(guān)鍵

由于我們?nèi)粘；顒?dòng)均高度依賴無(wú)線解決方案，若失去了無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，這世界便幾乎無(wú)法正常運(yùn)轉(zhuǎn)。無(wú)論是工作、上學(xué)或日常通訊，無(wú)線連接無(wú)所不在地為世界提供動(dòng)能。這項(xiàng)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(qū)動(dòng)力。
高效能無(wú)線解決方案如 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)線解決方案的演進(jìn)步伐未曾停歇。從前幾代無(wú)線標(biāo)準(zhǔn)的經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，部分人士認(rèn)為效能提升后，符合法規(guī)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)線解決方案的效能確實(shí)變得更高，但業(yè)界若未做足準(zhǔn)備，符合法規(guī)要求將成一大挑戰(zhàn)。為了提供高效能的無(wú)線解決方案，業(yè)者須確保他們使用卓越產(chǎn)品進(jìn)行測(cè)試，以符合新標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)的要求。Wi-Fi 7 也不例外。接下來(lái)本文將介紹該標(biāo)準(zhǔn)的新特性、這些新規(guī)則帶來(lái)的無(wú)線信號(hào)挑戰(zhàn)，以及哪些類(lèi)型的測(cè)試軟件有助于克服這些挑戰(zhàn)。

802.11 的演進(jìn)史
802.11b、802.11g 和 802.11a 是早期的無(wú)線局域網(wǎng)絡(luò)（WLAN）標(biāo)準(zhǔn)。相較于1997年發(fā)布的原始 802.11 標(biāo)準(zhǔn)，它們能支持更高的傳輸速率。透過(guò)整合最新技術(shù)，無(wú)線技術(shù)的發(fā)展突飛猛進(jìn)以滿足新應(yīng)用對(duì)更高數(shù)據(jù)速率的要求，因此隨之發(fā)布的新標(biāo)準(zhǔn)旨在提升頻譜利用率、傳輸速率和用戶體驗(yàn)。
最新的 802.11ax WLAN 標(biāo)準(zhǔn)是 802.11ac 的演進(jìn)版，可顯著提高效率、容量和覆蓋范圍，以提供更佳的使用者體驗(yàn)，特別在體育館、機(jī)場(chǎng)和購(gòu)物中心等密集部署的室內(nèi)和室外情境。不同于802.11ac，802.11ax 可在 2.4、5 和 6 GHz 頻段中運(yùn)作，它采用正交分頻多重存取（OFDMA）等技術(shù)來(lái)建構(gòu)區(qū)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(yàn)。 其他技術(shù)，例如1024正交振幅調(diào)變（QAM），則著重于提升傳輸速率。

802.11be 的新特性
802.11ax標(biāo)準(zhǔn)是802.11ac的演進(jìn)版， 可顯著提高效率、容量和覆蓋范圍，以提供更佳的使用者體驗(yàn)，特別在體育館、機(jī)場(chǎng)和購(gòu)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。許多新功能可顯著提升傳輸速率，并支持實(shí)時(shí)應(yīng)用。該標(biāo)準(zhǔn)的特色包括擁有 320 MHz 的傳輸帶寬、采用 4096 QAM 調(diào)變，及提供具更多空間串流的 MIMO 增強(qiáng)特性。和 802.11ax 一樣，802.11be 也可在 2.4、5 和 6 GHz 頻段中運(yùn)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(yùn)作的舊式 IEEE 802.11 設(shè)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(guī)挑戰(zhàn)
然而，隨著新特性（例如向下兼容性、共存和 4096 QAM 調(diào)變）不斷問(wèn)世，?符合法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)，信號(hào)測(cè)試將是一大挑戰(zhàn)。
以 4096 QAM 調(diào)變?yōu)槔?與前代 802.11ax 標(biāo)準(zhǔn)相比，802.11be 的 QAM 調(diào)變誤差向量振幅（EVM）要求更嚴(yán)格，好了 3 dB（從 802.11ax 的 -35 dB，提高為 802.11be 的 -38 dB）。當(dāng) EVM 要求升高，噪聲、功率放大器的非線性度、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(hào)分析測(cè)試軟件和設(shè)備以實(shí)現(xiàn)低 EVM 底線分析。
EVM 分析和量測(cè)是評(píng)估信號(hào)質(zhì)量的關(guān)鍵指針。要以正確的 EVM 量測(cè)單一信號(hào)有一定的困難度。 然而，量測(cè)多個(gè)信號(hào)以解調(diào)和評(píng)估 EVM，并同時(shí)減少任何導(dǎo)致誤差的因素，是一項(xiàng)艱巨的挑戰(zhàn)，更遑論在精準(zhǔn)確定出現(xiàn)誤差的位置時(shí)。
在測(cè)試 Wi-Fi 7 等新標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，軟件扮演著關(guān)鍵角色。隨著標(biāo)準(zhǔn)不斷演進(jìn)，用于量測(cè)和測(cè)試的工具也持續(xù)地發(fā)展。 許多測(cè)試軟件正與時(shí)俱進(jìn)，以協(xié)助提升無(wú)線連接效能。

信號(hào)分析測(cè)試軟件
用來(lái)進(jìn)行信號(hào)分析、信號(hào)產(chǎn)生，甚至自動(dòng)化的量測(cè)軟件提供了獨(dú)特的解決方案，讓工程師能獲得所需結(jié)果，因此選擇可因應(yīng)未來(lái)需求的軟件至關(guān)重要。
如今，設(shè)計(jì)人員可利用 802.11n/ac/ax 和 802.11be 調(diào)變分析軟件進(jìn)一步提升最新無(wú)線信號(hào)的優(yōu)勢(shì)。許多軟件選項(xiàng)提供進(jìn)階故障排除和評(píng)估工具套件，可因應(yīng)最新標(biāo)準(zhǔn)采用的 MU-MIMO 和 OFDMA 等技術(shù)，克服分析新舊無(wú)線信號(hào)的挑戰(zhàn)。 802.11 標(biāo)準(zhǔn)擁有超過(guò) 75 種信號(hào)和調(diào)變類(lèi)型，僅靠單一軟件就能滿足所有要求。
合適的測(cè)試軟件可讓用戶深入探索信號(hào)的每一個(gè)面向，進(jìn)一步優(yōu)化先進(jìn)設(shè)計(jì)。這些軟件協(xié)助工程師降低設(shè)計(jì)評(píng)估復(fù)雜度，以便針對(duì)不同特性進(jìn)行取舍。
從過(guò)往歷史來(lái)看，無(wú)線標(biāo)準(zhǔn)的改善和效能提升不曾放緩，深入了解法規(guī)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(diào)變需求。
在 OFDM 系統(tǒng)中，相位噪聲是導(dǎo)致 EVM 問(wèn)題的主因。利用向量信號(hào)分析軟件，用戶可透過(guò)相位噪聲頻譜軌跡的 OFDM 通道，在執(zhí)行 802.11be 解調(diào)量測(cè)時(shí)分析相位噪聲。此方法可評(píng)估發(fā)射信號(hào)的信號(hào)質(zhì)量和誤差向量值。信號(hào)分析軟件還可針對(duì)所有無(wú)線標(biāo)準(zhǔn)格式，記錄誤差向量頻譜、誤差向量時(shí)間、通用導(dǎo)頻誤差（common pilot error）和信道頻率響應(yīng)等參數(shù)。
透過(guò)圖二的分析軟件可協(xié)助工程師查看無(wú)限數(shù)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(yīng)、通用導(dǎo)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(cè)功能的 EVM 分析軟件。

該軟件還可根據(jù)新的 MIMO 規(guī)范進(jìn)行量測(cè)，例如調(diào)變質(zhì)量量測(cè)，因?yàn)?IEEE 802.11 標(biāo)準(zhǔn)要求使用頻譜放射屏蔽（SEM），以測(cè)量無(wú)線頻段中的干擾。 該軟件提供 SEM 量測(cè)功能，也可快速設(shè)定 802.11be 40 MHz（共享）、160 MHz 和 320 MHz 帶寬。
進(jìn)行無(wú)線連接測(cè)試，特別是 Wi-Fi 7 測(cè)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(cè)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(kuò)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(diào)相同的信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)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(cè)裝置的噪聲，若是裝置為放大器，則包含來(lái)自信號(hào)源和待測(cè)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(hào)產(chǎn)生器和兩個(gè)信號(hào)接收器，以及 ccEVM，將 802.11be WLAN 信號(hào)的 EVM 改善了 6 dB。

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

結(jié)語(yǔ)
該軟件為無(wú)線連接測(cè)試帶來(lái)的好處遠(yuǎn)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(cè)試 Wi-Fi 7 和任何新無(wú)線標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)鍵。而現(xiàn)代社會(huì)的日常生活皆離不開(kāi)無(wú)線裝置。
高效能解決方案可簡(jiǎn)化測(cè)試和評(píng)估流程，進(jìn)而確保無(wú)線裝置符合法規(guī)要求。利用量測(cè)軟件，工程師可分析、測(cè)試并解決無(wú)線連接的棘手問(wèn)題。
（本文由Keysight是德科技提供；作者Andrew Herrera為是德科技射頻測(cè)試軟件產(chǎn)品營(yíng)銷(xiāo)經(jīng)理）