测量软件在 Wi-Fi 7 测试中发挥重要作用
时间：2023-08-25 10:35:42
作者：是德科技射频测试软件产品营销经理Andrew Herrera
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是德科技射频测试软件产品营销经理Andrew Herrera
如今，我们已经有了 5G 和 Wi-Fi 5 等高性能无线通信技术，而一些行业正在使用 802.11ax，也称为 Wi-Fi 6。无线通信技术（如 6G、IEEE 802.11be 和 Wi-Fi 7）的迭代是持续而快速的。虽然，对于前几代无线标准，人们可能会认为性能的提升对于合规也会变得更加容易。然而事实证明，这并非易事。
无线通信技术的性能正在提高，但如果没有准备得当，满足合规标准将会成为一项挑战。为了无线设备能在高容量下运行，厂商需要确保使用符合新标准和法规的高性能产品进行测试。对于 Wi-Fi 7 来说依然如此，首先我们要充分了解标准的新内容，这些新规则带来的无线信号挑战，以及哪种类型的测试软件可以帮助解决这些挑战。
无线局域网（WLAN）产品和系统从 802.11b、802.11g 和 802.11a 标准开始，提供了比 1997 年引入的原始 802.11 标准更高的吞吐量。无线技术借助最新科技不断演进，以满足新应用的要求和对更高数据速率的需求。这一标准发展的目标是提升频谱利用率、吞吐量和用户体验。
目前的WLAN 标准为 802.11ax，它是对上一代 802.11ac 的改进。它极大提高了无线网络的效率、容量和覆盖范围，从而使人们获得了更好的用户体验，尤其适用于体育场、机场和购物中心等室内外环境中的密集部署场景。与 802.11ac 不同，802.11ax 在 2.4 GHz、5 GHz 和 6 GHz 频段工作。其采用了多种技术构建模块，如正交频分多址（OFDMA）技术用于提高效率，8x8 多用户多输入多输出（MU-MIMO）技术用于实现高容量，上行调度技术用于提升网络容量、效率和用户体验。其他技术，如 1024 QAM 调制，也被用于提高吞吐量。
虽然 802.11be 还处于早期开发阶段，但它有着巨大前景。许多新特性将显著提高吞吐量并为实时应用提供支持。这些新特性包括 320 MHz 传输带宽，使用 4096 QAM 调制，以及通过更多空间数据流增强 MIMO。与 802.11ax 一样，802.11be 也将在 2.4 GHz、5 GHz 和 6 GHz 频段工作。这些新特性是对上一代的巨大改进。
新的无线局域网（WLAN）设备应该向后兼容，并与在同一频段上运行的旧有 IEEE 802.11 设备共存。表 1 比较了 802.11n、ac、ax 和 be 的关键物理层（PHY）技术。
表 1：802.11n、802.11ac、802.11ax 和 802.11be 的物理层对比
随着向后兼容、共存和 4096 QAM 调制等新特性的出现，在合规方面，802.11be 的信号质量也将面临巨大挑战。
让我们以 4096 QAM 调制为例。802.11be 的 QAM 调制比上一代 802.11ax 的误差矢量幅度（EVM）要求更加严格，减少了 3 dB，从 -35 dB 降低为 -38 dB。在具有挑战性的 EVM 要求下，噪声、功率放大器的非线性、相位噪声等误差因素将受到更严格的审视。为了应对这些变化，就需要用高性能的信号分析测试软件和设备来满足更低 的EVM分析。
EVM 分析和测量是评价信号质量的关键指标。正确测试一个信号的 EVM 本身就有困难。而同时，测量多个信号来解调和评估 EVM，减少误差因素的影响，这些都挑战重重，特别是在精确定位误差位置时。
软件在测试 Wi-Fi 7 等新标准方面发挥着关键作用。测量和测试工具也在随着标准演进。软件正在不断发展，以帮助改善无线连接。
用于信号分析、信号生成，甚至实现自动化的测量软件提供了独特的解决方案，可支持获得特定的结果。在选择软件时，其是否能提供面向未来的解决方案至关重要。
设计人员现在可以通过 802.11n/ac/ax 和 802.11be 调制分析软件发挥最新无线信号的优势。软件提供了众多高级故障排除和评测工具集选项，可帮助用户应对分析传统和新无线信号的挑战，涵盖了最新标准中使用的 MU-MIMO 和 OFDMA 等技术。802.11 标准只是一个单独软件所支持的超过 75 种信号和调制类型之一。
优秀的测试软件支持您探察信号的几乎所有方面，甚至可以优化您的先进设计。软件还能帮助工程师更容易地评估和权衡设计。
无线标准的历史发展表明，人们始终在求快求新。理解规范标准并选择适合的软件来解决合规问题至关重要。让我们来看看 Wi-Fi 7 新的 4096 QAM 调制要求。
相位噪声通常是 OFDM 系统中出现 EVM 问题的主要原因。矢量信号分析软件支持用户使用称为相位噪声频谱跟踪的 OFDM 信道来表征 802.11be 解调测量中的相位噪声。这一方法可用于评估信号质量和传输信号的误差矢量测量。针对所有无线标准制式，信号分析软件还能够记录误差矢量频谱、误差矢量时间、常见导频误差、信道频率响应等。
图 1 的示例展示了软件如何支持工程师查看无限数量的同步迹线，可显示的各类结果包括 EVM 与频率或时间对比、均衡器信道频率响应、常见导频误差和相位噪声频谱等。
图 1：EVM 分析软件显示相位噪声迹线和其他测量结果示例
该软件还可以协助新的 MIMO 合规测试，例如调制质量测量，因为 IEEE 802.11 规范要求频谱发射模板（SEM）测量值。SEM 主要用于测量无线频段内的干扰。软件可以提供 SEM 测量，快速设置 802.11be 40 MHz（共享）、160 MHz 和 320 MHz 带宽。
软件解决方案是无线连接测试的一个非常重要的诊断工具，特别是对于 Wi-Fi 7。软件还可支持更高级的测试功能，如交叉相关 EVM（ccEVM），以提高 EVM 性能。
ccEVM 技术可通过两个接收机分别用于捕获和解调同一信号来扩展接收机动态范围，从而获得卓越的 EVM 性能。该过程还对误差矢量进行交叉关联，以抵消接收机添加的不相关噪声，从而显著降低 EVM 值。这一方法可获得的主要 ccEVM 值覆盖了被测设备噪声，以及使用放大器时的信号源和被测设备噪声。
图 2 是使用 ccEVM 软件的一个示例。在本例中，工程师使用一个信号发生器、两个接收机及 ccEVM，802.11be WLAN 信号的 EVM 值降低了 6 dB。
图2：交叉相关 EVM 结果（图表 A）与单个接收机 EVM 结果（图表 B 和图表 C）对比
用于无线连接测试的软件功能丰富繁多，虽然无法在本篇逐一详述，但是它们都可以助力您获得理想的测试结果。软件在帮助工程师测试 Wi-Fi 7 等标准及任何新发布的无线标准方面至关重要。众所周之，没有无线设备人类社会将会停摆，因为它已经是人们日常生活不可或缺的一部分。
高性能解决方案简化了测试和评估，确保无线设备合规。软件可以支持工程师分析、测试和解决无线连接中的关键问题。
