Проверка характеристик радиосвязи для устройств IEEE 802.11be

Измерительная задача

Разработка стандартов следующего поколения Wi-Fi идет полным ходом, что подтверждается актуальным проектом спецификации IEEE 802.11be, которая уже содержит достаточно сведений для решения определенных задач на физическом уровне. Генераторы и анализаторы сигналов помогают проложить путь в мир Wi-Fi 7, позволяя проводить испытания исходных компонентов и модулей для нового стандарта.

Следующее поколение Wi-Fi Новейший стандарт Wi-Fi IEEE 802.11ax нацелен на повышение эффективности и поддержку более широкого спектра сценариев использования, таких как крупные объекты с одновременной работой нескольких подключенных устройств. Технологические новшества включают в себя внедрение множественного доступа с ортогональным частотным разделением, отстройку от поднесущей 78,128 кГц, увеличенные защитные интервалы и 1024QAM как максимальную возможную схему модуляции.

В центре внимания нового стандарта находится высокая скорость передачи данных с малой задержкой в жилых домах, офисах и промышленных цехах.

Две практические концепции помогают повысить пропускную способность на уровне физического звена: применение расширенных схем модуляции и более универсальное использование выделенных частотных спектров, особенно в средах с высокой плотностью пользователей.

Стандарт IEEE 802.11be включает в себя обе концепции и также регламентирует расширенные схемы MIMO. Новый стандарт разработан на основе IEEE 802.11ax и сохраняет концепцию этого стандарта. Например, полосы частот сигналов увеличены до 320 МГц в целях более эффективного использования спектра в диапазоне 6 ГГц. Кроме того, доступны новые схемы модуляции до 4096QAM наряду с параллельной передачей до 16 потоков данных. Выделение пользователю нескольких частотных блоков (многократные ресурсные единицы, MRU) обеспечивает более эффективное использование спектра и соединения с точками доступа, рассчитанные на повышенную пропускную способность.

В новом стандарте будет представлен режим групповой передачи данных (MLO), который объединяет в себе несколько физических звеньев для улучшения таких параметров передачи данных, как пропускная способность, задержка и надежность.

В совокупности эти расширения обеспечивают чрезвычайно высокую пропускную способность (EHT) согласно определению в IEEE 802.11be специально для стандартов IEEE.

IEEE 802.11be определяет два новых формата блоков данных протокола физического уровня (PPDU) с новой преамбулой, чтобы гарантировать их длительный срок действия и обратную совместимость. Наряду со специальными полями EHT для управляющих данных, каждая преамбула содержит традиционные поля для обеспечения обратной совместимости с предыдущими стандартами IEEE 802.11.

Приборы должны поддерживать работу с новыми форматами PPDU и удовлетворять более строгим физическим требованиям.

Генерирование сигналов IEEE 802.11be

Решение для генерирования сигналов IEEE 802.11be должно удовлетворять двум условиям: поддержка полосы частот сигнала 320 МГц и возможность генерирования сигналов 4096QAM в диапазоне 6 ГГц (от 5925 до 7125 ГГц). При испытаниях усилителей мощности и приемников производительность модуля вектора ошибок генератора не должна превышать –50 дБ. Векторные генераторы сигналов R&S®SMW200A (высший класс) и R&S®SMM100A (средний класс) отвечают этим требованиям.

Для них требуются две опции: опция базовой станции Wi-Fi R&S®Sxx-K54 для генерирования сигналов согласно стандартам IEEE 802.11a/b/g/n/j/p и опция R&S®Sxx-K147 с новыми функциями согласно IEEE 802.11be.

Быстрая и удобная настройка PPDU

Для настройки сигналов IEEE 802.11be следует выполнить несколько простых действий. Сначала следует выбрать режим передачи в генераторе последовательностей кадровых блоков, а затем настроить конфигурацию PPDU.

Как указано выше, в стандарте IEEE 802.11be представлены новые форматы PPDU (EHT MU и EHT TRIG), которые содержат поля U-SIG и EHT-SIG специально для IEEE 802.11be, а также традиционные поля для целей обучения и сигнализации. Некоторые сигнальные данные, включая идентификатор версии физического уровня, уже предварительно заданы. Прочие параметры, такие как направление линии связи, тип PPDU, цвет BSS, STA-ID, тип MCS и кодирование канала, можно выбрать непосредственно в диалоговом окне настройки конфигурации PPDU.

Выбранные в меню настройки для назначения ресурсных единиц и «проколотых» каналов косвенно применяются к EHT-SIG и U-SIG. Опция IEEE 802.11be позволяет назначать многократные ресурсные единицы (MRU) для отдельного пользователя.

Ресурсные единицы могут иметь 242, 484 или 996 поднесущих, которые определяют количество каналов, выделяемых для пользователя. Индекс MRU определяет позиции ресурсной единицы внутри канала.

Специальные диапазоны частот в пределах полосы частот сигнала, которые предназначены для конкретных целей (например, метеорологические радиолокаторы), автоматически исключаются и не используются во время передачи. После выбора стандарта (первый столбец) в меню конфигурации можно задать прочие настройки.

Пространственное разделение

Для увеличения пропускной способности стандарт IEEE 802.11be определяет до 16 параллельных потоков данных для SU-MIMO (16×16) и MU-MIMO для макс. 8 одновременных станций и макс. 4 потоками данных для каждого пользователя. Анализаторы R&S®SMW200A и R&S®SMM100A рассчитывают все потоки данных с помощью встроенных ресурсов. Возможен одновременный вывод двух потоков данных с помощью ВЧ-интерфейсов R&S®SMW200A.

Анализ сигналов IEEE 802.11be

Измерительная опция R&S®FSx-K91BE добавляет возможности IEEE 802.11be к уже имеющимся функциям IEEE 802.11a/b/g/n/p/ac/ad/ax/ay для анализаторов сигналов и спектра R&S®FSW (высший класс) и R&S®FSV3000 (средний класс).

Две концепции настройки анализа

Первая концепция основана на меню настройки конфигурации формата PPDU, в котором задаются сигналы, не полностью соответствующие стандарту, что может быть интересно на ранней стадии разработки стандарта.

Более удобная концепция включает в себя автоматическую демодуляцию и автоматическое обнаружение для настройки параметров, таких как длина длинного обучающего поля EHT (EHT LTF) и защитные интервалы. В режиме автоматического обнаружения анализатор автоматически настроен на принимаемый сигнал IEEE 802.11be и выводит список параметров. Выделяемые ресурсные единицы, схему модуляции и кодирования (MCS) и прочие пользовательские значения также задаются в новых сигнальных полях U-SIG (универсальный SIG) и EHT-SIG.

Новые схемы модуляции 4096QAM и кодирования, а также полосы частот сигналов до 320 МГц означают повышенные требования к качеству сигналов по сравнению с предыдущими версиями. Согласно IEEE 802.11be требуется максимальный модуль вектора ошибок –38 дБ для многопользовательских PPDU (EHT MU PPDU) и основанных на сигнале запуска PPDU (EHT TB PPDU). Анализатор способен точно измерять модуль вектора ошибок как минимум до –48 дБ с запасом 10 дБ. Опция R&S®FSW-B320 для полосы анализа 320 МГц дает эту возможность для R&S®FSW.