Испытания точности передачи по восходящему каналу для сигналов WLAN IEEE 802.11ax

Генераторы сигналов и анализаторы спектра от компании Rohde & Schwarzможно использовать для испытаний станций IEEE 802.11ax на соответствие требованиям к точности в восходящем канале. Поддерживаются измерения, например, остаточной погрешности несущей частоты и точности измерения времени при передаче HE TB PPDU.

Измерительная задача

Беспроводная связь, которая была успешно внедрена по всему миру, прошла несколько переломных эволюционных этапов. В традиционные беспроводные локальные сети были введены функциональные возможности физического уровня, такие как более широкая полоса пропускания, MIMO и схемы модуляции высокого порядка, что обеспечило более высокую пропускную способность. Для решения проблем перегруженных сетей будущий новый стандарт IEEE 802.11ax будет сориентирован на повышение общей эффективности. Самым главным изменением является внедрение модуляции OFDMA для восходящего и нисходящего каналов связи, что обеспечивает большую гибкость, но при этом повышает сложность. Для обеспечения успешности будущих устройств и сервисов WLAN IEEE 802.11ax очевидно, что для проверки взаимодействия необходимо проведение новых испытаний.

В частности, для восходящего канала OFDMA, который также называется PPDU на базе высокоэффективной функции запуска (HE TB), необходимо, чтобы все устройства работали в рамках определенных ограничений. Так как в передаче HE TB PPDU участвуют несколько станций, эти станции должны быть синхронизированы по времени передачи, частоте, тактовой частоте и мощности для минимизации проблем с помехами.

Перед передачей HE TB PPDU (по восходящему каналу) точка доступа (AP) отправляет кадр запуска (по нисходящему каналу). Этот кадр запуска отправляется на все станции для координирования передачи по восходящему каналу. Кадр запуска включает в себя такую информацию, как длина полезной нагрузки, полоса пропускания, распределение ресурсных блоков (RU) и схема модуляции. Для каждой станции необходима синхронизация частоты ее гетеродина с частотой кадра запуска. Кроме того, передача сигнала по восходящему каналу должна начинаться по истечении указанного короткого межкадрового интервала (SIFS) после окончания кадра запуска.

Так как станция занимает небольшую часть доступной полосы пропускания (OFDMA), необходимо, чтобы нежелательные излучения в канале оставались ниже определенных ограничений, то есть не создавали помех другим станциям.

Измерительная задача

Беспроводная связь, которая была успешно внедрена по всему миру, прошла несколько переломных эволюционных этапов. В традиционные беспроводные локальные сети были введены функциональные возможности физического уровня, такие как более широкая полоса пропускания, MIMO и схемы модуляции высокого порядка, что обеспечило более высокую пропускную способность. Для решения проблем перегруженных сетей будущий новый стандарт IEEE 802.11ax будет сориентирован на повышение общей эффективности. Самым главным изменением является внедрение модуляции OFDMA для восходящего и нисходящего каналов связи, что обеспечивает большую гибкость, но при этом повышает сложность. Для обеспечения успешности будущих устройств и сервисов WLAN IEEE 802.11ax очевидно, что для проверки взаимодействия необходимо проведение новых испытаний.

В частности, для восходящего канала OFDMA, который также называется PPDU на базе высокоэффективной функции запуска (HE TB), необходимо, чтобы все устройства работали в рамках определенных ограничений. Так как в передаче HE TB PPDU участвуют несколько станций, эти станции должны быть синхронизированы по времени передачи, частоте, тактовой частоте и мощности для минимизации проблем с помехами.

Перед передачей HE TB PPDU (по восходящему каналу) точка доступа (AP) отправляет кадр запуска (по нисходящему каналу). Этот кадр запуска отправляется на все станции для координирования передачи по восходящему каналу. Кадр запуска включает в себя такую информацию, как длина полезной нагрузки, полоса пропускания, распределение ресурсных блоков (RU) и схема модуляции. Для каждой станции необходима синхронизация частоты ее гетеродина с частотой кадра запуска. Кроме того, передача сигнала по восходящему каналу должна начинаться по истечении указанного короткого межкадрового интервала (SIFS) после окончания кадра запуска.

Так как станция занимает небольшую часть доступной полосы пропускания (OFDMA), необходимо, чтобы нежелательные излучения в канале оставались ниже определенных ограничений, то есть не создавали помех другим станциям.

Контрольно-измерительное решение

Генераторы сигналов и анализаторы спектра от компании Rohde & Schwarzгенерируют необходимый кадр запуска и анализируют ответ станции. Например, векторный генератор сигналов R&S®SGT100A отправляет определяемый пользователем кадр запуска на испытуемую станцию. Станция в ответ передает кадр TB PPDU, который перенаправляется в R&S®FSW для анализа. В обоих контрольно-измерительных приборах используется опорный сигнал 10 МГцдля синхронизации по частоте. Прибор R&S®SGT100A дополнительно передает сигнал запуска в R&S®FSW для синхронизации по времени. Пользователь может полностью конфигурировать кадр запуска, включая все поля общих и пользовательских данных, необходимые для указания информации по всем станциям, например длины полезной нагрузки, а также информации по отдельной испытуемой станции, например по распределению ресурсных блоков (RU).

Ошибка CFO. В стандарте IEEE 802.11ax указано, что для станции необходима предварительная компенсация ошибки смещения несущей частоты (CFO) для предотвращения возникновения помех между несущими различных взаимодействующих станций. После компенсации абсолютное значение остаточной ошибки CFO по отношению к кадру запуска должно быть менее 350 Гц. В рамках этого испытания генератор сигналов имитирует кадры запуска, отправляемые на точку доступа. Благодаря совместно используемому опорному сигналу 10 МГцпрактически отсутствует погрешность по частоте между генератором сигналов и анализатором спектра. В связи с этим анализатор спектра может точно измерять остаточное значение CFO станции относительно кадра запуска.

Рисунок 1 — Погрешность временной синхронизации
Рисунок 1 — Погрешность временной синхронизации
Открытый Lightbox

Погрешность временной синхронизации

Станция, участвующая в передаче HE TB PPDU, должна начинать передачу по истечении указанного временного интервала SIFS после окончания кадра запуска. Для станции должно выполняться требование по точности временной синхронизации, которая должна составлять ±0,4 мксдля SIFS, то есть передача должна начинаться в течение периода времени SIFS ±0,4 мкспосле окончания кадра запуска (см. рисунок 1).

Для этого испытания генератор сигналов снова передает кадр запуска. Также генератор сигналов передает анализатору спектра сигнал запуска, который фиксирует окончание кадра запуска. В связи с этим анализатор спектра может точно измерить время после окончания кадра запуска до начала передачи HE TB PPDU. Измеренное время за вычетом указанного значения SIFS (т.е. 10 мкс в полосе 2,4 ГГци 16 мксв полосе 5 ГГц) составляет погрешность синхронизации по времени для станции.

Рисунок 2 — Погрешность неиспользуемого тонального сигнала
Рисунок 2 — Погрешность неиспользуемого тонального сигнала
Открытый Lightbox

Погрешность неиспользуемого тонального сигнала

Чтобы не создавать помех другим станциям, нежелательные излучения станции в канале должны оставаться ниже указанных пределов (см. рисунок 2).

Для этого испытания R&S®FSW предлагает автоматизированные измерения погрешности неиспользуемого тонального сигнала, включая автоматический расчет предельных линий. Это удобно, так как пределы зависят от схемы модуляции, а также от объема ресурсных блоков испытуемой станции. Для инициирования передачи опять же необходим кадр запуска от генератора сигналов.

Измерительная установка для испытания на соответствие требованиям к передаче HE TB PPDU
Измерительная установка для испытания на соответствие требованиям к передаче HE TB PPDU