Test de précision de la liaison montante pour la norme WLAN IEEE 802.11ax

Les générateurs de signaux et analyseurs de spectre Rohde & Schwarz peuvent être utilisés pour tester les stations IEEE 802.11ax présentant des exigences de précision au niveau de la liaison montante. Des mesures telles que l'erreur de fréquence de porteuse résiduelle et la précision de chronométrage des transmissions HE TB PPDU sont supportées.

Votre tâche

La connectivité sans fil, qui a été implémentée avec succès dans le monde entier, a traversé d'énormes étapes d'évolution. Les systèmes WLAN antérieurs ont introduit des fonctionnalités de couche physique telles que des largeurs de bande plus importantes, la MIMO et des schémas de modulation d'ordre supérieur, permettant d'obtenir des débits plus élevés. Pour s'attaquer aux défis des réseaux encombrés, la nouvelle norme à venir IEEE 802.11ax se focalisera dorénavant sur l'amélioration du rendement global. Le changement le plus important consiste en l'introduction de l'OFDMA (technologie de multiplexage par répartition orthogonale de la fréquence) pour les liaisons montante et descendante, qui propose une meilleure flexibilité mais qui augmente également la complexité. Pour s'assurer que les futurs appareils et services WLAN IEEE 802.11ax soient une réussite, il est clair que de nouveaux tests doivent être mis en place afin de vérifier l'interfonctionnement.

Particulièrement pour la liaison montante de l'OFDMA, également appelée PPDU (unité de données de protocole de couche physique) à déclenchement haut rendement (HE TB) PPDU, il est important que tous les appareils fonctionnent dans les limites définies. Puisque plusieurs stations (STA) interviennent dans la transmission HE TB PPDU, la participation des STA doit synchroniser la durée de transmission, la fréquence, l'horloge d'échantillonnage et la puissance afin d'atténuer les interférences.

La transmission HE TB PPDU (en liaison montante) est précédée par une trame de déclenchement envoyée par le point d'accès (AP) (en liaison descendante). Cette trame de déclenchement est envoyée à toutes les stations afin de coordonner la transmission en liaison montante. La trame de déclenchement intègre des informations telles que la longueur des données utiles, la largeur de bande, la répartition de l'unité de ressource (RU) et le schéma de modulation. Chaque STA a besoin de synchroniser sa fréquence LO avec la fréquence de la trame de déclenchement. D'autre part, la transmission du signal en liaison montante doit démarrer après un intervalle de temps court spécifié entre deux trames (SIFS), après que la trame de déclenchement soit terminée.

Puisqu'une STA n'occupe qu'une petite part de la largeur de bande disponible (OFDMA), on doit s'assurer que les émissions non souhaitées au sein du canal restent sous un certain seuil afin de ne pas interférer avec les autres stations.

Solution T&M

Les générateurs de signaux et les analyseurs de spectre Rohde & Schwarz génèrent la trame de déclenchement nécessaire et analysent la réponse de la STA. Par exemple, un générateur de signaux vectoriels R&S®SGT100A envoie une trame de déclenchement personnalisable par l'utilisateur à la STA sous test. La STA répond en envoyant une trame HE TB PPDU qui est routée vers le R&S®FSW pour analyse. Les deux appareils de test et mesure se partagent un signal de référence de 10 MHz pour la synchronisation de la fréquence. Le R&S®SGT100A fournit en plus un signal de déclenchement vers le R&S®FSW pour la synchronisation temporelle. L'utilisateur peut entièrement configurer la trame de déclenchement, incluant tous les champs “d'informations communes” et “d'informations utilisateur” nécessaires afin d'indiquer les informations pour toutes les stations, comme par exemple la longueur des données utiles, et la répartition RU pour la STA individuelle sous test.

La norme IEEE 802.11ax stipule qu'une STA a besoin de compenser au préalable l'erreur d'offset en fréquence de la porteuse (CFO), afin d'éviter des interférences inter-porteuses entre les différentes STA intervenant. Après la compensation, la valeur absolue de l'erreur CFO résiduelle doit être inférieure à 350 Hz tout en respectant la trame de déclenchement. Pour ce test, le générateur de signaux émule l'AP envoyant les trames de déclenchement. Du fait que le signal de référence de 10 MHz soit partagé, il n'y a virtuellement pas d'erreur en fréquence entre le générateur de signaux et l'analyseur de spectre. Par conséquent, l'analyseur de spectre peut mesurer précisément la CFO résiduelle de la STA en respectant la trame de déclenchement.

Figure 1 Timing accuracy
Figure 1 Timing accuracy
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Précision temporelle

Une STA intervenant au sein d'une transmission HE TB PPDU doit démarrer la transmission après un intervalle de temps spécifié (SIFS), une fois la trame de déclenchement terminée. La STA doit répondre à une précision temporelle de ±0.4 μs pour le SIFS, la transmission doit démarrer dans une période de temps du SIFS de l'ordre de ± 0.4 μs après que la trame de déclenchement soit terminée (voir Figure 1).

Pour ce test, le générateur de signaux envoie de nouveau une trame de déclenchement. Le générateur de signaux envoie également à l'analyseur de spectre un signal de déclenchement qui indique la fin de la trame de déclenchement. Par conséquent, l'analyseur de spectre peut mesurer précisément le temps écoulé entre la trame de déclenchement et le début de la transmission HE TB PPDU. Le temps mesuré moins le SIFS spécifié (par exemple 10 μs dans la bande 2.4 GHz et 16 μs dans la bande 5 GHz) donne l'erreur temporelle de la STA.

Figure 2 Unused tone error
Figure 2 Unused tone error
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Erreur de fréquence inutilisée

Afin de ne pas interférer avec les autres stations, les émissions non souhaitées de la STA au sein du canal doivent restées sous un certain seuil spécifié (voir Figure 2).

Pour ce test, le R&S®FSW propose des mesures automatisées de l'erreur de fréquence inutilisée, incluant le calcul automatisé du seuil. Cela est très pratique car le seuil dépend du schéma de modulation ainsi que de la taille du RU de la station sous test. De nouveau, une trame de déclenchement provenant du générateur de signaux est nécessaire pour stimuler la transmission.

Measurement setup for testing HE TB PPDU transmit requirements
Measurement setup for testing HE TB PPDU transmit requirements