Verificar el rendimiento radioeléctrico de dispositivos IEEE 802.11be

Su misión

El desarrollo de los estándares para Wi-Fi de la próxima generación está en pleno auge, como demuestra el actual borrador de la especificación IEEE 802.11be, que ha sido ya ampliamente definida en la capa física para implementaciones específicas. Los generadores de señales y analizadores de señales ayudan a explorar el mundo de las señales Wi-Fi 7 y permiten realizar pruebas iniciales de componentes y módulos para este nuevo estándar.

Con IEEE 802.11ax se ha definido el estándar para la próxima generación de Wi-Fi, con vistas a mejorar la eficiencia y a ampliar la gama de casos de uso posibles, como p. ej. acontecimientos multitudinarios con muchos dispositivos conectados y activos al mismo tiempo. Como hitos tecnológicos fundamentales destacan la introducción de OFDMA, separación de subportadoras de 78,128 kHz, bandas de guarda más amplias y 1024QAM como máximo esquema de modulación posible.

El nuevo estándar se centra en un alto caudal de datos con baja latencia para aplicaciones domésticas, de oficina y en fábricas.

Dos planteamientos prácticos contribuyen a la mejora del caudal de datos en la capa del enlace física: la aplicación de esquemas de modulación más elevados y un uso más flexible del espectro de frecuencia asignado, especialmente en entornos con alta densidad de usuarios.

IEEE 802.11be incorpora ambos planteamientos y especifica además esquemas MIMO más altos. El nuevo estándar se basa en el IEEE 802.11ax y sigue coherentemente su planteamiento. Por ejemplo, los anchos de banda de señal aumentan a hasta 320 MHz para aprovechar la mayor disponibilidad del espectro en la banda de 6 GHz, y son posibles nuevos esquemas de modulación de hasta 4096QAM junto con la transmisión en paralelo de hasta 16 flujos de datos. La asignación de varios bloques de frecuencia (unidades de recursos múltiples o MRU) a un usuario permite utilizar de forma más eficiente el espectro y las conexiones de punto de acceso, que están mejor adaptadas a los clientes con alto consumo de datos.

El nuevo estándar incluirá la operación multienlace (MLO), que consiste en agregar varios enlaces físicos para incrementar el caudal de datos, la latencia y la fiabilidad.

Estas ampliaciones dan como resultado en conjunto un rendimiento extremadamente alto (EHT), tal y como se define en IEEE 802.11be específicamente para los estándares del IEEE.

IEEE 802.11be define dos nuevos formatos de unidad de datos de protocolo de la capa física (PPDU) con un nuevo preámbulo para garantizar la aplicación a largo plazo y la compatibilidad retroactiva. Junto con campos específicos de EHT para los datos de control, cada preámbulo contiene varios campos asociados a datos de versiones antiguas para garantizar la compatibilidad con estándares IEEE 802.11 anteriores.

Los instrumentos deben estar en condiciones de manejar los nuevos formatos de PPDU y satisfacer requisitos físicos más exigentes.

Generación de señales IEEE 802.11be

Una solución de generación de señales IEEE 802.11be debe cumplir dos condiciones: admitir el ancho de banda de señal de 320 MHz para todos los modos de transmisión de EHT y ofrecer capacidad de generación de señales con 4096QAM en la banda de 6 GHz (de 5,925 GHz a 7,125 GHz). El rendimiento de EVM del generador debe ser menor a –50 dB en los test de amplificadores de potencia y receptores. Los generadores de señales vectoriales R&S®SMW200A (alta gama) y R&S®SMM100A (gama media) cumplen estos requisitos.

Para ello se requieren dos opciones: la opción básica para Wi-Fi R&S®Sxx-K54, que permite la generación de señales según IEEE 802.11a/b/g/n/j/p y la opción adicional R&S®Sxx-K147, que incluye nuevas funciones para IEEE 802.11be.

Configuración de PPDU rápida y sencilla

Las señales IEEE 802.11be se pueden configurar en pocos pasos. En primer lugar, se selecciona el modo de transmisión en el secuenciador de bloques de trama y a continuación se configura la PPDU.

Como se indicaba más arriba, IEEE 802.11be introduce nuevos formatos de PPDU (EHT MU y EHT TRIG), que contienen campos U-SIG y EHT-SIG específicos de IEEE 802.11be con campos de aprendizaje y señalización de versiones anteriores. Algunos datos de señalización, entre ellos el identificador de versión PHY, están preconfigurados. Otros parámetros, como la dirección de enlace, tipo de PPDU, color de BSS, STA-ID, tipo MCS y codificación de canal, se pueden seleccionar de forma directa y transparente en el diálogo de configuración de PPDU.

Los ajustes guiados por menú para la asignación de unidad de recursos y canales se aplican indirectamente a EHT-SIG y U-SIG. La opción IEEE 802.11be permite asignar unidades de recursos múltiples (MRU) a un usuario individual.

Las unidades de recursos pueden tener 242, 484 or 996 subportadoras, lo que determina cuántos canales se pueden asignar a un usuario. El índice MRU define las posiciones de unidad de recursos dentro del canal.

Determinados rangos de frecuencias dentro del ancho de banda de señal ocupados por aplicaciones prioritarias como radares meteorológicos se excluyen automáticamente y no se utilizan para la transmisión. Tras seleccionar el estándar (primera columna), se pueden realizar otros ajustes a través del menú de configuración.

Asignación espacial

Para incrementar el caudal de datos, IEEE 802.11be especifica hasta 16 flujos de datos en paralelo para SU-MIMO (16×16) y MU-MIMO para hasta ocho estaciones simultáneas y hasta cuatro flujos de datos para cada usuario. El R&S®SMW200A y el R&S®SMM100A calculan todos los flujos de datos con recursos integrados, dos de ellos con salida simultánea a través de las interfaces de RF del R&S®SMW200A.

Análisis de señales IEEE 802.11be

La opción de medida R&S®FSx-K91BE añade funciones de IEEE 802.11be a las opciones existentes de IEEE 802.11a/b/g/n/p/ac/ad/ax/ay para los analizadores de señal y espectro de alta gama R&S®FSW y de gama media R&S®FSV3000.

Dos puntos de partida para configurar un análisis

Uno de ellos utiliza el menú de configuración de formato PPDU para definir señales que no cumplen plenamente el estándar, lo cual puede ser interesante en fases tempranas de estandarización.

En el otro, más cómodo, se dispone de automodulación y autodetección para configurar parámetros como la longitud de campo de aprendizaje largo de EHT (EHT LTF) y las bandas de guarda. En el modo de autodetección, el analizador se configura automáticamente para una señal IEEE 802.11be aplicada y presenta la relación de parámetros. La asignación de unidades de recursos, el esquema de modulación y codificación (MCS) y otros valores específicos del usuario se pueden definir también en los nuevos campos de señal U-SIG (SIG universal) y EHT-SIG.

Los nuevos esquemas de codificación y modulación 4096QAM, así como los anchos de banda de señal de hasta 320 MHz, plantean unos requisitos de calidad de señal más altos que hasta ahora. IEEE 802.11be requiere una magnitud de vector de error (EVM) máxima de –38 dB para las PPDU multiusuario (EHT MU PPDU) y las PPDU basadas en disparo (EHT TB PPDU). Por regla general, el analizador debería ser capaz de medir la EVM con precisión hasta como mínimo –48 dB con un margen de seguridad de 10 dB. La opción R&S®FSW-B320 para ancho de banda de análisis de 320 MHz lo hace posible en el R&S®FSW.