Test dell'accuratezza del collegamento uplink nelle reti WLAN IEEE 802.11ax

I generatori di segnali e gli analizzatori di spettro di Rohde & Schwarz possono essere utilizzati per valutare il comportamento delle stazioni IEEE 802.11ax in termini di requisiti di accuratezza del collegamento in direzione uplink (dal terminale mobile alla stazione). Sono supportate misure quali l'errore residuo delle frequenza portante e la precisione temporale delle trasmissioni HE TB PPDU.

Attività da eseguire

La connettività wireless, che è stata utilizzata con successo in tutto il mondo, è passata attraverso alcuni rapidi passaggi evolutivi. Le reti WLAN tradizionali hanno introdotto nuove funzionalità di trasmissione a livello fisico, quali un'ampiezza di banda maggiore, la ricetrasmissione parallela (MIMO) e schemi di modulazione di ordine più elevato, ottenendo una maggiore velocità complessiva nel trasferimento dei dati. Per affrontare le sfide posta dalle presenza di reti sempre più affollate, il prossimo nuovo standard IEEE 802.11ax si concentrerà sull'aumento dell'efficienza complessiva dei collegamenti. Il cambiamento più importante è l'introduzione delle modulazione OFDMA nei collegamenti uplink (dal dispositivo mobile al punto di accesso) e downlink (dal punto di accesso al dispositivo mobile), una tecnica che offre maggiore flessibilità, ma che aumenta anche la complessità.Per assicurare il successo dei futuri dispositivi e servizi a standard WLAN IEEE 802.11ax, è evidente che sia necessario svolgere nuovi test per verificare l'interconnessione.

Specialmente per l'uplink OFDMA, detto anche PPDU ad alta efficienza basato su (HE TB, High Efficiency Trigger Based), è cruciale che tutti i dispositivi funzionino entro i limiti definiti. Poiché più stazioni (STA) partecipano alla trasmissione HE TB PPDU, le stazioni partecipanti devono sincronizzare il momento di trasmissione, la frequenza, il clock di campionamento e l'alimentazione per mitigare i problemi di interferenza.

La trasmissione HE TB PPDU (nell'uplink) è preceduta da un frame di trigger inviato dall'access point (AP) (nel downlink). Questo frame di trigger è inviato a tutte le stazioni per coordinare la trasmissione in uplink. Il frame di trigger include informazioni quali ad esempio lunghezza del payload, ampiezza di banda, allocazione dell'unità di risorsa (RU) e schema di modulazione. Ciascun STA deve sincronizzare la propria frequenza dell'oscillatore locale (LO) con la frequenza del frame di trigger. Inoltre, la trasmissione del segnale di uplink deve iniziare dopo uno specifico intervallo temporale dello spazio interframe (SIFS) dopo la fine del frame di trigger.

Poiché uno STA occupa solo una piccola porzione dell'ampiezza di banda disponibile (OFDMA), deve assicurare che emissioni non desiderate all'interno del canale restino al di sotto di determinati limiti per non interferire con altre stazioni.

Soluzione di misura e collaudo

I generatori di segnali e gli analizzatori di spettro di Rohde & Schwarz generano il frame di trigger richiesto e analizzano la risposta dello STA. Ad esempio, un generatore di segnali vettoriali R&S®SGT100A invia un frame di trigger definibile dall'utente allo STA sottoposto a test. Lo STA risponde inviando un frame HE TB PPDU inviato allo strumento R&S®FSW per l'analisi. Entrambi gli strumenti di misura e collaudo condividono un segnale di riferimento a 10 MHz per la sincronizzazione della frequenza. Il generatore R&S®SGT100A inoltre fornisce un segnale di trigger all'analizzatore R&S®FSW per la sincronizzazione temporale. È possibile configurare completamente il frame di trigger, comprese tutti i campi di “informazioni comuni” e “informazioni per l'utente” necessari per specificare informazioni per tutte le stazioni, ad es. lunghezza del payload, e per il singolo STA sottoposto a test, ad es. allocazione di RU.

Errore CFO - Lo standard IEEE 802.11ax stabilisce che uno STA debba eseguire la compensazione preliminare per l'errore di offset di frequenza della portante (CFO) per prevenire un'interferenza tra le portanti fra diversi STA partecipanti. Dopo la compensazione, il valore assoluto dell'errore CFO residuo relativamente al frame di trigger deve essere minore di 350 Hz. Per effettuare questo test, il generatore di segnali emula l'AP che invia frame di trigger. Grazie al segnale di riferimento condiviso da 10 MHz, praticamente non vi è errore di frequenza tra il generatore di segnali e l'analizzatore di spettro. L'analizzatore di spettro può perciò misurare precisamente il CFO residuo dello STA relativamente al frame di trigger.

Figure 1 Timing accuracy
Figure 1 Timing accuracy
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Precisione temporale

Uno STA che partecipa alla trasmissione di un HE TB PPDU deve iniziare la trasmissione dopo uno specifico intervallo temporale SIFS dopo la fine del frame di trigger. Lo STA deve soddisfare un'accuratezza temporale di ±0,4 μs per il SIFS, cioè la trasmissione deve iniziare entro un periodo temporale di SIFS ± 0,4 μs dopo la fine del frame di trigger (vedere la Figura 1).

Per effettuare questo test il generatore di segnali invia nuovamente un frame di trigger. Il generatore di segnali invia anche all'analizzatore di spettro un segnale di trigger che contrassegna la fine del frame di trigger. L'analizzatore di spettro può perciò misurare precisamente il tempo trascorso tra il frame del trigger e l'inizio della trasmissione dell'HE TB PPDU. Il tempo misurato meno il SIFS specificato (cioè 10 μs nella banda 2,4 GHz e 16 μs nella banda 5 GHz) fornisce l'errore temporale dello STA.

Figure 2 Unused tone error
Figure 2 Unused tone error
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Errore di tono non utilizzato

Per non interferire con altre stazioni, le emissioni indesiderate dello STA nel canale devono restare sotto limiti specifici (vedere Figura 2).

Per questo test, l'analizzatore R&S®FSW offre misure automatizzate per l'errore con tono inutilizzato, compreso il calcolo della linea limite automatizzata. Si tratta di una funzione molto comoda, poiché i limiti dipendono dallo schema di modulazione, nonché dalla dimensione di una stazione sottoposta a test. Ancora una volta, un frame di trigger dal generatore di segnali è necessario per stimolare la trasmissione.

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