WLAN IEEE 802.11axのアップリンク精度のテスト

課題

全世界に実装されている無線インタフェースは、いくつのも大きな進化の段階を経て来ました。旧世代の無線LANでは、広い帯域幅、MIMO、高次変調方式など、物理層機能の導入により、スループットの向上が実現しました。混雑したネットワークの問題を解決するために、最新のIEEE 802.11ax規格では、全体の効率の向上に焦点を当てています。最も重要な変更は、アップリンクとダウンリンクでのOFDMAの導入です。これにより、効率は向上しますが複雑さも増します。将来の無線LAN IEEE 802.11axデバイスやサービスの成功を実現するためには、新しいテストを実施して相互運用を検証する必要があることは明らかです。

高効率トリガベース（HE TB）PPDUとも呼ばれるOFDMAアップリンクの場合は特に、すべてのデバイスが定義された範囲内で動作することが重要です。HE TB PPDU伝送には複数のステーション（STA）が関与するため、関与するSTAは伝送時間、周波数、サンプリングクロック、パワーを同期させて、干渉の問題を軽減する必要があります。

アクセスポイント（AP）（ダウンリンク）によって送信されたトリガフレームの後に、HE TB PPDU伝送（アップリンク）が続きます。アップリンク伝送を調整するために、このトリガフレームはすべてのステーションに送信されます。トリガフレームには、ペイロード長、帯域幅、リソースユニット（RU）割り当て、変調方式などの情報が含まれています。各STAは、LO周波数をトリガフレームの周波数に同期させます。さらに、アップリンク信号の伝送は、トリガフレームの終了から指定されたショート・インターフレーム・スペース（SIFS）のタイムインターバル後に開始する必要があります。

STAが占有するのは使用可能な帯域幅のわずかな部分だけなので（OFDMA）、他のステーションに干渉しないようにするためには、チャネル内の不要なエミッションが特定の制限値を下回っている必要があります。

課題

全世界に実装されている無線インタフェースは、いくつのも大きな進化の段階を経て来ました。旧世代の無線LANでは、広い帯域幅、MIMO、高次変調方式など、物理層機能の導入により、スループットの向上が実現しました。混雑したネットワークの問題を解決するために、最新のIEEE 802.11ax規格では、全体の効率の向上に焦点を当てています。最も重要な変更は、アップリンクとダウンリンクでのOFDMAの導入です。これにより、効率は向上しますが複雑さも増します。将来の無線LAN IEEE 802.11axデバイスやサービスの成功を実現するためには、新しいテストを実施して相互運用を検証する必要があることは明らかです。

高効率トリガベース（HE TB）PPDUとも呼ばれるOFDMAアップリンクの場合は特に、すべてのデバイスが定義された範囲内で動作することが重要です。HE TB PPDU伝送には複数のステーション（STA）が関与するため、関与するSTAは伝送時間、周波数、サンプリングクロック、パワーを同期させて、干渉の問題を軽減する必要があります。

アクセスポイント（AP）（ダウンリンク）によって送信されたトリガフレームの後に、HE TB PPDU伝送（アップリンク）が続きます。アップリンク伝送を調整するために、このトリガフレームはすべてのステーションに送信されます。トリガフレームには、ペイロード長、帯域幅、リソースユニット（RU）割り当て、変調方式などの情報が含まれています。各STAは、LO周波数をトリガフレームの周波数に同期させます。さらに、アップリンク信号の伝送は、トリガフレームの終了から指定されたショート・インターフレーム・スペース（SIFS）のタイムインターバル後に開始する必要があります。

STAが占有するのは使用可能な帯域幅のわずかな部分だけなので（OFDMA）、他のステーションに干渉しないようにするためには、チャネル内の不要なエミッションが特定の制限値を下回っている必要があります。

電子計測ソリューション

ローデ・シュワルツの信号発生器およびスペクトラム・アナライザは、必要なトリガフレームを生成して、STAの応答を解析します例えば、R&S^®SGT100A ベクトル信号発生器は、ユーザー定義可能なトリガフレームを被試験STAに送信します。STAは、解析のためにR&S^®FSWにルーティングされるHE TB PPDUフレームを送信することによって応答します。どちらの電子計測機器も、10 MHzの基準信号を周波数同期で共有します。R&S^®SGT100Aはさらに、時間同期のためにトリガ信号をR&S^®FSWに送ります。ユーザーはトリガフレームを完全に構成して、ペイロード長などのすべてのステーションの情報や、RU割り当てなどの個々の被試験STAの情報を指定するために必要な「共通情報」フィールドと「ユーザー情報」フィールドを含めることができます。

CFO誤差：IEEE 802.11axでは、STAは搬送波周波数オフセット（CFO）誤差を事前に補正して、関与しているさまざまなSTA間のキャリア間干渉を防ぐ必要があると規定しています。補正後のトリガフレームに対する残留CFO誤差の絶対値は、350 Hz未満である必要があります。このテストでは、信号発生器は、トリガフレームを送信するAPをエミュレートします。10 MHzの基準信号を共有するため、信号発生器とスペクトラム・アナライザの間には実質的には周波数誤差はありません。このため、スペクトラム・アナライザは、トリガフレームに対するSTAの残留CFOを正確に測定できます。

タイミング精度

HE TB PPDU伝送に関与するSTAは、トリガフレームの終了から指定されたSIFSのタイムインターバル後に伝送を開始する必要があります。STAは、SIFSでは±0.4 μsのタイミング精度を実現する必要があります。すなわち、伝送は、トリガフレーム終了後SIFS± 0.4 μsの期間内に開始する必要があります（図1を参照）。

このテストでは、信号発生器は、トリガフレームを再度送信します。信号発生器はまた、トリガフレームの終了を示すトリガ信号をスペクトラム・アナライザに送信します。このため、スペクトラム・アナライザは、トリガフレームからHE TB PPDU伝送の開始までの経過時間を正確に測定できます。測定された時間から指定のSIFS（すなわち、2.4 GHz帯域では10 μs、5 GHz帯域では16 μs）を差し引くことによって、STAのタイミング誤差が得られます。

未使用トーンエラー

他のステーションに干渉しないようにするためには、チャネル内のSTAの不要なエミッションが指定された制限値を下回っている必要があります（図2を参照）。

このテストでは、R&S^®FSWにより、自動リミットライン計算などの未使用トーンエラーの自動測定が可能です。リミットは変調方式や被試験ステーションのRUサイズによって異なるため、これは便利です。この場合も、伝送をシミュレートするためには、信号発生器からのトリガフレームが必要です。