利用ACK应答测量WLAN接收机指标的方法介绍

来源:电子发烧友网 作者:litepoint供稿2014年01月20日 11:09
[导读] WLAN设备接收机测试传统的方法是仪表发射一定数量的数据包后,查询DUT正确接收的数量,然后计算误包率。这种方法需要有查询DUT的操作,不仅需要DUT的控制指令或软件支持,而且增加了实现的复杂度和时间开销。莱特波特公司WLAN测试仪IQxel创新的提出利用IEEE802.11规范中定义的ACK应答机制测量接收机指标的方法,不仅简化了测试过程,也提高了测试效率。

  在WLAN设备测试中,接收机测试是最耗时的测试项目。不仅是发射具有统计意义足够数量的数据包需要一定的时间,而且下行信号播放完后还需要查询DUT获得误包率(PER)结果。而IEEE标准中定义的接收应答(ACKowledgement)机制为接收机测试提供了另外一种更高效的方法。目前主流的WLAN测试仪IQxel,不仅提供了优异的性能和测试速度,而且在WLAN测试中引入了许多创新的特性。本文介绍的接收机ACK测试方法就是其中之一。

  1. IEEE802.11协议中ACK应答机制

  WLAN信号在开放空间中传输,容易受到各种干扰、频率选择性衰落、群时延等因素影响。为保证发送的数据包被接收机正确接收解调,IEEE 802.11e为基于802.11协议的WLAN体系添加了QoS特性。Wi-Fi组织为了保证不同WLAN厂商提供QoS的设备之间可以互通,定义了WMM(Wi-Fi Multimedia,Wi-Fi多媒体)标准。WMM标准使WLAN网络具备了提供QoS服务的能力。WMM通过将数据报文划分为4个接入分类(AC, access categories)队列,高优先级AC占用信道的机会高于低优先级AC,从而能针对每类报文提供不同级别的服务。

  ACK应答机制是WLAN信号实现QoS的重要手段。当AP或STA收到一个数据帧,检测FCS(frame check sequence,校验序列)正确,并且发送的数据帧要求ACK应答时,AP或STA需要发送ACK应答信号。ACK策略有两种:Normal ACK和No ACK。Normal ACK对每个发送的单播报文,接收者在成功接收后都发送一个ACK回应。No ACK在通信质量较好,环境干扰较少的情况下,可以设置某一个优先级的流不需要ACK报文回复进行确认,以节省回复的ACK帧占用的信道资源。No ACK策略能有效提高传输效率,但也有可能造成丢包问题。IEEE 802.11标准规定组播、广播帧不回复ACK。有些对时延要求非常高的服务,采用No ACK策略或者Block Ack策略。在实验室和生产线测试WLAN设备接收机指标时,我们通常采用的是Normal ACK的波形文件。数据包的交互过程如图1所示。

  利用ACK应答测量WLAN接收机指标的方法介绍

  图1 Rx测试中Tester和DUT的交互

  2. 通过统计ACK应答帧来计算PER

  通过上面的介绍,读者肯定会联想到,WLAN设备接收机测试中可以在仪表端通过计数DUT回复的ACK帧直接得到误包率PER。

  绝大多数矢量信号源(VSG)无法实现这种功能,因为无法检测DUT返回的ACK数据包。而IQxel通过专利的创新硬件设计,在播放测试射频信号时,也可以检测返回的ACK数据包。不仅可以统计ACK数量,也可以报告ACK应答时间、功率等指标。接收机测试中,IQxel在播放完规定的数据包后,就可以直接统计出DUT的误包率。即节省了查询DUT的时间,也不需要DUT的软件支持。

  3. IQxel RXPER测量方法

  IQxel将ACK应答测试PER的方式命名为RXPER,并且提供了手动和程序控制两种方式实现。首先我们介绍手动测量方法。

  通过任意浏览器登录IQxel操作界面并进入WLAN测试界面后,可以在界面上部看到RXPER的按钮。点击后可以在VSG操作标签下执行RXPER测试。测试步骤如下:

  a. 首先选择合适的波形文件(waveform),确保MAC地址和一些标识位(flag)的设置正确,仪表播放的波形文件能够被DUT正确接收。

  b. 点击上传按钮(Upload),加载要播放的波形文件查看SIFS, ACK timeout等时间设置。不同数据速率的波形文件,这些设置参数是不一样的。

  c. 打开VSA>Result标签,将Power VS. Time图标拖拽到结果显示区域。在数据包发送结束的位置,可以看到MPS的时间,如下图所示:

  利用ACK应答测量WLAN接收机指标的方法介绍

  图2 查看Rx测试波形文件数据帧持续时间

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