OFDMA传输的上下链路，EVM以及如何克服测试难点

上篇文章中，我们介绍了OFDM 码元时长，OFDMA 与OFDM的区别 ，以及资源单元。今天我们将介绍OFDMA传输的上下链路，EVM 以及如何克服测试难点。

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下行链路多用户运行

当下行链路向站点传输时，它采用的是高效多用户物理协议数据单元 (HE MU PPDU) 数据包结构。 在该数据包中，前导码有一个字段叫做 SIG-B。SIG-B 字段包含了给各个站点的信息，它向站点下达有关 RU 大小、频率分配、调制 MCS、接入点分配的空间流数等指令。 通过对 SIG-B 字段进行解码，站点就可以知道在哪里针对分配的 RU 来调谐接收器。 除了多个 RU 间共享频谱带来的复杂性外，AP 还必须能够调整其发射功率，以补偿客户端接收器的信号电平。 在同一信号传输中，AP 可以将其信号增强最多 6dB，以补偿到最远站点的路径损耗。 反之，如果站点距离很近，那么也可以将功率降低 6dB。 总的来说，在同一信号传输中，RU 之间的功率差异可以达到 12dB。

正如大家所看到的，OFDMA 生成了大量基于 RU 大小、分配和功率电平的排列组合，由于这些排列组合具有不同的 EVM 和频谱性能，因此需要进行验证以确保发射器和接收器的性能合乎标准。 此外，设备需要具有较宽的动态范围和优异的 EVM 性能，因为在同一信号传输中，RU 功率电平之间可能会有高达 12dB 的功率差异。 这些都是 Wi-Fi 6 的新要求。

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上行链路多用户运行

上行链路多用户与下行链路运行相比更加复杂。 因为在上行链路中，流量需要从多个站点同步传送到 AP。 AP 承担上行链路 OFDMA 或上行链路 MIMO 运行及其传输的协调作用。 首先，它向所有即将参与传输的站点发送一个触发帧。 然后，这些站点在各自 RU 上响应该触发帧进行同步发射。 客户端站点必须基于触发帧调整其时序、频率以及功率电平来参与此传输。 AP 和客户端之间的同步精度极为关键，因为假设参与的一方发生故障或单个站点表现未及预期，那么就会降低共享同一传输的所有其他用户的性能。 这对 AX 来说非常重要，因此，标准中特别针对此同步制定了全新要求。 客户端之间开始的传输间隔在正负 400 纳秒。 当客户端接收到触发帧之后，它们将有 16 微秒帧间间隔加减 400 纳秒的时间，沿上行链路方向发送流量。 针对频率同步，为了防止同步发射的客户端彼此形成干扰，站点需要对载波频率偏移进行预补偿。 每个站点都要根据从 AP 接收到的触发帧来调整自己的载波频率。 经过补偿后，标准规定残余载波频率偏移 (CFO) 必须小于 350 Hz。 在 AP 功率方面，也要求各站点提高或降低其发射功率，以均衡 AP 从所有上行链路站点接收的功率。 这有利于确保距离 AP 较近的站点不会淹没那些远距离站点。 AX 标准要求站点调整功率的精度为正负 3 dB。 在站点侧，需要以 3 dB 精度准确测量接收信号强度指示 (RSSI)，以确保测量出站点和 AP 之间的正确路径损耗。

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未使用子载波 EVM

OFDMA 带来的另一个概念是未使用子载波 EVM。 这是 Wi-Fi 6 中引入的一个新指标。 正如前文所述，当站点需要在其分配到的 RU 上同步进行上行链路方向的传输时，非常重要的一点是其发射不要溢出到其他 RU 上。 否则就会降低其他用户的系统容量。 因此，为了评估站点性能，AX 标准引入了一个全新指标，即未使用子载波 EVM，用来测量站点产生的带内杂散。 加之过去的带外杂散，就可以测量站点在其相邻 RU 中的杂散。 这个指标测量的是小型 RU（即构成整个信道带宽且未使用的 26 个子载波 RU）的 EVM 底噪。 所以，测量的是未使用子载波 EVM，已使用的则予以忽略。 对此，可以使用常规 EVM 指标来衡量性能。

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上行链路多用户传输的测试

对于上行链路多用户传输的测试，其验证是 11ax 测试最具挑战性的领域之一。测试仪需要兼具信号生成和信号分析功能。

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为此需要协调运行一个测试序列，提供用于定时的纳秒级精度测量，以保证上行链路传输的 400 纳秒精度。

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此外，还需要为诸如 CFO、已使用 RU EVM 以及未使用子载波 EVM 的传输提供全套参数测量。

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当对接入点设计进行测试时，测试仪会模拟一个站点，对接收到的触发帧信息进行解码，以生成具有正确 RU 分配的基于触发的 PPDU，然后还需要根据 AP 的要求实时调整发射功率。 因为它需要以纳秒级精度对 AP 进行响应。 当测试客户端站点时，测试仪会模拟一个 AP。 它生成一个触发帧，然后我们会用信号分析功能来测量响应。 它测量的是站点本身产生的基于触发的 PPDU。 因此，需要测量客户端传输的时序、频率、功率精度，以确保其符合 11ax 标准要求和 RU 外泄要求。

总的来说，与前几代 Wi-Fi 相比，Wi-Fi 6 的测试序列需要更高的测试复杂性。 在 LitePoint，我们已经实现了该解决方案的自动化。 可大大简化相关流程。

总结

除了历代 Wi-Fi 都会涉及到的传统发射器和接收器指标测试之外，11ax 还特有一系列全新测试领域。 首先，这是第一个涵盖全部三个 Wi-Fi 频段（即 2.4、5 和 6 GHz 频段）的标准。 如果您计划发布 Wi-Fi 6e 设备，所有验证都将包括这些频段的频率。 此外，很多设备会支持同步双频运行，这同样需要验证。

在调制方面，标准中引入了 1024QAM。 我们谈到它对 EVM 的要求更为严格。 而更小子载波间隔的引入也要求设备具有更高的频率精度。 Wi-Fi 的根本性变化是 OFDMA，它需要全面彻底的验证。 您需要验证大量 RU 组合，包括功率提升模式，在同一信号传输内，RU 间的传输功率变化可能高达 12 dB。 最具挑战性的部分是基于触发的测试来验证正确的上行链路，上行链路多用户运行以及用于已使用子载波和未使用子载波 EVM 的全新指标，确保不产生 RU 外泄。

最后需要提及的是 MU-MIMO 测试，标准在上下行链路 MU-MIMO 运行中支持多达 8 个 MIMO 流。 上行链路 MU-MIMO 是 Wi-Fi 6 的一项新功能，尚未被所有设备支持。 它将成为 Wi-Fi 6 第 2 版设备的一项功能。

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LitePoint为全球最具创新力的无线设备制造商提供无线测试解决方案和服务，帮助他们确保其产品能够满足当今高标准的消费者需求。LitePoint是无线测试领域的领先创新企业，其产品开箱即用，可用于测试全球范围内最广泛使用的无线芯片组。LitePoint与智能手机、平板电脑、个人电脑、无线接入点和芯片组的领先制造商合作。LitePoint也在新兴互联设备（物联网）测试领域处于前沿。LitePoint总部位于加利福尼亚州硅谷，并在全球设有办事处，是测试和工业应用自动化设备领先供应商泰瑞达 (Teradyne)（纳斯达克股票代码：TER）的全资子公司。泰瑞达 2019 年营收为 23 亿美元，其目前在全球范围内拥有 5,500 名员工。如需了解更多信息，请访问 teradyne.com。Teradyne 是泰瑞达公司在美国和其他国家/地区的注册商标。

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