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WIFI-OTA测试规范简介(四)

2009-04-28 11:07:29 栏目:通讯专栏
核心导读
文章脉络/关键词: WiFi OTA测试、WLAN辐射性能测试、接收灵敏度测量、AP衰减器设置、无线模块TIS测试
内容摘要: 本文详细介绍WLAN终端机辐射性能测试规范,涵盖WLAN部分与模块部分的OTA测试环境搭建、AP衰减器配置、接收灵敏度测量步骤及FRR计算方法,为WiFi设备射频性能验证提供标准化操作流程。
AI 深度解读
WiFi OTA(Over-The-Air)测试是无线通信设备射频性能验证的核心环节,尤其在2009年WiFi技术快速普及期,标准化测试流程对保障终端设备互操作性和用户体验至关重要。本文所述测试规范源于CTIA等行业标准体系,针对集成WLAN功能的终端机提出分阶段验证方案:WLAN部分侧重自由空间下的链路级性能评估,通过模拟基站与可控衰减环境精确测量接收灵敏度阈值;模块部分则引入TIS(Total Isotropic Sensitivity)指标,结合暗室三维扫描确定设备最佳接收方位。该规范的技术价值在于将抽象的射频指标转化为可复现的工程操作,其衰减器步进控制、ACK帧统计机制等设计至今仍是WiFi认证测试的基础方法论。对于当前物联网设备研发,理解此类传统OTA框架有助于把握MIMO、波束成形等新技术演进脉络,建议工程师在5G/WiFi6融合测试中继承其可控变量隔离思想。

    上期对WLAN终端机的辐射测试进行了介绍,这期我们针对带有WLAN的终端机WLAN部分及模块部分的辐射性能测试进行介绍。

    WLAN部分的测试环境如下图所示,但是要求增加一台模拟基站,并且模拟基站的天线安放在暗室的合适位置。WLAN部分仅要求对自由空间进行测试。

测试步骤:

    (一)推荐步骤:
        1) 设置AP衰减器,满足在被测物天线连接端的接收信号高于初始接收灵敏度10dB。
        2) 设置RX衰减器,满足在WLAN接收机输出端的被测物的接收信号等级高于初始接收灵敏度10dB,但是不能超过50 dB。
        3) 设置AP测试仪在指定的信道、调制方式及数据速率下发射所要求的信号。
        4) 被测物与AP测试仪相连。
        5) AP测试仪发射连续的单播测试数据包给被测物。
        6) 被测物反馈所接收到的带有ACK控制帧的单播测试数据包。
        7) WLAN接收机报告所接收的ACK控制帧给控制电脑并且记录每秒的ACK控制帧的数目。
        8) 控制电脑记录在接收100(TBF)数据帧时段内及相应的ACKs下数据帧的数目和ACK控制帧的数目。FRR计算公式(ACKs接收数目/发射的数据帧)
        9) 增加AP衰减器的值,直到每增加1dB,FRR值低于90%。
        10) AP衰减器每减低1dB,记录此值为”A”。
        11) 重复步骤1-10测试每个要求的信道,制式及数据传输速率。
        12) 制作一个表格填写每次测试的信道,调制方式,数据传输速率和RSSI的平均值。

    (二)测试AP和AP衰减器的设置:
        1 )测量功率等级并且精确到0.5dBm。
        2 )在步骤13中测量到的功率等级加上10dB然后减去AP衰减器的衰减值计算结果为接收灵敏度,计算公式:P+10-A,精确到1dBm。
        3 )按照表格重复步骤13-14测试所有的数据传输速率及信道。

    以上关于WLAN部分的测试,下面我们介绍模块部分的测试。测试环境如下图所示:

    如图所示,被测物和AP天线应安置在暗室中合适位置。在最大接收灵敏度(参考极化方向和方位角)的位置完成对测试天线的测试作为参考值。假如DUT射频指标没有进行测试,要求在自由空间条件下完成TIS测量作为参考值和参考方位。

    AP通过Wi-Fi DUT的MAC地址发射连续短的单播UDP数据包。当DUT发射最大功率时将反馈连续的ACKs。通过PC AP控制器运行交换机,并生成连续的单播数据包。交换机的软件作为一个可执行文件可从Wi-Fi联盟网站查询。AP的Tx/Rx模拟输出端通过可变的衰减器连接暗室内的天线。连接衰减器的目的是确保AP的发射信号不影响DUT相对灵敏度的测量。假如DUT为一个802.11b的设备并且传输在1 Mbps,那么AP的数据速率设置为”aoto”,传输数据设置为11 Mbps。完成此调试的重复时间约为630 μs。假如DUT为一个802.11g或者802.11a的设备并且传输在6 Mbps,那么AP的数据速率设置为”aoto”,传输数据设置为54 Mbps。完成此调试的重复时间约为165 μs。


测试步骤:

    TIS测试要求若天线为伸缩式,还要在天线拔出和缩回两种状态下进行测试。测试搭建及测试步骤可参考“Test Plan for Mobile Station Over-The Air Performance” version 2.1第6章。

    1) 关闭Wi-Fi功能测试模块的低,中,高三个信道的接收灵敏度并记录测试结果。
    2) 打开Wi-Fi功能,设置DUT和AP使Wi-Fi DUT与AP同步。
    3) 打开PC AP控制器的接收机激发Wi-Fi DUT发射。
    4) 接收机将最先完成对DUT的ping测试。如果ping的反馈很好,这时产生持续或预先定义的UDP数据包。数据包生成结束时完成最终ping测试。
    5) 提高模块基站发射功率5dB。
    6) 确定带有Wi-Fi的模块的相对接收灵敏度的测量与第6 章中所描述的DUT的调制相符。。
    7) 中间信道相对灵敏度的测量应该在全部或每种组合下进行,最大的分离间隔为500kHz。
    8) 记录测试结果。

    以上是关于带有WLAN的终端机WLAN部分及模块部分的辐射性能测试进行介绍,在接下来几期中摩尔实验室(MORLAB)将继续对WLAN-OTA的测试规范进行详细的介绍。

    如需更多资料,请发信到以下地址:Service@morlab.cn或致电:0755-86130318。


常见问题
Q: WiFi OTA测试为什么需要在暗室中进行?
A: 暗室(电波暗室)能够屏蔽外部电磁干扰并吸收内部反射波,确保测试信号仅来自被测设备与测试天线之间的直达路径,从而准确测量终端机的真实辐射性能,避免多径效应导致的测试误差。
Q: AP衰减器在测试中起什么作用?
A: AP衰减器用于精确控制发射到被测设备的信号强度,通过逐步增加衰减值使接收信号逼近灵敏度阈值,从而确定设备刚好能维持90%帧接收率(FRR)的临界功率点,最终计算出接收灵敏度数值。
Q: FRR计算公式中的TBF代表什么含义?
A: TBF(Test Burst Frames)指测试突发帧数量,规范中设定为100帧,即控制电脑统计在接收100个数据帧的时间段内,设备成功反馈的ACK控制帧数量,以此计算帧接收率(FRR = ACK接收数/发射数据帧数)。
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