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文檔簡介
1WiFi測試方法和
測試規范匯報人:某某某匯報時間:2023.X.X主要內容:1
Wi-Fi概述1.1Wi-Fi由來1.2Wi-Fi認證1.3802.111.4各國適用頻道1.5各協議標準的數據率2
Wi-Fi硬件參數及標準2.1頻段信道方案2.2發射機功率2.3EVM2.4發射頻譜模板2.5頻段信道方案2.6接收靈敏度2.7占用帶寬2.8雜散發射2.9最大接收電平2.10臨道抑制比2.11發射加電和掉電坡度2.12吞吐量23
Wi-Fi的測試方法3.1、測試條件3.2、測試流程3.3、測試方法1
Wi-Fi概述1.1Wi-Fi的由來Wi-Fi(英語發音:[waifai])是Wi-Fi聯盟制造商的商標做為產品的品牌認證,是一個創建于IEEE802.11標準的無線局域網絡設備。基于兩套系統的密切相關,也常有人把Wi-Fi當做IEEE802.11標準的同義術語。然而不是每樣符合IEEE802.11的產品都申請Wi-Fi聯盟的認證,相對的缺少Wi-Fi認證的產品并不一定意味著不兼容Wi-Fi設備。Wi-Fi聯盟成立于1999年,當時的名稱叫做WirelessEthernetCompatibilityAlliance(WECA)。在2002年10月,正式改名為Wi-FiAlliance。Wi-Fi標志3
Wi-Fi這個術語被普遍誤以為是指無線保真(WirelessFidelity),類似歷史悠久的音頻設備分類:長期高保真(1930年開始采用)或Hi-Fi的(1950年開始采用)。即使Wi-Fi聯盟本身也經常在新聞稿和文件中使用“無線保真”這個詞,Wi-Fi還出現在ITAA的一個論文中。事實上,根據菲爾貝朗格的語句,Wi-Fi一詞是沒有任何意義,也沒有全寫。4IEEE802.11第一個版本發表于1997年,其中定義了介質訪問接入控制層(MAC)和物理層(PHY)。物理層定義了工作在2.4GHz的ISM頻段上的兩種無線調頻方式和一種紅外傳輸的方式,總數據傳輸速率設計為2Mbit/s。兩個設備之間的通信可以自由直接(adhoc)的方式進行,也可以在基站(BaseStation,BS)或者訪問點(AccessPoint,AP)的協調下進行。1999年加上了兩個補充版本:802.11a定義了一個在5GHzISM頻段上的數據傳輸速率可達54Mbit/s的物理層,802.11b定義了一個在2.4GHz的ISM頻段上但數據傳輸速率高達11Mbit/s的物理層。802.11協議的廣泛應用促進了Wi-Fi聯盟的誕生。1999年工業界成立了Wi-Fi聯盟,致力解決符合802.11標準的產品的生產和設備兼容性問題。Wi-Fi為制定802.11無線網絡的組織,并非代表無線網絡。51.2Wi-Fi認證Wi-Fi技術創建在IEEE802.11標準上。但IEEE開發和出版這些標準,卻不負責測試符合這些標準的設備。
于是非營利性的Wi-Fi聯盟應運而生,以填補這一段空白——創建和運行標準,互操作性與兼容性,并推動無線局域網技術。至2009年截止Wi-Fi聯盟超過300多家來自世界各地公司合廠家擁有會員,其產品通過認證過程中,有權標明這些產品Wi-Fi標志。認證過程具體來說是否符合IEEE802.11無線標準的規定,以及WPA和WPA2安全標準,以及EAP的認證標準。認證時可以選擇包括測試IEEE802.11的標準草案,與蜂窩電話技術交互設備的融合或有關安全和功能設置,多媒體,和省電。61.3IEEE802.11IEEE802.11是現今無線局域網通用的標準,它是由國際電機電子工程學會(IEEE)所定義的無線網絡通信的標準。
自第二次世界大戰,無線通訊因在軍事上應用的成果而受到重視,無線通訊一直發展,但缺乏廣泛的通訊標準。于是,IEEE在1997年為無線局域網制定了第一個版本標準──IEEE802.11。其中定義了媒體訪問控制層(MAC層)和物理層。1999年加上了兩個補充版本:802.11a定義了一個在5GHzISM頻段上的數據傳輸速率可達54Mbit/s的物理層,802.11b定義了一個在2.4GHz的ISM頻段上但數據傳輸速率高達11Mbit/s的物理層。2.4GHz的ISM頻段為世界上絕大多數國家通用,因此802.11b得到了最為廣泛的應用。蘋果公司把自己開發的802.11標準起名叫AirPort。1999年工業界成立了Wi-Fi聯盟,致力解決符合802.11標準的產品的生產和設備兼容性問題。7IEEE802.11標準列表IEEE802.11,1997年,原始標準(2Mbit/s,播在2.4GHz)。IEEE802.11a,1999年,物理層補充(54Mbit/s,播在5GHz)。IEEE802.11b,1999年,物理層補充(11Mbit/s,播在2.4GHz)。IEEE802.11c,符合802.1D的媒體接入控制層橋接(MACLayerBridging)。IEEE802.11d,根據各國無線電規定做的調整。IEEE802.11e,對服務等級(QualityofService,QoS)的支持。IEEE802.11f,基站的互連性(IAPP,Inter-AccessPointProtocol),2006年2月被IEEE批準撤銷。IEEE802.11g,2003年,物理層補充(54Mbit/s,播在2.4GHz)。IEEE802.11h,2004年,無線覆蓋半徑的調整,室內(indoor)和室外(outdoor)信道(5GHz頻段)。IEEE802.11i,2004年,無線網絡的安全方面的補充。IEEE802.11j,2004年,根據日本規定做的升級。8IEEE802.11k:2008年,該協議規范規定了無線局域網絡頻譜測量規范。該規范的制訂體現了無線局域網絡對頻譜資源智能化使用的需求。IEEE802.11l:預留及準備不使用。IEEE802.11m:維護標準;互斥及極限。IEEE802.11n:2009年9月通過正式標準,更高傳輸速率的改善,基礎速率提升到72.2Mbit/s,可以使用雙倍帶寬40MHz,此時速率提升到150Mbit/s。支持多輸入多輸出技術(Multi-InputMulti-Output,MIMO)。IEEE802.11o:針對VOWLAN(VoiceoverWLAN)而制訂,更快速的無限跨區切換,以及讀取語音(voice)比數據(Data)有更高的傳輸優先權。IEEE802.11p:2010年,這個通信協議主要用在車用電子的無線通信上。它設置上是從IEEE802.11來擴充延伸,來符合智能運輸系統(IntelligentTransportationSystems,ITS)的相關應用。IEEE802.11k:2008年,該協議規范規定了無線局域網絡頻譜測量規范。該規范的制訂體現了無線局域網絡對頻譜資源智能化使用的需求。IEEE802.11r:2008年,快速BSS切換(FT)。9IEEE802.11s:2007年9月.拓撲發現、路徑選擇與轉發、信道定位、安全、流量管理和網絡管理。網狀網絡帶來一些新的術語。IEEE802.11w:2009年,針對802.11管理幀的保護。IEEE802.11x:包括802.11a/b/g等三個標準。IEEE802.11y:2008年,針對美國3650–3700MHz的規定。IEEE802.11ac:2011,802.11ac初稿版本D1.1文件正式完成。802.11n之后的版本。工作在5G頻段,理論上可以提供高達每秒1Gbit的數據傳輸能力,將單信道速率提高到至少500Mbps。使用更高的無線帶寬(80MHz-160MHz)(802.11n只有40MHz),更多的MIMO流(最多8條流),更好的調制方式(QAM256)。IEEE802.11ad:
無線千兆聯盟(WirelessGigabitAlliance,WiGig),工業組織,致力于推動在無執照的60GHz頻帶上,進行數千兆比特(multi-gigabit)速度的無線設備數據傳輸技術。此聯盟于2009年5月7日宣布成立,于2009年12月推出第一版1.0WiGig技術規格(802.11ad)。IEEE802.11ae:下一代標準,IEEE正在起草方案。10協議詳解802.11IEEE最初制定的一個無線局域網標準,主要用于解決辦公室局域網和校園網中用戶與用戶終端的無線接入,業務主要限于數據存取,速率最高只能達到2Mbps。由于它在速率和傳輸距離上都不能滿足人們的需要,因此,IEEE小組又相繼推出了802.11b和802.11a兩個新標準。802.11a
IEEE802.11a是802.11原始標準的一個修訂標準,于1999年獲得批準。802.11a標準采用了與原始標準相同的核心協議,工作頻率為5GHz,使用52個正交頻分多路復用副載波,最大原始數據傳輸率為54Mb/s,這達到了現實網絡中等吞吐量(20Mb/s)的要求。由于2.4G頻段日益擁擠,使用5G頻段是802.11a的一個重要的改進。但是,也帶來了問題。傳輸距離上不及802.11b/g;理論上5G信號也更容易被墻阻擋吸收,所以802.11a的覆蓋不及801.11b。802.11a同樣會被干擾,但由于附近干擾信號不多,所以802.11a通常吞吐量比較好。11IEEE802.11b是無線局域網的一個標準。其載波的頻率為2.4GHz,可提供1、2、5.5及11Mbit/s的多重傳送速度。它有時也被錯誤地標為Wi-Fi。實際上Wi-Fi是Wi-Fi聯盟的一個商標,該商標僅保障使用該商標的商品互相之間可以合作,與標準本身實際上沒有關系。在2.4-GHz的ISM頻段共有11個頻寬為22MHz的頻道可供使用,它是11個相互重疊的頻段。IEEE802.11b的后繼標準是IEEE802.11g。802.11c802.11c在媒體接入控制/鏈路連接控制(MAC/LLC)層面上進行擴展,旨在制訂無線橋接運作標準,但后來將標準追加到既有的802.1中,成為802.1d。802.11d他和802.11c一樣在媒體接入控制/鏈路連接控制(MAC/LLC)層面上進行擴展,對應802.11b標準,解決不能使用2.4GHz頻段國家的使用問題。802.11e802.11e是IEEE為滿足服務質量(Qos)方面的要求而制訂的WLAN標準。在一些語音、視頻等的傳輸中,Qos是非常重要的指標。在802.11MAC層,802.11e加入了Qos功能,它的分布式控制模式可提供穩定合理的服務質量,而集中控制模式可靈活支持多種服務質量策略,讓影音傳輸能及時、定量、保證多媒體的順暢應用,WIFI聯盟將此稱為WMM(wi-fimultimedia)。12802.11f802.11f追加了IAPP(inter-accesspointprotocol)協定,確保用戶端在不同接入點間的漫游,讓用戶端能平順、無形地切換存取區域。802.11f標準確定了在同一網絡內接入點的登陸,以及用戶從一個接入點切換到另一個接入點時的信息交換。802.11gIEEE802.11g2003年7月,通過了第三種調變標準。其載波的頻率為2.4GHz(跟802.11b相同),原始傳送速度為54Mbit/s,凈傳輸速度約為24.7Mbit/s(跟802.11a相同)。802.11g的設備與802.11b兼容。802.11g是為了提高更高的傳輸速率而制定的標準,它采用2.4GHz頻段,使用CCK技術與802.11b后向兼容,同時它又通過采用OFDM技術支持高達54Mbit/s的數據流,所提供的帶寬是802.11a的1.5倍。從802.11b到802.11g,可發現WLAN標準不斷發展的軌跡:802.11b是所有WLAN標準演進的基石,未來許多的系統大都需要與802.11b向后向兼容,802.11a是一個非全球性的標準,與802.11b后向不兼容,但采用OFDM技術,支持的數據流高達54Mbit/s,提供幾倍于802.11b/g的高速信道,如802.11b/g提供3個非重疊信道可達8-12個。13可以看出,在802.11g和802.11a之間存在與Wi-Fi兼容性上的差距,為此出現了一種橋接此差距的雙頻技術——雙模(dualband)802.11a+g(=b),它較好地融合了802.11a/g技術,工作在2.4GHz和5GHz兩個頻段,服從802.11b/g/a等標準,與802.11b后向兼容,使用戶簡單連接到現有或未來的802.11網絡成為可能。802.11h802.11h是為了與歐洲的HiperLAN2相協調的修訂標準,美國和歐洲在5GHz頻段上的規劃、應用上存在差異,這一標準的制訂目的,是為了減少對同處于5GHz頻段的雷達的干擾。類似的還有802.16(WIMAX),其中802.16B即是為了與WirelessHUMAN協調所制訂。802.11h涉及兩種技術,一種是動態頻率選擇(DFS),即接入點不停地掃描信道上的雷達,接入點和相關的基站隨時改變頻率,最大限度地減少干擾,均勻分配WLAN流量;另一種技術是傳輸功率控制(TPC),總的傳輸功率或干擾將減少3dB。802.11iIEEE802.11i是IEEE為了彌補802.11脆弱的安全加密功能(WEP,WiredEquivalentPrivacy)而制定的修正案,于2004年7月完成。其中定義了基于AES的全新加密協議CCMP(CTRwithCBC-MACProtocol),以及向前兼容RC4的加密協議TKIP(TemporalKeyIntegrityProtocol)。14無線網絡中的安全問題從暴露到最終解決經歷了相當的時間,而各大廠通信芯片商顯然無法接受在這期間什么都不出售,所以迫不及待的Wi-Fi廠商采用802.11i的草案3為藍圖設計了一系列通信設備,隨后稱之為支持WPA(Wi-FiProtectedAccess)的;之后稱將支持802.11i最終版協議的通信設備稱為支持WPA2(Wi-FiProtectedAccess2)的。802.11j它是為適應日本在5GHz以上應用不同而定制的標準,日本從4.9GHz開始運用,同時,他們的功率也各不相同,例如同為5.15-5.25GHz的頻段,歐洲允許200MW功率,日本僅允許160MW。802.11k802.11k為無線局域網應該如何進行信道選擇、漫游服務和傳輸功率控制提供了標準。他提供無線資源管理,讓頻段(BAND)、通道(CHANNEL)、載波(CARRIER)等更靈活動態地調整、調度,使有限的頻段在整體運用效益上獲得提升。在一個無線局域網內,每個設備通常連接到提供最強信號的接入點。這種管理有時可能導致對一個接入點過度需求并且會使其他接入點利用率降低,從而導致整個網絡的性能降低,這主要是由接入用戶的數目及地理位置決定的。15在一個遵守802.11k規范的網絡中,如果具有最強信號的接入點以其最大容量加載,而一個無線設備連接到一個利用率較低的接入點,在這種情況下,即使其信號可能比較弱,但是總體吞吐量還是比較大的,這是因為這時網絡資源得到了更加有效的利用。802.11l由于(11L)字樣與安全規范的(11i)容易混淆,并且很像(111),因此被放棄編列使用。802.11m802.11m主要是對802.11家族規范進行維護、修正、改進,以及為其提供解釋文件。802.11m中的m表示Maintenance。802.11nIEEE802.11n,2004年1月IEEE宣布組成一個新的單位來發展新的802.11標準。資料傳輸速度估計將達475Mbps(需要在物理層產生更高速度的傳輸率),此項新標準應該要比802.11b快45倍,而比802.11g快8倍左右。802.11n也將會比之前的無線網絡傳送到更遠的距離。在802.11n有兩個提議在互相競爭中:WWiSE(World-WideSpectrumEfficiency)以Broadcom為首的一些廠商支持。TGnSync由Intel與Philips所支持。16802.11n增加了對于MIMO(multiple-inputmultiple-output)的標準.MIMO使用多個發射和接收天線來允許更高的資料傳輸率。MIMO并使用了Alamouticodingcodingschemes來增加傳輸范圍。802.11o針對VOWLAN(VoiceoverWLAN)而制訂,更快速的無限跨區切換,以及讀取語音(voice)比數據(Data)有更高的傳輸優先權。802.11p80211p是針對汽車通信的特殊環境而出爐的標準。最初的設訂是在300M距離內能有6MBPS的傳輸速度。它工作于5.9GHz的頻段,并擁有1000英尺的傳輸距離和6Mbps的數據速率。802.11p將能用于收費站交費、汽車安全業務、通過汽車的電子商務等很多方面。從技術上來看,802.11p對802.11進行了多項針對汽車這樣的特殊環境的改進,如熱點間切換更先進、更支持移動環境、增強了安全性、加強了身份認證等等。802.11q制訂支援VLAN(virtualLAN,虛擬區域網路)的機制。17802.11r802.11r標準,著眼于減少漫游時認證所需的時間,這將有助于支持語音等實時應用。使用無線電話技術的移動用戶必須能夠從一個接入點迅速斷開連接,并重新連接到另一個接入點。這個切換過程中的延遲時間不應該超過50毫秒,因為這是人耳能夠感覺到的時間間隔。但是802.11網絡在漫游時的平均延遲是幾百毫秒,這直接導致傳輸過程中的斷續,造成連接丟失和語音質量下降。所以對廣泛使用的基于802.11的無線語音通訊來說,更快的切換是非常關鍵的。802.11r改善了移動的客戶端設備在接入點之間運動時的切換過程。協議允許一個無線客戶機在實現切換之前,就建立起與新接入點之間安全且具備QoS的狀態,這會將連接損失和通話中斷減到最小。802.11s制訂與實現目前最先進的MESH網路,提供自主性組態(self-configuring),自主性修復(self-healing)等能力。無線網狀網可以把多個無線局域網連在一起從而能覆蓋一個大學校園或整個城市。當一個新接入點加入進來時,它可以自動完成安全和服務質量方面的設置。整個網狀網的數據包會自動避開繁忙的接入點,找到最好的路由線。關于該標準共有15個提案。IEEE可能在2008年正式認可該標準。18802.11t提供提高無線電廣播鏈路特征評估和衡量標準的一致性方法標準,衡量無線網絡性能。802.11u與其他網絡的交互性。以后更多的產品將兼具Wi-Fi與其他無線協議,例如GXXXXXX、Edge、EV-DO等。該工作組正在開發在不同網絡之間傳送信息的方法,以簡化網絡的交換與漫游。802.11v無線網絡管理。V工作組是最新成立的小組,其任務將基于802.11k所取得的成果。802.11v主要面對的是運營商,致力于增強由Wi-Fi網絡提供的服務。802.11ac主流廠商(Qualcomm,Broadcom,Intel等)正在開發的協議版本,它使用5GHz頻段(也可以說是6GHz頻段),采用:更寬的基帶(最高擴展到160Mhz)、更多的MIMO、高密度的調制解調(256QAM)。理論上,11ac可以為多個站點服務提供1Gbit的帶寬,或是為單一連接提供500Mbit的傳輸帶寬。世界上第一只采用802.11ac無線技術的路由器,于2011年11月15日,由美國初創公司Quantenna推出了。2012年1月5日,業界巨頭Broadcom發布了它的第一款支持802.11ac的芯片。19802.11ad802.11ad工作在57-66GHz頻段,從802.15.3c演變而來,標準尚在指定討論中。802.11ad草案顯示其將支持近7GBit的帶寬。由于載波特性的限制,這一標準將主要滿足個域網(PAN)對于超高帶寬的需求。最有可能出現的應用將是無線高清音視頻信號的近距離傳輸。IEEE802.11系列協議中的協議分布201.4各國適用頻道802.11工作組劃分了兩個獨立的頻段,2.4GHz和4.9/5.8GHz。每個頻段又劃分為若干信道,且每個國家自己制定政策訂出如何使用這些頻段。
2.4G信道劃分21各國適用頻道(2.4G)信道頻率
(MHz)中國美國、
加拿大歐洲
日本澳大利亞委內端拉以色列12412是是是是是是否22417是是是是是是否32422是是是是是是是42427是是是是是是是52432是是是是是是是62437是是是是是是是72442是是是是是是是82447是是是是是是是92452是是是是是是是102457是是是是是是否112462是是是是是是否122467是否是是是是否132472是否是是是是否142484否否否802.11b否否否22各國使用頻道(4.9/5.8GHz)信道頻率
(MHz)美國歐洲日本新加坡中國大陸臺灣澳大利亞/新西蘭/香港20MHz20MHz20MHz10MHz20MHz20MHz20MHz20MHz75035否否否是否否否否85040否否否是否否否否95045否否否是否否否否115055否否否是否否否否125060否否否否否否否否165080否否否否否否否否345170否否否否否否否否365180是是是否是是否是385190否否否否是否否否405200是是是否是是否是425210否否否否是否否否445220是是是否是是否是465230否否否否是否否否485240是是是否是是否是525260是是是否是是是是565280是是是否是是是是605300是是是否是是是是645320是是是否是是是是23各國使用頻道(4.9/5.8GHz)信道頻率
(MHz)美國歐洲日本新加坡中國大陸臺灣澳大利亞/新西蘭/香港20MHz20MHz20MHz10MHz20MHz20MHz20MHz20MHz1005500是是是否否否是否1045520是是是否否否是否1085540是是是否否否是否1125560是是是否否否是否1165580是是是否否否是否1205600是是是否否否是否1245620是是是否否否是否1285640是是是否否否是否1325660是是是否否否是否1365680是是是否否否是否1405700是是是否否否是否1495745是否否否是是是是1535765是否否否是是是是1575785是否否否是是是是1615805是否否否是是是是24各國使用頻道(4.9/5.8GHz)信道頻率
(MHz)美國歐洲日本新加坡中國大陸臺灣澳大利亞/新西蘭/香港20MHz20MHz20MHz10MHz20MHz20MHz20MHz20MHz1655825是否否否是是是是1834915否否否是否否否否1844920否否是是否否否否1854925否否否是否否否否1874935否否否是否否否否1884940否否是是否否否否1894945否否否是否否否否1924960否否是否否否否否1964980否否是否否否否否251.5各協議標準的數據率802.11最初802.11的DSSS標準使用11位的chipping-Barker序列-來將數據編碼并發送,傳送方式為BPSK(BinaryPhaseShiftingKeying);在2Mbps的傳送速率中,傳送方式為QPSK(QuandraturePhaseShiftingKeying),QPSK中的數據傳輸率是BPSK的兩倍。802.11a802.11a也采用了動態速率調節技術,擁有12條不相互重疊的頻道,8條用于室內,4條用于點對點傳輸。它不能與802.11b進行互操作,除非使用了對兩種標準都采用的設備。26
802.11a數據率數據率(Mbit/s)調制方式編碼率Ndbps1472字節傳輸時間(µs)6BPSK1/22420129BPSK3/4361344124-QAM1/2481008184-QAM3/4726722416-QAM1/2965043616-QAM3/41443364864-QAM2/31922525464-QAM3/421622427802.11b802.11b采用了CCK(ComplementaryCodeKeying)技術和動態速率調節技術。
802.11b數據率802.11g802.11g是一種能支持較高數據傳輸速率(1~54Mbit/s),采用微蜂窩、微微蜂窩結構,自主管理的計算機局域網絡。其關鍵技術大致有3種,直序列擴頻調制技術(DSSS:DirectSequenceSpreadSpectrum)及補碼鍵控(CCK:ComplementaryCodeKeying)技術、包二進制卷積(PBCC:PacketBinaryConvolutionalCode)和正交頻分復用技術OFDM:OrthogonalFrequencyDivisionMustiplexing。
數據率編碼長度調制方式波串速率位數/波串1Mbps11(BS串)BPSK1MSps12Mbps11(BS串)QPSK1MSps25.5Mbps8(CCK)QPSK1.375MSps411Mbps8(CCK)QPSK1.375MSps828802.11g的調制技術DSSS調制技術基于DSSS的調制技術有3種。最初IEEE802.11標準制定在1Mbit/s數據速率下采用差分二相相移鍵控(DBPSK:DifferentialBinaryPhaseShiftKeying)。如果要提供2Mbit/s的數據速率,可采用差分正交相移鍵控(DQPSK:DifferentialQuadraturePhaseShiftKeying),這種方法每次處理兩個比特碼元,成為雙比特。第三種是基于CCK的QPSK,是IEEE802.11b標準采用的基本數據調制方式。它采用了補碼序列與直序列擴頻技術,是一種單載波調制技術,通過相移鍵控(PSK)方式傳輸數據,傳輸速率分為1,2,5.5和11Mbit/s。CCK通過與接收端的Rake接收機配合使用,能夠在高效率傳輸數據的同時有效克服多徑效應。IEEE802.11b通過使用CCK調制技術來提高數據傳輸速率,最高可達11Mbit/s。但是當傳輸速率超過11Mbit/s,CCK為了對抗多徑干擾,需要更復雜的均衡及調制,實現起來非常困難。
29PBCC調制技術PBCC調制技術是由德州儀器(TI)公司提出的,已作為IEEE802.11g的可選項被采納。PBCC也是單載波調制,但與CCK不同,它采用了更多復雜的信號星座圖。PBCC采用8PSK,而CCK使用BPSK/QPSK;另外PBCC使用了卷積碼,而CCK使用區塊碼。因此,它們的解調過程是十分不同的。PBCC可以完成更高速率的數據傳輸,其傳輸速率為11,22,33Mbit/s。
OFDM技術OFDM技術其實是多載波調制(MCM:Multi-CarrierModulation)的一種。其主要思想是:將信道分成許多正交子信道,在每個子信道上進行窄帶調制和傳輸,這樣減少了子信道之間的相互干擾。每個子信道上的信號帶寬小于信道的相關帶寬,因此每個子信道上的頻率選擇性衰落是平坦的,大大消除了符號間干擾。30
理想情況下802.11b/g/a距離與傳輸速率的關系31802.11n802.11n結合了多種技術,其中包括SpatialMultiplexingMIMO(Multi-In,Multi-Out)(空間多路復用多入多出)、20和40MHz信道和雙頻帶(2.4GHz和5GHz),以便形成很高的速率,同時又能與以前的IEEE802.11b/g設備通信。
MIMO技術,實現了在多條路徑上并發通信雅黑24pt32802.11n定義了兩種頻帶寬度:20MHz頻寬和40MHz頻寬
40MHz頻寬將兩個20MHz頻寬的信道進行捆綁,以獲取高于2倍的20MHz頻寬的吞吐量3340MHZ頻寬中有主信道和副信道(也就是第二個20MHZ信道)之分,中心頻率所在的信道既是主信道。802.11n40MHz帶寬時有兩種模式:HT40+、HT40-。信道分布情況如下:Primary
channel20
MHz40
MHzabove40
MHzbelowBlocks2ndch.CenterBlocks2ndch.CenterBlocks11–3531–7NotAvailable21–4641–8NotAvailable31–5751–9NotAvailable42–6862–10NotAvailable53–7973–11131–764–81084–12241–875–91195–13351–986–1012106–13462–1097–1113117–13573–11108–12NotAvailable684–12119–13NotAvailable795–131210–13NotAvailable8106–131311–13NotAvailable9117–1334802.11n數據率802.11n射頻速率的配置通過MCS(ModulationandCodingScheme,調制與編碼策略)索引值實現。MCS調制編碼表是802.11n為表征WLAN的通訊速率而提出的一種表示形式。MCS
indexSpatial
streamsModulation
typeCoding
rateDatarate(Mbit/s)20
MHzchannel40
MHzchannel800
nsGI400
nsGI800
nsGI400
nsGI01BPSK1/26.507.2013.5015.0011QPSK1/213.0014.4027.0030.0021QPSK3/419.5021.7040.5045.003116-QAM1/226.0028.9054.0060.004116-QAM3/439.0043.3081.0090.005164-QAM2/352.0057.80108.00120.006164-QAM3/458.5065.00121.50135.007164-QAM5/665.0072.20135.00150.0082BPSK1/213.0014.4027.0030.0092QPSK1/226.0028.9054.0060.00102QPSK3/439.0043.3081.0090.0011216-QAM1/252.0057.80108.00120.0012216-QAM3/478.0086.70162.00180.0013264-QAM2/3104.00115.60216.00240.0014264-QAM3/4117.00130.00243.00270.0015264-QAM5/6130.00144.40270.00300.0035MCS
indexSpatial
streamsModulation
typeCoding
rateDatarate(Mbit/s)20
MHzchannel40
MHzchannel800
nsGI400
nsGI800
nsGI400
nsGI163BPSK1/219.5021.7040.5045.00173QPSK1/239.0043.3081.0090.00183QPSK3/458.5065.00121.50135.0019316-QAM1/278.0086.70162.00180.0020316-QAM3/4117.00130.00243.00270.0021364-QAM2/3156.00173.30324.00360.0022364-QAM3/4175.50195.00364.50405.0023364-QAM5/6195.00216.70405.00450.00244BPSK1/226.0028.8054.0060.00254QPSK1/252.0057.60108.00120.00264QPSK3/478.0086.80162.00180.0027416-QAM1/2104.00115.60216.00240.0028416-QAM3/4156.00173.20324.00360.0029464-QAM2/3208.00231.20432.00480.0030464-QAM3/4234.00260.00486.00540.0031464-QAM5/6260.00288.80540.00600.00321BPSK1/2N/AN/A6.507.2036802.11ac.802.11ac繼續采用802.11a中OFDM調制方法,但將階數提高到了256階。.由于5GHZ頻段可以提供更多的信道和更寬的頻寬,802.11ac將信道頻寬從802.11n的20MHZ和40MHZ提升到了80MHZ,甚至是160MHZ。.802.11ac將空間流的上限提升到了8條。
.802.11ac提出了多用戶的多輸入輸出(MU-MIMO)技術。相比于802.11n設備,在同一時間里,多條空間流只能發送給單個用戶來說,這一MU-MIMO技術意味著在802.11ac網絡中,多個用戶可以同時進行接收。采用以上技術,使得802.11ac的速率最高可以達到6.9Gbps。372
Wi-Fi硬件參數及標準參考資料:《無線WiFi行業標準及規范》(工信部)《移動用戶終端局域網終端局域網技術指標和測試方法》(工信部)《中國移動無線局域網(WLAN)AP、AC測試規范》......等2.1頻段信道方案2.4G工作頻率范圍2400MHz~2483.5MHz,信道方案有13個,但互相不干擾的信道只有3個,比如常用的1、6、11信道。2.4G信道如下:5G工作頻率范圍5725~5850MHz,信道方案有5個,如下:信道號12345678910111213中心頻率(MHz)2412241724222427243224372442244724522457246224672472382.2發射機功率(TransmitterPower)無線發射功率指用于衡量發射信號系性能的高低,發射功率越大,無線信號傳輸的距離就越遠,覆蓋的范圍就越廣,穿透力越強。在滿足頻譜版、EVM性能的前提下,功率越大,性能越好。2.4G發射機功率發射功率無統一標準。北美最大功率不超過30dBm;歐洲國家最大功率不超過20dBm;日本最大功率不超過22dBm。我國的無線產品行業標準規定等效全向輻射功率應滿足:1:天線增益小于10dBi時,不大于100mW或20dBm。2:天線增益不小于10dBi時,不大于500mW或27dBm。5G發射機功率1:發射功率不大于500mW或不大于27dBm;2、EIRP不大于2W或不大于33dBm實際設備的發射功率會在目標功率附近上下波動,一般可接受波動范圍為:目標功率±1.5dBm392.3EVM(
ErrorVectorMagnitude)矢量誤差幅度EVM是發射信號的理想的測量分量I(同相位)和Q(正交相位)(稱為基準信號“R”)與實際接收到的測量信號“M”的I和Q分量幅值之間的矢量差。當設備處于發送狀態時,EVM與發送功率相關聯,發送功率越大,矢量誤差被放大越多,在測試結果上,就是EVM越大發送信號質量越差。
EVM指標數據速率2412MHz11Mbps(11b)≤0.356Mbps≤-5(dBm)9Mbps≤-8(dBm)12Mbps≤-10(dBm)18Mbps≤-13(dBm)24Mbps≤-16(dBm)36Mbps≤-19(dBm)48Mbps≤-22(dBm)54Mbps≤-25(dBm)MCS7≤-28(dBm)MCS15≤-28(dBm)b模EVMspec:35%20log(35/100)=-9.12db402.4TransmitSpectrumMask
發射頻譜模板發射頻譜模板可以衡量發送信號的質量和對相鄰信道的干擾抑制能力,測試出來的頻譜模板越小,離給定的模板越遠,其性能越好。11b發射功率頻譜模板:4111a/g發射功率頻譜模板4211nHT20發射功率頻譜模板4311nHT40發射功率頻譜模板445G頻段發射功率頻譜模板452.5FrequencyError頻率誤差頻率誤差表征射頻信號偏離該信號所處信道中心頻率的大小,單位為ppm。FreqErr(kHz)與Sym.Clk(ppm)轉換舉例:FreqErr:10.34kHz;carrierfrequency:2.412GHz1)%changeoffrequency=10.34k/2.412G=0.000429%2)ppm=0.000429%*1000000=4.29ppm頻偏越小越好,在實際的硬件電路設計中,晶振性能的一致性影響WIFI產品頻率誤差的一致性,在晶振的選型上,要將性能與成本做折中考慮。確定晶體負載電容公式:CL=[C1C2/(C1+C2)]+Cstray。其中:Cstray是存在于電路中的寄生電容,通常為2~5pF.
C1,C2為我們電路中所用的并聯諧振的負載電容。頻率誤差標準:<±25ppm(802.11b)
<±20ppm(802.11g/a/n)(Span50kHz、RBW
1kHz、VBW
1kHz、SweepTime50ms)462.6接收靈敏度在保證通信質量(限定誤碼率)的情況下,接收機所需的最小平均接收功率。與發射功率相對應,用于表征設備的接收性能。接收靈敏度越好,接收到的有用信號越多,其無線覆蓋范圍就越大。在正常情況下,受自然界電磁噪聲等影響還有電子元件固有噪聲的影響,通常認為-123dBm被認為是純硬件能做到的接收靈敏度的極限值。數據速率接收靈敏度802.11b數據速率(Mbps)接收機門限電平(dBm)FER<8%PSDU<1024Bytes1-912-895.5-8811-85802.11a/g數據速率(Mbps)接收機門限電平(dBm)FER<10%PSDU<1000Bytes6-899-8812-8518-8324-8036-7648-7154-7047802.11nHT20數據速率(MCS)接收機門限電平(dBm)FER<10%PSDU<4096Bytes0/8-831/9-802/10-783/11-754/12-715/13-676/14-657/15-61802.11nHT40數據速率(MCS)接收機門限電平(dBm)FER<10%PSDU<4096Bytes0/8-801/9-772/10-753/11-724/12-685/13-646/14-637/15-62482.7占用帶寬無線通信產品的占用帶寬是指:通信產品的整個信道發射出來的能量(功率)所占用的寬度。對無線通信產品來說,其的占用帶寬是確定的,不能超過其確定的帶寬范圍,也就是不能占用其他通信產品的頻譜資源。一般來說如果占用的寬度過大,會導致自身信道功率超標,占用寬度不夠信道功率就會過小,從而實現不了產品的通信功能占用帶寬標準如下:數據率11b:11M11a/g:54M11n:HT20MCS711n:HT20MCS1511n:HT40MCS711n:HT40MCS15占用帶寬≤18MHz≤16.6MHz≤17.9MHz≤17.9MHz≤36.8MHz≤36.8MHz492.8雜散發射雜散指的是落在載波中心頻率2.5倍信道以外的帶外輻射功率電平。雜散發射包括:諧波輻射,寄生輻射,互調產物和變頻產物。雜散發射電平限值參考帶寬(BWr)內的雜散發射功率電平限值30-1000MHz≤-36dBm/100kHz2.4-2.4835GHz≤-33dBm/100kHz3.4-3.53GHz≤-40dBm/1MHz5.725-5.85GHz≤-40dBm/1MHz1-12.75GHz其它頻段≤-30dBm/1MHz上述列表為基本要求,在不同場合和頻段還有更嚴格的要求502.9最大接收電平最大輸入電平是標準WIFI產品接收性能的參數,在接收靈敏度一定的情況下,最大輸入電平越大,表示產品的動態范圍越大對于2Mbit/sDPSK調制,最大輸入電平為-4dBm,MPDU長度為1024個八位位組時,FER應小于8*10。對于11Mbit/sDPSK調制,最大輸入電平為-10dBm,PSDU長度為1024個八位位組時,FER應小于8*10。對于2.4GHz頻段任何速率的OFDM、DSSS/OFDM調制,最大輸入電平為-20dBm,PSDU長度為1000個八位位組時,FER應小于10%。512.10臨道抑制比相鄰信道的定義就是,信道組內間隔≥25MHz的任意兩個信道。鄰道抑制比主要取決于濾波器的帶外抑制性能,此干擾來自無線設備生成的信號缺陷所致。從射頻發出的信號可能會生成超出其許可頻帶范圍的一些頻率。稱為邊帶發射。這部分的能量可以被過濾,將其干擾降至最低。鄰道抑制差會導致鄰道信號接收信號,嚴重影響接收信噪比。802.11b
對于11M/CCK調制,相鄰信道抑制定義在信道組內的間隔≥25MHz的任意兩個信道之間,當PSDU長度為1024個字節,FER為8*10-2時,相鄰信道抑制應為≥35dB。對于2.4GHz頻段任何速率的OFDM、DSSS-OFDM調制,相鄰信道抑制定義在組內的間隔≥25MHz的任意兩個信道之間,當PSDU長度為1000個字節時,PER小于10%時,11b/g/a相鄰信道的抑制應不低于下表的要求。5211g的臨道抑制比11n的臨道抑制比數據速率(Mbit/s)領道抑制比(dB)領道抑制比(dB)2.4G設備5.8G設備631269302512282318262124231836191148151054149數據速率(Mbit/s)領道抑制比(dB)領道抑制比(dB)2.4G設備5.8G設備MCS0/82621MCS1/92318MCS2/102116MCS3/111813MCS4/12149MCS5/13105MCS6/1494MCS7/1583532.11發射加電和掉電坡度發射加電和掉電坡度規定:從最大發射功率的10%上升到90%的發射加電坡度不應大于2us54從最大發射功率的90%下降到10%的發射加電坡度不應大于2us552.12吞吐量吞吐量是Wi-Fi性能的具體體現。雖然吞吐量不是射頻指標,但是吞吐量不達標卻可能是射頻方面的原因導致的。工程師需要對自己產品的吞吐量處在什么水平非常了解。吞吐量在不同的場合要求稍有不同,大致如下:數據率11b:11M11a/g:54M11n:HT20MCS711n:HT20MCS1511n:HT40MCS711n:HT40MCS15吞吐量≥4.5M≥20M≥45M≥75M≥75M≥135M563測試方法3.1測試條件測試需要的儀表有WLAN測試儀,頻譜儀,功分器,計算機,網線、RF線若干等。WLAN測試儀用來測試功率、EVM、頻譜模板、頻偏、接收靈敏度、最大接收電平、加電/掉電坡度、臨道抑制比等。頻譜儀用來測試占用帶寬和雜散。常用的WLAN測試儀有LitePoint的IQ系列,agilent的N4010A,安立的MT8860C等。57Iqnav的正面和背面58安捷倫的N4010A(頻譜儀)24pt59目前市場上LitePoint的產品使用較廣,不同的型號在使用上也有所側重。IQVIEW:用于WIFI與藍牙的研發IQFLEX:用于生產自動化測試IQ2010:集成WIFI、藍牙、GPS、FM、WIMAX、NFC測試解決方案IQNAV:作為GPS信號源,支持一至六通道IQnxn:MIMO測試系統,以VSA及VSG彈性架構2x2、3x3或4x4來測試復雜的MIMO無線產品603.2測試流程不同的產品在使用不同儀表測試時,測試的具體方法稍有不同。大體步驟如下:1)按照測試組網圖連接好設備。2)使待測設備正常工作,設置信道并處于連續發射狀態3)在連續發射狀態下,配置不同的發送速率4)用儀表測試相關參數并記錄5)調整被測設備的工作信道,重復步驟3、4。對于2.4G設備,會測試低、中、高三個信道(一般選1、6、11);對于5G設備,也會測試低、中、高三個信道(一般選149、157、161)。速
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