解析Wi-Fi 7效能提升關鍵 射頻/訊令/傳輸速率測試缺一不可

2024-08-01
Wi-Fi 7開啟了超高速網路和可靠連接的新紀元。為了實現Wi-Fi 7所承諾的網路效能,射頻、訊令和傳輸速率測試至關重要。
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在無線通訊領域,Wi-Fi 7的快速演進開啟了超高速網路和可靠連接的新紀元。和其他革命性技術一樣,Wi-Fi 7的成長伴隨著陣痛期。因此,進行完整射頻、訊令和傳輸速率測試的重要性不言而喻。這些測試不僅是例行測試,更可確保Wi-Fi 7在單一裝置之外,得以以整體網路的角色提供所承諾的效能。

Wi-Fi 7創造卓越品質新標竿

Wi-Fi 7標準問世之前,Wi-Fi網路難以承載大量的裝置。過去,製造商大多都在非訊令條件下進行測試,使得工程師得以繞過標準通訊協定,直接存取無線裝置的實體層進行測試,以簡化測試流程並專注於驗證原始效能。然而,此類測試忽略了一個事實:可能有數百個其他無線裝置需要進行通訊,且各自具有複雜的環境和通道條件。

Wi-Fi 7問世後,產業和家庭環境便可部署更大量的裝置,例如手機、智慧裝置、物聯網、工業物聯網、路由器、範圍延伸器和存取點及用戶端設備(CPE)。在擁擠的環境中,例如機場、體育館、醫院和智慧工廠,Wi-Fi 7網路具有顯著優勢。圖1和圖2顯示未來Wi-Fi網路的複雜性。如果製造商希望其Wi-Fi 7裝置能夠穩定可靠地運作,那就絕對不能忽視標準通訊協定和其他網路條件的影響。

圖1 配備Wi-Fi裝置的智慧工廠
圖2 配備Wi-Fi裝置的智慧家庭

除此之外,Wi-Fi標準推出了320MHz通道頻寬、4096QAM,以及多重連接模式(MLO)等先進功能,以大幅提高速度和效率。為支援這些複雜功能,工程師需要以系統化的測試方式,準確地模擬真實環境,以符合Wi-Fi 7標準要求。

此外,隨著行動通訊業者開始廣泛採用5G技術,用戶端設備(CPE)的數量也大幅攀升。為因應不斷擴大的市場規模,行動通訊裝置必須能夠在Wi-Fi和行動通訊網路之間無縫切換。因此,CPE製造商和網路業者需要通力合作、更密集地執行測試,以確保他們的產品和網路能與Wi-Fi 7和5G技術相容。

射頻測試可確保頻譜的有效使用,並將干擾降到最低,而訊令測試則可驗證裝置和存取點(AP)之間的有效通訊。傳輸速率測試則負責驗證理論上的速度提升是否能轉化為使用者真實有感的實際效益。

透過訊令進行射頻測試以確保裝置性能

透過訊令來評估射頻效能時,可模擬待測裝置(DUT)在真實條件下的運作情況。分析發射(Tx)和接收(Rx)功能是確保裝置能如期運作的關鍵。在開發Wi-Fi無線存取點和用戶端設備時,請務必先評估射頻效能,再逐一進行協定層測試。射頻層的任何缺陷,都會影響後續所有更上層的測試。射頻測試可隔離射頻層的發射和接收操作。

發射器功率量測

發射功率是直接影響無線網路裝置效能和相容性的重要參數。擷取最大發射功率輸出和波封功率的邊界,有助於降低在相同頻譜中受到其他裝置干擾的風險,在多個裝置共用一個頻段的環境時,這一點尤為重要。

為了準確評估與發射功率相關的效能,工程師需要設定AP或用戶端設備,使其能在特定功率位準下運作。需要設定哪些位準取決於測試目標,例如例行評估或診斷問題。通常進行測試需要在傳輸週期最密集的階段,讓DUT以最高或最低功率輸出運作。這種方法可將裝置運作推展到極限,以便發現任何潛在的弱點或故障點。

為了進行精確的量測,需要使用纜線,將DUT直接連接至測試設備,避免OTA(Over-The-Air)傳輸帶來的不準確度和變數。透過直接連接,工程師可擷取更可靠且可控的量測結果,進而更清楚地了解裝置的效能。

發射頻譜遮罩的量測是個關鍵步驟,其列出了不同頻率下的能量分布。圖3為此量測的範例。藉由在訊號的各個區段建立特定臨界值,可為DUT建立經過定義的頻譜波封。如此一來,DUT的運作頻率必須落在波封內,以防止不必要的干擾,同時確保充足的功率傳輸。這對AP和用戶端來說都很重要。

圖3 頻譜遮罩範例

在轉換期間(例如叢發傳輸或切換頻率時)維持穩定度,是確保訊號發射頻譜遮罩完整性的關鍵。工程師經常遇到的問題是,在閒置期間或「關機」階段,發生了意想不到的窄功率突波。此類叢發可能會在傳輸期間造成非預期的訊號洩漏。這些問題也可能出現在頻率轉換過程中,又稱為「鏡像(Image)」。這些挑戰突顯了測試裝置設計並將其最佳化的重要性,以防止這種不規則性,進而確保一致的效能並符合既定的頻譜標準。

解析Wi-Fi 7效能提升關鍵 射頻/訊令/傳輸速率測試缺一不可(1)

解析Wi-Fi 7效能提升關鍵 射頻/訊令/傳輸速率測試缺一不可(2)

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