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信令測試或?qū)⒊蔀樾袠I(yè)主流

發(fā)表時間:2022/07/25
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信令綜測儀在未來或?qū)⒂锌赡苋〈切帕罹C測儀的主導(dǎo)地位,成為行業(yè)主流。

  一、信令測試小故事

  隨著信令測試的逐漸流行,也出現(xiàn)了許多關(guān)于信令測試有趣的小故事,比較經(jīng)典的一個可以算得上是七八年前的那個夏天,當(dāng)時某著名網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品公司技術(shù)負責(zé)人因無線路由器在檢測過程中出現(xiàn)難以解釋的反常現(xiàn)象,曾向業(yè)內(nèi)龍頭企業(yè)代表申請技術(shù)支持,幫助解決如下困惑:關(guān)于其公司名下某款路由器在應(yīng)用于實際Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)中時,Wi-Fi終端接入非常困難??墒钱?dāng)使用測試工具檢測對此路由器進行檢測,所有數(shù)據(jù)結(jié)果均顯示該路由器的所有物理射頻指標都非常優(yōu)異,造成這樣反?,F(xiàn)象的原因是什么?

  經(jīng)業(yè)內(nèi)某龍頭企業(yè)的技術(shù)專家在測試現(xiàn)場信息反饋:Wi-Fi路由器受控于芯片公司的測試工具,其Wi-Fi發(fā)射機指標在非信令測試儀上顯示:無論功率、EVM還是頻譜等指標都是正常的。一時間竟也無法分析出到底導(dǎo)致Wi-Fi終端接入困難的具體原因是什么。

  直至專家們使用信令綜測儀采用Wi-Fi信令測試的辦法進行模擬現(xiàn)實網(wǎng)絡(luò),才很快地鎖定問題的關(guān)鍵:原來在信令模式下,Wi-Fi路由器的發(fā)射機指標顯示不再正常:符號時鐘嚴重失鎖(Symbol Clock Error)。經(jīng)過技術(shù)小組迅速更換了基帶電路的鎖相環(huán),路由器的問題才最終得以順利解決。

  那么問題來了,Wi-Fi信令測試到底是什么?又真的有那么神奇嗎?

  二、什么是信令測試

  1. 信令測試(Signaling measurement)的原理

  Wi-Fi的信令測試通常是認為特指模擬現(xiàn)實網(wǎng)絡(luò)的呼叫連接,通過AP與Station相互握手消息交互完成信號連接,從而讓儀表扮演Station或AP角色來完成與被測件的無線連接,并測試被測件的無線性能指標的測試。因為某種程度上可以說信令模式完全模擬了手機和基站注冊、尋呼、以及MOC、MOT的呼叫過程以及通話過程。當(dāng)然,這種和測試儀表建立的通信還是和真正的通信是有區(qū)別的,為了測試的需要,比如測試BER,有時需要被測件環(huán)回(loop back)基站發(fā)出的數(shù)據(jù),這在實際通信中是沒有的。

  2. Wi-Fi信令連接過程中的同步機理

  目前常用的無線信號傳輸方式主要分為兩種:

  第一種是通過廣播方式:將信號持續(xù)發(fā)射,所以可以通過長時間的跟蹤比對來實現(xiàn)同步,這也是比較容易實現(xiàn)同步的方式,如移動通信的LTE、WCDMA等通訊技術(shù);

  第二種是包交換方式:信號為單幀發(fā)射,需要在短時間秒內(nèi)準確地捕捉到數(shù)據(jù)包的邊界,從而完成準確的同步,如Wi-Fi的通訊技術(shù)。

  時間估計、頻率同步、信道估計此三者缺一不可,合為Wi-Fi的同步的全部過程;由此可見在Wi-Fi連接中,對同步的要求是較高的。我們逐一分析如下:

  2.1 時間估計:

  

圖片 1.png


  圖1. 時間估計

  1) 包同步

  時間同步的第一步就是:包同步,即完成對傳輸包邊沿的大致估計。

  a) 接收信號電平搜尋:當(dāng)有信號輸入時,先會出現(xiàn)一個迅速上升的上升沿,然后得到信號邊沿,作為時間邊界的初步估計。

  b) 雙滑動窗口捕捉技術(shù):能夠根據(jù)前后兩個窗口內(nèi)的積分功率比值觸發(fā),進一步提高精度。不僅能解除對上升沿門限高低的限制,而且可以通過輸出一個較實時陡峭觸發(fā),實現(xiàn)輕易地大致捕捉到傳輸數(shù)據(jù)包的邊沿。

  c) 最后采用試探針包捕捉來完成精確的時間估計。

  

圖片 2.png


  圖2. Wi-Fi 的試探針結(jié)構(gòu)

  d) 包同步的實現(xiàn)需先通過對信號的AD轉(zhuǎn)換、累計、時延、比對和運算完成,再由基帶部分判別完成。業(yè)內(nèi)傳統(tǒng)常規(guī)測試方法大多是采用非信令測試,其測試結(jié)果并不會 涉及基帶,而只是對產(chǎn)品的射頻部分的進行無線物理指標驗證,存在一定的局限性,并不能很好地契合研發(fā),測試等部門的實際需求。

  因此,這些部門急需一種可以更優(yōu)于非信令測試或者可以對基帶部分實現(xiàn)時間估計性量化測試全新解決方案。信令測試,便由此應(yīng)運而生,逐漸被業(yè)內(nèi)認可。

  2) 采樣時鐘鎖定

  采樣時鐘鎖定,對于剛進入行業(yè)的小白來說是一種比較難理解的技術(shù),但對于整個時間估計卻是非常重要的,因為一旦Wi-Fi的OFDM信號采樣時鐘出現(xiàn)偏差的時候,會出現(xiàn)一些列連鎖反應(yīng),比如:

  a) 采樣到的符號(symbol)在規(guī)定時間點出現(xiàn)細微抖動,即信號的相位將出現(xiàn)旋轉(zhuǎn),達到一定程度時,將無法恢復(fù)信號;

  b) 由于采樣時鐘的偏差,導(dǎo)致符號間干擾(ISI),進而導(dǎo)致信號的SNR變差.

  因此,需要采用鎖相環(huán)+壓控晶振或固定頻點晶振來完成對頻率誤差的糾正:


圖片 3.png


  圖3. 采用鎖相環(huán)+壓控晶振或固定頻點晶振來完成對頻率誤差的糾正

  2.2 頻率同步

  在Wi-Fi同步過程中,頻率同步也同是十分重要的一環(huán)。

  a) Wi-Fi技術(shù)中,特別是采用OFDM技術(shù)的802.11n, ac等制式對頻率錯誤非常敏感,一旦出現(xiàn)頻率錯誤甚至?xí)苯訉?dǎo)致信號的SNR惡化。

  b) 相對來說,頻率誤差其實比頻率錯誤更為常見,而引起頻率誤差的原因主要通常有可能是來自:相鄰子載波的干擾(ICI)及各子載波的功率回退。

  c) OFDM的子載波實現(xiàn)是通過基帶的FFT+串并轉(zhuǎn)換實現(xiàn)的,因此,基帶運算的準確與否以及基帶電路是否出現(xiàn)異常,都會直接影響信號的FFT變換的準確性和精度,進而影響頻率誤差大小,進而影響信號的SNR。

  2.3 信道估計

  a) 通過測試信號試探針里的C1、C2部分,可完成對傳輸信道模型的估計,得到準確的傳輸模型,完成對接收信號解調(diào)。

  b) 在信道估計的過程中,試探針的C1、C2解調(diào)(相乘),也是在基帶完成的。如果此基帶部分出現(xiàn)問題,將導(dǎo)致信道估計失常、無法解析數(shù)據(jù)。

  三、核心功能

  在現(xiàn)實網(wǎng)絡(luò)中,當(dāng)Wi-Fi的OFDM信號采樣時鐘出現(xiàn)偏差的時候,會出現(xiàn)兩種后果:

  1) 采樣到的符號(symbol)在規(guī)定時間點出現(xiàn)細微抖動,即信號的相位將出現(xiàn)旋轉(zhuǎn),達到一定程度時,將無法恢復(fù)信號。

  2) 由于采樣時鐘的偏差,導(dǎo)致符號間干擾(ISI),進而導(dǎo)致信號的SNR變差。

  需求強調(diào)的是,常規(guī)的非信令測試是無法發(fā)現(xiàn)符號時鐘失鎖(Symbol Clock Error)。因為非信令測試,只是通過射頻觸發(fā)方式完成同步測量,測量工具根本沒有啟用管理采樣時鐘同步、符號同步的基帶部分,所以無法驗證基帶部分是否工作正常。即使會存在“在現(xiàn)實網(wǎng)絡(luò)服務(wù)中Wi-Fi終端接入困難”的問題,也很難在出廠前被檢查出來。傳統(tǒng)的非信令綜測儀或?qū)o法滿足研發(fā)與測試部門的需求。

  上述問題的關(guān)鍵是因為基帶電路的鎖相環(huán)出現(xiàn)問題,所以不僅會導(dǎo)致采樣時鐘偏差,引發(fā)采樣符號相位反轉(zhuǎn)、符號抖動等錯誤問題,嚴重者甚至?xí)苯邮菇馕鲥e誤。同時,也會使得符號間串?dāng)_嚴重,導(dǎo)致路由器錯誤、甚至無法解析接入信號,接入申請無法識別等一些系列連鎖反應(yīng),最終導(dǎo)致的必然結(jié)果——接入困難或無法接入。

  所以,目前整個行業(yè)中都普遍認同如果能在產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計、測試階段等環(huán)節(jié),應(yīng)該采取信令測試方式,這樣就可以在最大程度上確認產(chǎn)品的基帶部分、射頻部分是否正常工作,以及無線性能是否達到規(guī)范要求。從根源上解決“在現(xiàn)實網(wǎng)絡(luò)服務(wù)中Wi-Fi終端接入困難”的問題。

  四、產(chǎn)品推薦

  總而言之,信令測試不僅能夠在能夠幫助我們發(fā)現(xiàn)某些非信令測試無法發(fā)現(xiàn)的被測件基帶部分存在的問題,而且可以為我們解決問題提供更多有益的原始數(shù)據(jù)。所以信令綜測儀在未來或?qū)⒂锌赡苋〈切帕罹C測儀的主導(dǎo)地位,成為行業(yè)主流。

  WTE系列無線綜合測試儀是由深圳市中承科技有限公司自主研發(fā)和生產(chǎn)的無線局域網(wǎng)WLAN綜合測試儀,不僅可以支持信令無線射頻測試功能,真實實現(xiàn)Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)呼叫功能,通過AP與STA通信協(xié)議自動完成無線信號連接,測試被測件的各項無線射頻性能指標。

  而且還具有自主開發(fā)的完整802.11 系列協(xié)議棧,也是支持Wi-Fi協(xié)議級測試需求定制開發(fā)的硬件平臺。具有強大的研發(fā)和生產(chǎn)實力可以支持為各種Wi-Fi終端產(chǎn)品提供仿真、設(shè)計、研發(fā)、生產(chǎn)、測試等一系列可靠、高效的射頻測試方案,可廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)、研發(fā)、認證及定制性測試需求開發(fā)等環(huán)節(jié),為Wi-Fi6及6e產(chǎn)品提供可靠、高效的射頻測試方案,可以滿足客戶各個階段的需求,能夠滿足客戶各個階段的需求。

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