Wifi射频接收性能的测试方法

2016-01-11 09:01:24   来源:eefocus   

关键字: Wifi  射频接收性能  测试方法

WiFi(WirelessFidelity)手机是一种新兴的基于WiFi技术的VOIP电话。使用这种手机可以将模拟语音信号转换为数据包的形式,通过热点(AccessPoint)接入基于IP协议的互联网上进行传输,从而接打电话。与传统固话相比,WiFi手机的资费非常廉价,但使用的前提是,WiFi手机只有在热点覆盖范围以内才能进行通话。但热点的覆盖范围往往非常有限。

有两种方法可以增大热点的覆盖范围:一是提高热点发射功率和提高手机接收灵敏度,但热点的发射功率不可能无限制地被提高,所以同时还必须提高手机的接收灵敏度来增大热点覆盖范围。根据自由空间传输损耗公式[1]:L(dB)=32.4+20×lgd(km)+20×lgf(MHz)  

由此可以得出结论:在自由空间的理想情况下,手机接收灵敏度每增加6dB,便可使热点的覆盖范围增大1倍。所以,提高WiFi手机的接收指标有非常实际的意义。要提高WiFi手机的接收性能,首先就必须准确地测试出其接收指标,然后才能对其进行改进,最终提高整个系统的性能。

在802.11系统中[2],信息是以帧为单位进行传输的,因此可用误帧率对接收性能进行统计分析,而在PHS系统中,是以误码率来定义接收性能指标的[3]。无论在对接收指标的定义上还是在接收性能的测试方法上,WiFi系统和PHS系统均存在较大差异。所以,文中将着重对WiFi射频接收性能的测试方法进行分析,并给出一种通用的解决方案。

1、射频接收指标及测试过程

1.1、射频接收指标的定义

根据IEEE802.11b规范,有3项较为关键的射频接收指标定义如下[4]:
1)接收机最小输入电平灵敏度 对于在天线连接器上测得的-76dBm的输入电平而言,若PSDU的长度为1024个字节,其误帧率(FER)应小于8%;
2)接收机最大输入电平 对于在接收端天线上测得的-10dBm的最大输入电平而言,若PSDU长度为1024个字节,则其误帧率(FER)最大应为8%;
3)接收机邻道抑制 接收机邻道抑制在每一信道组中的间隔,不小于25MHz的任意2个信道间邻道干扰信号功率与有用信号功率的比值。对于采用11Mbit/sCCK调制的FER值为8%以及长度为1024字节的PSDU而言,邻道抑制必须不小于35dB。

1.2、误帧率

在上面3项指标的定义中,均提及了1个非常重要的参数:误帧率,即传输过程中丢失和出错的帧数和发送总帧数的比值。只有获得正确的误帧率,才能精确地测试出上述3项接收性能指标。实验室搭建的接收性能测试平台,见图1.

Wifi射频接收性能的测试方法

在图1的测试平台上,由PC为信号源提供一定帧格式的I/Q信号波形文件,并由信号源发出一定数量的帧。同时,DUT在PC的控制下,对这些帧进行接收解调,求得相应的误帧率。然后根据误帧率来调节信号源的发射功率,直到误帧率正好满足指标要求,此时便能获得DUT相应的接收性能指标。但在这个平台上,要获得正确的误帧率,也存在2个难点:

1)信号源发出的帧格式必须满足DUT的要求。不同芯片供应商提供的芯片对帧格式的要求是不同的,若满足不了芯片对帧格式的需要,DUT便不能正确统计收到的正确帧数,从而导致误帧率的计算错误;

2)信号源要能确保发出一定数目的帧,若信号源发出的总帧数都不能确定,误帧率便无法计算。

2、帧结构分析

不同的芯片供应商在测试芯片接收性能时,往往采用不同的帧格式。只有帧格式满足要求,才能统计出正确的收帧数,获得准确的误帧率。常见的WiFi芯片供应商Agere、Philips在接收测试时,对帧格式的要求也各不相同。文中主要针对Agere和Philips的帧格式要求进行详细分析[5-6]。

2.1、帧的形成过程

在802.11DSSS系统中,帧的形成包括以下4个过程。

2.1.1 MSDU的形成 

MSDU是MACServiceDataUnit的缩写,被称为MAC层业务数据单元,是最原始的待发送数据信息。

2.1.2 MPDU的形成 

MPDU(MACProtocolDataUnit)被称为MAC层协议数据单元。它是将MSDU按一定帧结构封装后获得的待发数据信息,见图2。封装过程包括在MSDU前加上MAC帧头和在后面加上帧检验序列。

Wifi射频接收性能的测试方法

2.1.3 PSDU的形成 

PSDU(PLCPServiceDataUnit)被称为PLCP子层业务数据单元,实际就是从MAC层传来的MPDU信息。

2.1.4 PPDU的形成 

 

PPDU(PLCPProtocolDataUnit),被称为PLCP子层协议数据单元。它是将PSDU按照特定的帧格式进行数据封装后的数据包,具体说来就是在PSDU前面再加上PLCP前导码和PLCP报头,见图3.PPDU是最终将经由物理介质发送出去的数据封装。

2.2、PPDU格式

帧格式[7]的修改全部由PC的软件(WinIQsim或SignalStudio)实现,PC传输给信号源的I/Q波形文件已确定了帧格式。软件中主要是使MPDU满足芯片要求,而PPDU则自动生成的,所以这里只介绍PPDU格式。

整个PLCP前导码和报头采用1Mbit/sDBPSK调制进行发射,发送的数据均采用反馈加扰器加扰。SYNC字段由128个加扰的“1”组成,被用来和接收方进行必要的同步操作;SFD被用以指示依赖与PHY的参数在PLCP前导码中的开始;Signal字段指示发送(和接收)MPDU应采用的调制速率;Service字段为预留字段;Length字段用以指示发送MPDU所需的微秒数;CRC-16字段根据CCITTCRC-16规范计算出Signal、Service和Length字段的CRC校验码并一同发送,完成帧检验序列保护。

Wifi射频接收性能的测试方法

2.3、MPDU

MPDU通常包括3个部分,见图3.
①MAC帧头,包括帧控制、持续时间、地址及序列控制信息;
②可变长度的整体,包含基于帧类型的特定信息;
③帧检验序列(FCS),包含IEEE32bit的循环冗余码(CRC)。

2.4、帧控制字段的结构

帧控制字段虽然只有16个字节,但却包含了用于解释帧其他部分的全部信息,见图4.

Wifi射频接收性能的测试方法

1)协议版本:当前总是0,其余为保留值,不为0则丢弃;  
2)类型和子类型:这2个字段共同标识帧的类型和功能。802.11中总包含3种帧:控制帧、数据帧和管理帧。每种帧类型又分为几种子类型。几种常用的帧类型见表1.  
3)去往DS和来自DS字段:辅助确定帧的最终传输地址;  
4)多分段标记:代表数据超过2312字节,将被分成多个数据包传送;  
5)重传字段:识别当前帧是否为1个数据帧的重传拷贝;  
6)功率管理字段:代表STA的节能状态;  
7)多数据标记字段:代表STA有更多的数据需要发送;  
8)排序字段:代表当前帧是数据帧,并按照有严格序列要求的帧类型发送数据;  
9)持续时间/ID字段:记录了数据的持续时间数,该时间数将被用来使其他STA更新自己的矢量网络分配。

[1] [2]
本网站转载的所有的文章、图片、音频视频文件等资料的版权归版权所有人所有,本站采用的非本站原创文章及图片等内容无法一一联系确认版权者。如果本网所选内容的文章作者及编辑认为其作品不宜公开自由传播,或不应无偿使用,请及时通过电子邮件或电话通知我们,以迅速采取适当措施,避免给双方造成不必要的经济损失。

推荐阅读

编辑:什么鱼
本文引用地址: http://www.eeworld.com.cn/Test_and_measurement/article_14316.html
[发表评论]
[加入收藏]
[打印本页]
[关闭窗口]
[返回顶部]
[RSS订阅]
小广播
每日新闻
专题
最新下载
电子元器件搜索
Datasheet
本周热门资源推荐
EEWORLD独家
论坛精华
精选博文