WIFI-OTA测试规范简介

WIFI-OTA测试规范简介 WLAN是Wireless Local Area Network的缩写，指应用无线通信技术将计算机设备互联起来，构成可 以互相通信和实现资源共享的网络体系。无线局域网本质的特点是不再使用通信电缆将计算机与网络连接 起来，而是通过无线的方式连接，从而使网络的构建和终端的移动更加灵活。 最新的关于WLAN-OTA测试参考标准是由 CTIA和Wi-Fi Alliance共同颁布的“Test Plan for RF Performance Evaluation of Wi-Fi Mobile Converged Devices_Version 1.1”。下面我们会对WL AN-OTA测试规范内容进行详细的介绍。 WLAN－OTA测试系统搭建：下图为测试系统的搭建所要求的设备： AP和WLAN Station测试仪：当进行测试时，测试仪连接电脑并且能够通过电脑对测试仪进行控制。 测试基本要求如下： 规格 IEEE 802.11a, 802.11b, 802.11g 信号速率 IEEE 802.11a/g：• 54, 48, 36, 24, 18, 12, 9, 6Mbps IEEE 802.11b：• 11, 5.5, 2, 1Mbps 频率范围 2.412 to 2.484GHz 4.915 to 5.32 GHz and 5.5 to 5.805GHz 射频调制类型 IEEE 802.11b and 802.11g： DSSS • DBPSK @ 1Mbps • DQPSK @ 2Mbps • CCK @ 5.5 and 11Mbps IEEE 802.11a and 802.11g： OFDM • BPSK @ 6 and 9Mbps • QPSK @ 12 and 18Mbps • 16QAM @ 24 and 36Mbps • 64QAM @ 48 and 54Mbps 最小接收灵敏度 IEEE 802.11a and 802.11g： • 6Mbps: -82dBm • 9Mbps: -81dBm • 12Mbps: -79dBm • 18Mbps: -77dBm • 24Mbps: -74dBm • 36Mbps: -70dBm • 48Mbps: -66dBm • 54Mbps: - 65dBm IEEE 802.11b and 802.11g： • 1Mbps: -86dBm • 2Mbps: -83dBm • 5.5Mbps: -79dBm • 11Mbps: -76dBm 最大输出功率 所有的频率及速率不能低于 10dBm 传输相对误差 OFDM • 54Mbps: not to exceed –30dB • 48Mbps: not to exceed –27dB • 36Mbps: not to exceed –24dB • 24Mbps: not to exceed –21dB • 18Mbps: not to exceed –18dB • 12Mbps: not to exceed –15dB • 9Mbps: not to exceed – 13dB • 6Mbps: not to exceed – 10dB WLAN接收机：当进行测试时，接收机用于报告所接收 RSSI并且记录 ACK的数量。 测试基本要求如下： 规格 IEEE 802.11a, IEEE 802.11b, IEEE 802.11g 信号速率 IEEE 802.11a/g：• 54, 48, 36, 24, 18, 12, 9, 6 Mbps IEEE 802.11b： • 11, 5.5, 2, 1Mbps 频率范围 2.412 to 2.484GHz 4.915 to 5.32 GHz and 5.5 to 5.805GHz 射频调制类型 IEEE 802.11b and 802.11g： DSSS • DBPSK @ 1Mbps • DQPSK @ 2Mbps • CCK @ 5.5 and 11Mbps IEEE 802.11a and 802.11g： OFDM • BPSK @ 6 and 9Mbps • QPSK @ 12 and 18Mbps • 16QAM @ 24 and 36Mbps • 64QAM @ 48 and 54Mbps 最小接收灵敏 度 IEEE 802.11a and 802.11g： • 6Mbps: -86dBm • 9Mbps: -84dBm • 12Mbps: -82dBm • 18Mbps: -80dBm • 24Mbps: -77dBm • 36Mbps: -73dBm • 48Mbps: -69dBm • 54Mbps: - 68dBm IEEE 802.11b and 802.11g： • 1Mbps: -86dBm • 2Mbps: -83dBm • 5.5Mbps: -79dBm • 11Mbps: -76dBm RSSI报告 当最小灵敏度在-10dBm到-50dBm之间时，要求报 告 RSSI时的步进不能高于 0.5dBm。 RSSI的测量 周期应该少于或者等于 800ns。 混合桥型合路 器 推荐是使用混合桥型合路器。 AP衰减器 这个衰减器用于调整来自测试AP输出给合路器的输 出功率。 RX衰减器 这个衰减器用于调整从合路器到WLAN接收机输入 端的接受信号的等级。 测试环境如下图所示： 1. 发射功率测试： 测试步骤： 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 10d B，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，数据传输率和控制电脑所读到的RSSI值。计算并记录 大约 10秒时间里RSSI的平均值。 8) 在每个要求的信道及数据传输速率下重复步骤 3到 7。 9) 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。 RSSI的读取： 10) 移开被测物并且与能够产生WLAN IEEE 802.11a/b/g信号的一个矢量信号发生器相连。 11) 在步骤 9中表格按照初始测试在指定的中心频率，调制方式及数据传输速率下设置信号发生器 并发送WLAN ACK控制帧。 12) 设置WLAN接收机的信道与信号发生器相同。 13) 通过WLAN接收机监控所报告的RSSI。 14) 调整信号输出等级以便在相应接收灵敏度测试中记录WLAN接收机所报告RSSI，并且记录信号 输出等级。 15) 按照表格重复步骤 11-14测试所有的数据传输速率及信道。 2. 接收灵敏度度测试： 测试步骤： 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至少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至少高于初始接收灵敏度 1 0dB，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接收机报告向控制电脑所接收的ACK控制帧。 8) 控制电脑计算在一段时间内所接收 100(TBF)数据帧的数量及相应ACKs的ACK控制帧的数量。 帧接收率(FRR)计算如下：ACK接收量/数据帧发送量。 9) 增加AP衰减器的衰减值，直到增加 1dB的衰减值FRR降低少于 90%。 10) AP衰减器每减低 1dB，记录此值为”A”。 11) 重复步骤 3到 10测试每个要求的信道及数据传输速率。 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AP衰减器的设置。 AP测试仪和AP衰减器的设置： 13) 测量功率等级并且精确至 0.5dBm，记录为”P”。 14) 在步骤 13所测量到的功率等级增加 10dB并且减到步骤 10所记录的AP衰减器的值：P+10- A。最终值为接收灵敏度，并且精确至 1dBm。 15) 重复步骤 13-14测试所有的信道，调制方式，数据传输速率及其他的测试模式。 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 10d B，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 T IS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。 测试环境如下图所示，PC通过以太网端口来控制 APUT，WLAN基站仅仅用于 APUT的通讯，功能与测 试 AP相似。 1. 发射功率测试： 测试步骤 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接收机输入端的APUT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APUT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) WLAN基站与APUT同步，并且发射连续的单播测试数据包给APUT，APUT反馈带有ACK控制的数 据包。 5) WLAN接收机报告APUT所接收的ACK控制帧，数据传输率和控制电脑所读到的RSSI值。计算并记 录大约 10秒时间里RSSI的平均值。 6) 在每个要求的信道及数据传输速率下重复步骤 3到 5。 7) 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。 RSSI的读取： 8) 移开被测物并且与能够产生WLAN IEEE 802.11a/b/g信号的一个矢量信号发生器相连。 9) 在步骤 9中表格按照初始测试在指定的中心频率，调制方式及数据传输速率下设置信号发生器并发 送WLAN ACK控制帧。 10) 设置WLAN接收机的信道与信号发生器相同。 11) 通过WLAN接收机监控所报告的 RSSI。 12) 调整信号输出等级以便在相应接收灵敏度测试中记录WLAN接收机所报告 RSSI，并且记录信号 输出等级。 13) 按照表格重复步骤 9-12测试所有的数据传输速率及信道。 2. 接收灵敏度度测试： 测试步骤： 推荐步骤： 1) 设置AP衰减器，满足在WLAN APUT的天线连接端的接收信号至少高于初始接收灵敏度 10dB。 2) 设置RX衰减器，满足在WLAN APUT输出端的被测物的接收信号等级至少高于初始接收灵敏度 10 dB，但是不能超过 50 dB。 3) 设置APUT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) WLAN基站与APUT同步，并且发射连续的单播测试数据包给APUT，APUT反馈带有ACK控制的数 据包。 5) WLAN接收机报告向控制电脑所接收的ACK控制帧。 6) 控制电脑计算在一段时间内所接收 100(TBF)数据帧的数量及相应ACKs的ACK控制帧的数量。帧接 收率(FRR)计算如下：ACK接收量/数据帧发送量。 7) 增加AP衰减器的衰减值，直到增加 1dB的衰减值FRR降低少于 90%。 8) AP衰减器每减低 1dB，记录此值为”A”。 9) 重复步骤 3到 8测试每个要求的信道、调制方式及数据传输速率。 10) 记录每次测试的信道，调制方式，数据传输速率和AP衰减器的设置。 AP测试仪和AP衰减器的设置： 11) 测量功率等级并且精确至 0.5dBm，记录为”P”。 12) 在步骤 13所测量到的功率等级增加 10dB并且减到步骤 10所记录的AP衰减器的值：P+10-A。 最终值为接收灵敏度，并且精确至 1dBm。 13) 重复步骤 11-12测试所有的信道，调制方式，数据传输速率及其他的测试模式。 其测试环境如下图所示，PC通过以太网端口来控制 APUT，WLAN基站仅仅用于 APUT的通讯，功能与 测试 AP相似。 WLAN AP的辐射发射测量及接收灵敏度测量与传导方法的测量步骤一样，只是由于存在辐射路径损 耗，在设置 AP和WLAN接收机衰减时不同。 1. 发射功率测量: 测试步骤 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接收机输入端的APUT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APUT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) WLAN基站与APUT同步，并且发射连续的单播测试数据包给APUT，APUT反馈带有ACK控制的数 据包。 5) WLAN接收机报告APUT所接收的ACK控制帧，数据传输率和控制电脑所读到的RSSI值。计算并记 录大约 10秒时间里RSSI的平均值。 6) 在每个要求的信道及数据传输速率下重复步骤 3到 5。 7) 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。 RSSI的读取： 8) 移开被测物并且与能够产生WLAN IEEE 802.11a/b/g信号的一个矢量信号发生器相连。 9) 在步骤 9中表格按照初始测试在指定的中心频率，调制方式及数据传输速率下设置信号发生器并发 送WLAN ACK控制帧。 10) 设置WLAN接收机的信道与信号发生器相同。 11) 通过WLAN接收机监控所报告的RSSI。 12) 调整信号输出等级以便在相应接收灵敏度测试中记录WLAN接收机所报告RSSI，并且记录信号输 出等级。 13) 按照表格重复步骤 9-12测试所有的数据传输速率及信道。 2. 接收灵敏度度测试： 测试步骤： 推荐步骤： 1) 设置AP衰减器，满足在WLAN APUT的天线连接端的接收信号至少高于初始接收灵敏度 10dB。 2) 设置RX衰减器，满足在WLAN APUT输出端的被测物的接收信号等级至少高于初始接收灵敏度 10 dB，但是不能超过 50 dB。 3) 设置APUT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) WLAN基站与APUT同步，并且发射连续的单播测试数据包给APUT，APUT反馈带有ACK控制的数 据包。 5) WLAN接收机报告向控制电脑所接收的ACK控制帧。 6) 控制电脑计算在一段时间内所接收 100(TBF)数据帧的数量及相应ACKs的ACK控制帧的数量。帧接 收率(FRR)计算如下：ACK接收量/数据帧发送量。 7) 增加AP衰减器的衰减值，直到增加 1dB的衰减值FRR降低少于 90%。 8) AP衰减器每减低 1dB，记录此值为”A”。 9) 重复步骤 3到 8测试每个要求的信道、调制方式及数据传输速率。 10) 记录每次测试的信道，调制方式，数据传输速率和AP衰减器的设置。 AP测试仪和 AP衰减器的设置： 1 )测量功率等级并且精确至 0.5dBm，记录为”P”。 2 )在步骤 1所测量到的功率等级增加 10dB并且减到步骤 10所记录的 AP衰减器的值：P+10-A。 最终值为接收灵敏度，并且精确至 1dBm。 3 )重复步骤 1-2测试所有的信道，调制方式，数据传输速率及其他的测试模式。 3. TRP测试信道及支持数据传输速率： - 测试信道：IEEE 802.11b/g 低、中(No.6)、高信道 IEEE 802.11a 低、中(所支持)、高信道 - 数据传输速率：IEEE 802.11b 11Mbps IEEE 802.11g 6Mbps IEEE 802.11a 6Mbps 4. TIS测试信道及支持数据传输速率: - 测试信道：IEEE 802.11b/g 低、中(No.6)、高信道 IEEE 802.11a 低、中(所支持)、高信道 - 数据传输速率：IEEE 802.11b 11Mbps IEEE 802.11g 54Mbps IEEE 802.11a 54Mbps 关于WLAN 终端机及 AP的传导及辐射的测试规范已全部介绍完毕，虽然认证方面对WLAN OTA的 测量目前还不是强制性的要求，但是越来越多的生产商已经开始重视这方面的测量，相信不久的将来在认 证方面会对WLAN OTA提出更多的新要求。文章中的具体测试细节也可参考由 CTIA和Wi-Fi Alliance 共同颁布的“CTIA_RFPerformanceEvalWiFiMobile_TestPlan_1_1” 文件。