概覽

　　802.11ax，也稱為高效無線(HEW),，的目標(biāo)是在密集用戶環(huán)境中將用戶的平均吞吐量提高至少4倍,，這一目標(biāo)極具挑戰(zhàn)性,。 這一新標(biāo)準(zhǔn)側(cè)重于實(shí)現(xiàn)機(jī)制，旨在在多用戶環(huán)境中為更多用戶提供一個一致,、可靠的數(shù)據(jù)流（平均吞吐量）,。 本文將探討新興的機(jī)制，使廣受歡迎的802.11ax標(biāo)準(zhǔn)成為高效無線的標(biāo)題,。

　　在密集用戶環(huán)境中提高用戶吞吐量

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　　引言

　　2015年,，著名的汽車制造商法拉利發(fā)布了新版本的入門級車型： the Ferrari California T. 這款時尚跑車配備3.9升渦輪增壓V8發(fā)動機(jī)，能夠產(chǎn)生超過412千瓦（553馬力）的動力,，可在3.6秒鐘內(nèi)從零加速至100公里/小時（0至62英里/小時）,，這簡直是工程界的一大奇跡。 [1]

　　法拉利的設(shè)計(jì)師考慮了發(fā)動機(jī),、車身和內(nèi)飾的許多細(xì)節(jié),，使這款車輛成為日常車型，同時以驚人的速度提供最精確的處理,、流體運(yùn)動和性能,。這個偉大設(shè)計(jì)將大大縮短了每天上下班的時間。 然而,，在大城市大部分時間停停走走的擁擠交通狀況下,，紅色法拉利敞篷車又能如何發(fā)揮作用呢？

　　今天很多人發(fā)現(xiàn)自己處于這種情況,。駕駛意大利跑車可能不是特權(quán),，但是卻能夠享受快速的無線連接鏈路。第一個802.11b Wi-Fi標(biāo)準(zhǔn)（1999年）的最高鏈路速率為11 Mbps,。這是很好的開始,，但明顯慢于有線連接。幾年后,，隨著正交頻分復(fù)用(OFDM)技術(shù)的出現(xiàn),，802.11a/g標(biāo)準(zhǔn)（2003年）將速度提高到54Mbps。

　　接下來的鏈路速度提高歸功于802.11n（2009年）,，為用戶提供高達(dá)150 Mbps的單流鏈路,。802.11ac標(biāo)準(zhǔn)（2013年）提供了更寬的信道（160MHz）和更高階的調(diào)制（256-QAM），使得單個空間流的鏈路速度達(dá)到866Mbps成為可能,。如果使用規(guī)定的最高8個空間流,，這一工程奇跡的最高速度理論上將達(dá)到6.97 Gbps,。理論上，使用802.11ac相當(dāng)于用一臺加強(qiáng)馬力的法拉利來替代自行車,，甚至是替代家庭轎車。

　　然而,，接近7Gbps的速度可能只能在RF實(shí)驗(yàn)室的受控跑到環(huán)境中實(shí)現(xiàn),。實(shí)際上，當(dāng)用戶使用忙碌的機(jī)場終端的公共Wi-Fi查看電子郵件時,，數(shù)據(jù)流量通常會令人沮喪,。IEEE 802.11無線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)——802.11ax——新修訂的版本正是為了改善這一狀況。

　　802.11ax,，也稱為高效無線(HEW),，的目標(biāo)是在密集用戶環(huán)境中將用戶的平均吞吐量提高至少4倍，這一目標(biāo)極具挑戰(zhàn)性,。這一新標(biāo)準(zhǔn)提供了超過802.11ac的原始鏈路速度,，實(shí)現(xiàn)了多種機(jī)制，可以在擁擠的無線環(huán)境中為更多的用戶提供一致且可靠的數(shù)據(jù)吞吐量,。

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　　主要特點(diǎn)和應(yīng)用

　　高效無線包括以下主要功能：

　　向后兼容802.11a/b/g/n/ac

　　在高密度情景下,，如火車站、機(jī)場和體育館,，將用戶平均吞吐量提高4倍,。

　　與802.11ac類似的數(shù)據(jù)速率和信道寬度，但采用基于1024-QAM的新調(diào)制方案和編碼集（MCS 10和11）,。

　　通過MU-MIMO和正交頻分多址(OFDMA)技術(shù)指定下行鏈路和上行鏈路多用戶操作,。

　　更大型的OFDM FFT（大4倍）、較窄的子載波間隔（近4倍）和更長的符號時間（4倍）,，以提高多徑衰落環(huán)境和室外的魯棒性和性能,。

　　優(yōu)化了流量和信道訪問

　　更好的電源管理，延長電池使用壽命

　　高效無線還適用于以下目標(biāo)應(yīng)用：

　　移動數(shù)據(jù)卸載： 到2020年,，每月將產(chǎn)生38.1埃字節(jié)的Wi-Fi卸載流量,，而且將持續(xù)超過預(yù)計(jì)的每月移動/蜂窩流量（30.6埃字節(jié)）。 [2]這

　　相當(dāng)于每分鐘通過這些網(wǎng)絡(luò)傳輸6000多部藍(lán)光電影,。

　　具有多個接入點(diǎn)的環(huán)境和具有異構(gòu)設(shè)備的高集中用戶（機(jī)場Wi-Fi≠家庭Wi-Fi）

　　室內(nèi)/戶外混合環(huán)境

　　圖 1. 802.11ax要部署的場景示例包括具有高用戶密度和混合環(huán)境的體育場

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　　當(dāng)前密集環(huán)境下的Wi-Fi吞吐量挑戰(zhàn)

　　802.11協(xié)議使用載波偵聽多路訪問(CSMA)方法,，其中無線站(STA) 首先感測信道，并且僅當(dāng)它們感知信道空閑時才會發(fā)射信號,，以避免沖突,。空閑是指無線站沒有檢測到任何802.11信號,。當(dāng)一個STA檢測到另一信道時,，它會在隨機(jī)時間段內(nèi)等待此STA停止傳輸,，而后再次監(jiān)聽此信道是否將進(jìn)入空閑狀態(tài)。當(dāng)STA能夠傳輸時,，他們會傳輸整個數(shù)據(jù)包的數(shù)據(jù),。

　　Wi-Fi STA可以使用請求發(fā)送/清除發(fā)送(RTS/CTS)調(diào)解對共享媒體的訪問。接入點(diǎn)(AP)每次僅為一個站點(diǎn)簽發(fā)一個CTS數(shù)據(jù)包,，反過來,，STA會將其整幀發(fā)送至該AP。 然后,，STA等待來自AP的確認(rèn)字符（ACK）,，表示已正確接收該數(shù)據(jù)包。 如果STA沒能及時接收ACK,，它將假設(shè)此ACK數(shù)據(jù)包與某個傳送中的數(shù)據(jù)包相撞,，這時該STA將被移入二進(jìn)制指數(shù)退避階段。 它會嘗試訪問媒體并在退避計(jì)數(shù)器失效時重新傳輸數(shù)據(jù)包,。

　　圖 2. 空閑信道評估協(xié)議

　　在沖突域范圍內(nèi)所有參與者公平共享信道方面,，此空閑信道評估和防沖突協(xié)議發(fā)揮了良好的作用，但當(dāng)參與者數(shù)量大幅增長時,，傳輸效率就會下降,。 另一個導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)效率低下的因素是存在眾多帶有重疊服務(wù)區(qū)的AP。 圖3中左圖描繪了一個從屬于基本服務(wù)集（BSS,，指一組與某AP相關(guān)聯(lián)的無線客戶）的用戶（用戶1）,。 用戶1將與另一個BSS集中的用戶爭奪媒體接入權(quán)，然后與其AP交換數(shù)據(jù),。 但是,，此用戶仍能夠監(jiān)聽來自右側(cè)重疊BSS的通信量。

　　圖 3. 因重疊BSS造成的媒體訪問效率低下

　　在這種情況下,，來自O(shè)BSS的流量將觸發(fā)用戶1的避退程序,。這類情況會造成用戶必須等待更長時間才能獲得傳輸機(jī)會，大大降低了它們的平均數(shù)據(jù)吞吐量,。

　　第三個需要考慮的因素是更寬信道的共享,。例如，北美地區(qū)的802.11ac運(yùn)營只有一條160MHz的可用信道,，歐洲僅有兩條可用信道,。

　　4. 5GHz頻段的802.11ax信道分配示例

　　因此，在信道數(shù)量減少的情況下,，密集覆蓋的規(guī)劃變得非常困難,。 如缺乏準(zhǔn)確和審慎的功率管理，用戶將會遭遇同信道干擾，這會降低性能,，抵消來自更寬信道的大部分預(yù)期增益,。 這種情況更易出現(xiàn)在MCS 8、9,、10和11的最高數(shù)據(jù)速率情況下,，因?yàn)榇怂俾矢资艿叫旁氡鹊挠绊憽?同時，一個用戶使用與80 MHz信道重疊的20 MHz信道傳輸,，基本上都會導(dǎo)致80MHz信道無效,。 在高度密集網(wǎng)絡(luò)中執(zhí)行802.11ac的信道共享會損害用于20 MHz信道傳輸?shù)?0MHz信道增益。

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　　高效PHY機(jī)制

　　PHY變化

　　規(guī)范為本標(biāo)準(zhǔn)的物理層帶來了重大變化,。 但該規(guī)范仍可向后兼容802.11a/b/g/n和/ac設(shè)備，因此802.11ax STA可以與傳統(tǒng)STA相互發(fā)送或接收數(shù)據(jù),。 802.11ax STA傳輸時,，這些傳統(tǒng)客戶還能夠解調(diào)和解碼802.11 ax數(shù)據(jù)包（但并非整個802.11ax數(shù)據(jù)包）報(bào)頭和退避。 下表通過與現(xiàn)行802.11ac標(biāo)準(zhǔn)的執(zhí)行相對比,，突出強(qiáng)調(diào)了802.11ax標(biāo)準(zhǔn)此次修訂中最重要的變更,。

　　下表通過與現(xiàn)行802.11ac標(biāo)準(zhǔn)的執(zhí)行相對比，突出強(qiáng)調(diào)了802.11ax標(biāo)準(zhǔn)此次修訂中最重要的變更,。

　　表1. 802.11ac與802.11ax比較

　　注意,，802.11ax標(biāo)準(zhǔn)將在2.4GHz和5GHz帶寬下運(yùn)行。 此標(biāo)準(zhǔn)明確定義了四倍大的FFT,，乘以副載波的數(shù)量,。 但是，802.11ax標(biāo)準(zhǔn)提供的一個重要變化是副載波間隔減少到此前802.11修訂版中副載波間隔的四分之一,，同時保留了現(xiàn)有的信道帶寬（圖4）,。

　　圖 5. 較窄的副載波間隔

　　OFDM（正交頻分多路復(fù)用）符號持續(xù)時間和循環(huán)前綴也增長了四倍，原始鏈接數(shù)據(jù)率保持與802.11ac相同,，但提高了在室內(nèi)/戶外及混合環(huán)境下的效率和穩(wěn)健性,。 但此標(biāo)準(zhǔn)的確規(guī)定了室內(nèi)環(huán)境下的1024-QAM和更低的循環(huán)前綴比率，這將提升最大數(shù)據(jù)速率,。

　　波束形成

　　802.11ax將采用類似于802.11ac的顯式波束成形過程,。 在該過程下，波束形成器利用空數(shù)據(jù)包啟動信道探測程序,。 波束形成器會測量信道并使用包含壓縮反饋矩陣的波束形成反饋幀進(jìn)行響應(yīng),。 波束形成器使用該信息來計(jì)算信道矩陣H， 然后使用該信道矩陣將RF能量聚焦到每個用戶,。

　　多用戶操作： MU-MIMO和OFDMA

　　802.11ax標(biāo)準(zhǔn)有兩種工作模式：

　　單用戶： 在這種順序模式中,，無線STA在安全訪問媒介后一次發(fā)送和接收一個數(shù)據(jù)，如上所述。

　　多用戶： 此模式允許同時運(yùn)行多個非AP STA,。 該標(biāo)準(zhǔn)將此模式進(jìn)一步分為下行和上行多用戶模式,。

　　下行多用戶是指接入點(diǎn)同時為多個相關(guān)無線STA提供的數(shù)據(jù)。 現(xiàn)有的802.11ac標(biāo)準(zhǔn)也包含了此功能,。

　　上行多用戶模式是指數(shù)據(jù)從多個STA到AP的同步傳輸,。 這是802.11ax標(biāo)準(zhǔn)的新增功能，以往任何版本的Wi-Fi標(biāo)準(zhǔn)皆不具備這項(xiàng)功能,。

　　在多用戶操作模式下,，該標(biāo)準(zhǔn)還規(guī)定了兩種能夠在一定區(qū)域內(nèi)多路傳輸更多用戶的方式： 多用戶MIMO和正交頻分多址(OFDMA)。 在這兩種方法中,，AP作為中央控制器控制多用戶操作的各個方面,，這與LTE蜂窩基站控制多個用戶的多路復(fù)用相似。 802.11ax AP還可將MU-MIMO與OFDMA操作結(jié)合起來,。

　　多用戶MIMO

　　802.11ax設(shè)備借鑒了802.11ac的部署經(jīng)驗(yàn),，將使用波束成形技術(shù)同步將數(shù)據(jù)包發(fā)送至不同空間的用戶（圖5）。 換言之,，AP會計(jì)算每個用戶的信道矩陣,，并同時將波束導(dǎo)向不同的用戶——每路波束包含針對其目標(biāo)用戶的特定數(shù)據(jù)包。 802.11ax一次可支持8個多用戶MIMO傳輸包的發(fā)送,，而802.11ac一次可支持4個MIMO數(shù)據(jù)包,。 而且，每次MU-MIMO傳輸都可能有自己的調(diào)制和解碼集（MCS）和不同數(shù)量的空間串流,。 以此類推,，當(dāng)使用MU-MIMO空間復(fù)用時，接入點(diǎn)會與以太網(wǎng)交換機(jī)進(jìn)行比較,，將沖突域從大型計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)縮小至單個端口,。

　　作為MU-MIMO上行方向的新增功能，AP將通過一個觸發(fā)幀從每個STA發(fā)起上行同步傳輸,。 當(dāng)多個用戶及其數(shù)據(jù)包同時響應(yīng)時,，AP將信道矩陣應(yīng)用于所接收的波束并將每個上行波束包含的信息分開， 同時它還可能發(fā)起上行多用戶傳輸,，從而接收來自所有參與STA的波束形成反饋信息（圖7）,。

　　圖 6. AP使用MU-MIMO波束成形為坐落在不同空間位置的多個用戶服務(wù)

　　圖 7. 波束成形AP請求MU-MIMO操作的信道信息

　　多用戶OFDMA

　　802.11ax標(biāo)準(zhǔn)借鑒4G蜂窩技術(shù)的技術(shù)進(jìn)步，在相同信道帶寬中服務(wù)更多用戶的另一技術(shù)是： 正交頻分多址（OFDMA）,。 基于802.11ac已經(jīng)使用的現(xiàn)有正交頻分多路復(fù)用(OFDM)數(shù)字調(diào)制方案,，802.11ax標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)一步將特定的子載波集分配給個體用戶， 即,，它將現(xiàn)有的802.11信道（20,、40、80和160MHz頻寬）分為帶有預(yù)定義數(shù)量的副載波的更小子信道。 802.11ax標(biāo)準(zhǔn)還借用現(xiàn)代LTE術(shù)語,，將最小子信道稱為資源單元(RU),，最少包含26個副載波。

　　AP依據(jù)多個用戶的通信需求決定如何分配信道,，始終在下行方向分配所有可用的資源單元,。 它可能一次將整個信道僅分配給一個用戶——與802.11ac當(dāng)前功能相同——或者它可能對其進(jìn)行分區(qū)，以便同時服務(wù)多個用戶（圖8）,。

　　圖 8. 使用信道的單個用戶與使用正交頻分多址的同信道中的多類用戶

　　在密集用戶環(huán)境下,，許多用戶通常無力爭奪信道的使用機(jī)會，現(xiàn)在正交頻分多址使用更小巧——但更具專用性的子信道同時服務(wù)多個用戶,，因此提升了每個用戶的平均數(shù)據(jù)吞吐量,。 802.11ax系統(tǒng)可能通過不同的資源單元規(guī)模實(shí)現(xiàn)信道的多路復(fù)用（圖9）。 注意,，對于每20MHz帶寬,，信道的最小部分可容納9個用戶。 [4]

　　圖 9. 使用多種資源單元規(guī)模細(xì)分Wi-Fi信道

　　下表顯示當(dāng)802.11ax AP和各STA協(xié)調(diào)用于MU-OFDMA操作時當(dāng)前能夠獲得頻率多路復(fù)用訪問權(quán)的用戶數(shù)量,。

　　表2. 不同信道帶寬的RU總數(shù)量

　　多用戶上行操作

　　為了協(xié)調(diào)上行MU-MIMO或上行OFDMA傳輸，AP需向所有用戶發(fā)送一個觸發(fā)幀,。 此幀顯示了空間流的數(shù)量和/或每個用戶的OFDMA分配（頻率和資源單元的大?。?它還包含功率控制信息,，因此個人用戶能夠提高或降低他們的傳輸功率,，以便均分AP從所有上行用戶接收的功率并提升來自較遠(yuǎn)節(jié)點(diǎn)的各幀的接收。 AP還通知所有用戶傳輸開始和結(jié)束的時間,。 AP向所有用戶發(fā)送一個多用戶上行觸發(fā)幀（圖10）,，用于指示整體開始傳輸?shù)拇_切時間以及各幀的確切持續(xù)時間，以確保各用戶同時完成傳輸,。 AP接收到來自所有用戶的幀后,，會向用戶返回一個塊確認(rèn)以結(jié)束操作。

　　圖 10. 協(xié)調(diào)上行多用戶操作

　　802.11ax的主要目標(biāo)之一是在密集用戶環(huán)境下將當(dāng)前平均每位用戶的數(shù)據(jù)吞吐量提升三倍,。 基于這一目標(biāo),，該標(biāo)準(zhǔn)的制定者已明確指出802.11ax設(shè)備支持下行和上行MU-MIMO操作，MU-OPDMA操作,，或更大數(shù)量并發(fā)用戶的MU-MIMO操作和MU-OPDMA操作,。

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　　高效MAC機(jī)制

　　基于色碼的空間復(fù)用

　　為了改善密集部署場景中的系統(tǒng)層級性能以及頻譜資源的使用效率，802.11ax標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)了空間重用技術(shù),。 STA可以識別來自重疊基本服務(wù)集(BSS)的信號,，并根據(jù)這項(xiàng)信息來做出媒體競爭和干擾管理決策。

　　當(dāng)正在主動收聽媒體的STA偵測到802.11ax訊框時，它就會檢查BSS色彩位(Color Bit)或MAC表頭文件中的MAC地址,。 如果所偵測的協(xié)議數(shù)據(jù)單元(PPDU)中的BSS色彩與所關(guān)聯(lián)AP已公布的色彩相同,，STA就會將該幀視為Intra-BSS幀。

　　然而,，如果所偵測幀的BSS色彩不同,，STA就會將該幀視為來自重疊BSS的Inter-BSS幀。 在這之后,，只有在需要STA驗(yàn)證幀是否是Inter-BSS幀期間,，STA才將媒體當(dāng)成忙碌中(BUSY)。不過,，這段期間不會超過指定的幀負(fù)載時間長度,。

　　盡管標(biāo)準(zhǔn)仍需定義某些機(jī)制來忽略來自重疊BSS的流量，在實(shí)現(xiàn)上,，則可包含提高Inter-BSS幀的空閑信道評估信號檢測(SD)閾值,，并同時為Intra-BSS流量維持較低的閾值(圖11)。 這樣一來,，來自相鄰BSS的通信量就不會產(chǎn)生不必要的信道訪問權(quán)競爭,。

　　圖 11. 使用色碼進(jìn)行空閑通道評估

　　當(dāng)802.11ax STA使用基于顏色代碼的CCA規(guī)則時，也可以調(diào)整OBSS信號檢測閾值以及發(fā)射功率控制,。 這種調(diào)整提高了系統(tǒng)級性能和頻譜資源的使用,。 此外，802.11ax STA可以調(diào)整CCA參數(shù),，例如能量檢測級別和信號檢測級別,。

　　除了使用CCA來幫助當(dāng)前幀確定媒體的忙閑狀態(tài)之外，802.11標(biāo)準(zhǔn)采用網(wǎng)絡(luò)分配向量(NAV)來為STA指示媒體傳輸當(dāng)前幀所需的時間,以及嘗試下一次傳輸之前需等待的時間,，NAV是一種預(yù)測未來流量的定時器機(jī)制,。 NAV充當(dāng)虛擬載波偵聽，確保為對于802.11協(xié)議操作（例如控制幀,、RTS/CTS交換之后的數(shù)據(jù)和ACK）至關(guān)重要的幀保留媒體,。

　　圖 12. MU PPDU交換和NAV設(shè)定范例

　　負(fù)責(zé)開發(fā)高效率無線標(biāo)準(zhǔn)的802.11工作團(tuán)隊(duì)可能會在802.11ax標(biāo)準(zhǔn)中包含不止一個NAV字段,很可能采用兩個不同的NAV。 同時擁有Intra-BSS NAV和Inter-BSS NAV不僅可協(xié)助STA預(yù)測自身BSS內(nèi)的流量,，還能讓它們在得知重疊流量狀態(tài)時自由傳輸,。

　　通過目標(biāo)喚醒時間省電

　　802.11ax AP可以和參與其中的STA協(xié)調(diào)目標(biāo)喚醒時間(TWT)功能的使用，以定義讓個別基站訪問媒體的特定時間或一組時間,。 STA和AP會交換信息,，包括預(yù)計(jì)的活動持續(xù)時間。 如此一來,，AP就可控制需要訪問媒體的STA之間的競爭和重疊情況,。 802.11ax STA可以使用TWT來降低能量損耗,，在自身的TWT來臨之前進(jìn)入睡眠狀態(tài)。 另外,，AP還可另外設(shè)定時間計(jì)劃并將TWT值提供給STA,，這樣一來，雙方之間就不需要存在獨(dú)立的TWT協(xié)議,。 標(biāo)準(zhǔn)將此過程稱為"廣播目標(biāo)喚醒時間操作"（見圖13）,。

　　圖 13. 廣播目標(biāo)喚醒時間操作示例

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　　802.11ax測試挑戰(zhàn)

　　更嚴(yán)格的EVM要求

　　802.11ax標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)在要求1024-QAM支持。 另外,，子載波彼此之間的間隔只有78.125KHz,。 這意味著802.11ax設(shè)備需要具有更低相位噪聲的振蕩器，且RF前端具有更好的線性度,。 測量DUT行為的測試儀器反過來要求其EVM本底噪聲明顯低于DUT,。

　　下表列出了符合802.11ax標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備可能必須滿足的EVM級別。

　　表3. 802.11ax EVM要求

　　NI WLAN測試系統(tǒng)將RF矢量信號收發(fā)器(VST)與NI WLAN測量套件相結(jié)合,，以支持802.11ax信號的生成和分析,。 該軟件支持從BPSK (MCS0)到1024-QAM （MCS10和MCS11）的波形。 此外,，NI VST硬件始終為RF特性分析和生產(chǎn)測試需求提供出色的EVM本底噪聲測量,。

　　絕對和相對頻率誤差

　　OFDMA系統(tǒng)對頻率和時鐘偏移具有非常高的靈敏性。 因此,，802.11ax多用戶OFDMA性能需要非常嚴(yán)格的頻率同步和時鐘偏移校正,。 這確保所有STA在其分配的子信道內(nèi)精確地操作，最大程度減少頻譜泄漏,。 另外，嚴(yán)格的時序要求保證了所有STA在響應(yīng)AP的MU觸發(fā)幀時同時發(fā)送,。

　　對于4G LTE系統(tǒng),，基站的一大優(yōu)勢是采用GPS馴服時鐘來實(shí)現(xiàn)所有相關(guān)設(shè)備的同步。 然而,，802.11ax AP可能不會這樣奢侈,，它們必須使用其內(nèi)置振蕩器作為參考時鐘來保持系統(tǒng)同步。 然后,，STA從AP獲取的觸發(fā)幀中提取偏移信息來調(diào)整其內(nèi)部時鐘和頻率參考,。

　　802.11ax設(shè)備的頻率和時鐘偏移測試將涉及以下測試：

　　絕對頻率誤差： DUT發(fā)送802.11ax幀，測試儀器根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)參考值測量頻率和時鐘偏移,。 這將與當(dāng)前802.11ac規(guī)范的規(guī)定類似,，限制值約為±20ppm。

　　圖 14. 簡單的絕對頻率誤差測量裝置

　　相對頻率誤差： 用于測試參與上行鏈路多用戶傳輸?shù)姆茿P STA將其頻率調(diào)整為與AP的頻率一致的能力,。 測試過程分為兩個步驟,。 首先,，測試儀器向DUT發(fā)送觸發(fā)幀。 DUT根據(jù)從觸發(fā)幀導(dǎo)出的頻率和時鐘信息調(diào)整自身的頻率和時鐘,。 然后DUT通過頻率校正幀進(jìn)行響應(yīng),。 測試儀器測量的是這些幀的頻率誤差。 經(jīng)過載波頻率偏移和定時補(bǔ)償之后,，這些誤差的上下限嚴(yán)格保持在大約350 Hz和±0.4μs附近（相對于AP的觸發(fā)幀）,。

　　圖 15. 相對頻率誤差測量裝置

　　STA電源控制

　　與降低頻率和時鐘誤差要求類似，對于所有用戶,，AP在上行鏈路多用戶傳輸期間接收的功率不應(yīng)有很大的差異,。 這要求AP控制每個STA的發(fā)射功率。 AP可以使用包含每個STA的發(fā)射功率信息的觸發(fā)幀來進(jìn)行控制,。 開發(fā)人員可以通過兩個步驟測試此功能,，方法與頻率誤差測試類似。

　　接入點(diǎn)接收機(jī)靈敏度

　　由于AP用作為時鐘和頻率參考,，測試802.11ax AP的接收機(jī)靈敏度會存在額外的挑戰(zhàn),。因此，在向AP發(fā)送數(shù)據(jù)包已進(jìn)行數(shù)據(jù)包誤碼率靈敏性測試之前,，測試儀器必須鎖定到AP,。

　　當(dāng)AP發(fā)送觸發(fā)幀開始啟動時，測試儀器會調(diào)整其頻率和時鐘以匹配AP,，然后按照預(yù)期的配置,，發(fā)送預(yù)定數(shù)量的數(shù)據(jù)包來響應(yīng)AP DUT。

　　挑戰(zhàn)來自于802.11ax的嚴(yán)格相對頻率誤差上下限,。 測試儀器必須從AP發(fā)送的觸發(fā)幀中得到非常精確的頻率和時鐘信息,。 這可能需要對多個觸發(fā)幀執(zhí)行此計(jì)算，以確保正確的頻率和時鐘同步,。 因此,，該過程可能會給測試程序帶來顯著的延遲。

　　加速測試程序的一個解決方法是讓AP導(dǎo)出其參考時鐘,，以便測試設(shè)備可以將其時鐘鎖定到參考時鐘,。 這避免了基于觸發(fā)幀的初始同步過程，從而縮短AP接收機(jī)靈敏度測試時間,。

　　上行帶內(nèi)輻射

　　當(dāng)STA在MU-OFDMA模式下工作時,，根據(jù)AP定義的RU分配向AP發(fā)送數(shù)據(jù)包。 也就是說,，STA只使用了通道的一部分,。 802.11ax標(biāo)準(zhǔn)可能會對上行鏈路帶內(nèi)輻射測試進(jìn)行規(guī)定，以分析和測量發(fā)射機(jī)僅使用部分頻率分配時產(chǎn)生的輻射,。

　　圖 16. 上行帶內(nèi)輻射測試的部分掩模

　　多用戶和更高階的MIMO

　　使用MIMO測試具有多達(dá)8個天線的802.11ax設(shè)備所得到的結(jié)果可能會與按順序分別地測試每個信號鏈的結(jié)果截然不同,。 例如,，每個天線的信號可能相互破壞性地干擾并影響功率和EVM性能，而且可能吞吐量產(chǎn)生顯著的不良影響,。

　　測試儀器必須能夠支持每個信號鏈中本地振蕩器的亞納秒同步,，以確保多個通道的正確相位對齊和MIMO性能。 NI測試解決方案基于NI VST,，使用獲得專利的硬件和軟件技術(shù),，實(shí)現(xiàn)了具有高達(dá)8、16個甚至64個同步通道的靈活大規(guī)模MIMO配置,。

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　　結(jié)論

　　802.11ax有望在密集環(huán)境中將用戶平均數(shù)據(jù)吞吐量提高4倍,。這種效率最大的推動因素之一是多用戶技術(shù)，包括MU-MIMO和MU-OFDMA,。在擁擠的環(huán)境中頻譜利用率的改進(jìn)可能會使802.11ax以比以往任何標(biāo)準(zhǔn)都更快地被市場接受,。然而，實(shí)現(xiàn)這一功能將給負(fù)責(zé)讓這些工程奇跡變成現(xiàn)實(shí)的科學(xué)家,、工程師和技術(shù)人員帶來全新的挑戰(zhàn),。

　　NI的靈活和模塊化平臺提供了具有干凈振蕩器低本底EVM的高性能硬件，采用1024-QAM測量技術(shù),，副載波間隔減小了僅4倍,。 WLAN測量套件可以適應(yīng)最新的802.11ax標(biāo)準(zhǔn)，以幫助您設(shè)計(jì),、表征,、驗(yàn)證和測試802.11ax設(shè)備，并為多用戶革命做好準(zhǔn)備,。

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　　關(guān)于NI和802.11ax標(biāo)準(zhǔn)

　　NI是基于平臺的系統(tǒng)的提供商,，致力于幫助工程師和科學(xué)家解決世界上最嚴(yán)峻的工程挑戰(zhàn)。 NI與標(biāo)準(zhǔn)制定機(jī)構(gòu)和領(lǐng)先的半導(dǎo)體公司合作開發(fā)相關(guān)的系統(tǒng)和工具,，以設(shè)計(jì),、表征、驗(yàn)證和測試最新的無線通信標(biāo)準(zhǔn),，包括IEEE 802.11ax (draft 0.1)高效無線草案標(biāo)準(zhǔn),。

　　圖 17. 基于WLAN測量套件和VST的NI 802.11測試系統(tǒng)

　　NI WLAN測量套件和PXI RF VST相結(jié)合,，為802.11ax設(shè)備提供強(qiáng)大的模塊化測試解決方案,。 WLAN測量套件為研究人員、工程師和技術(shù)專家提供了所需的功能和靈活性來生成和分析802.11a/b/g/n/j/p/ac/ah/af等各種802.11波形,。 隨著該測量套件專門針對802.11ax進(jìn)行了更新,，這些用戶將可大幅加快其802.11ax設(shè)備的研發(fā)工作。 軟件支持802.11ax的主要特性,，包括更窄的子載波間隔,、1024-QAM和多用戶正交頻分多址接入(OFDMA）,。 升級版的測量套件還包含了LabVIEW系統(tǒng)設(shè)計(jì)軟件范例代碼，以幫助工程師更快速,、更輕松地實(shí)現(xiàn)WLAN測量自動化,。