Verifica delle prestazioni radio dei dispositivi IEEE 802.11be

Attività da eseguire

Lo sviluppo degli standard Wi-Fi di nuova generazione è in pieno svolgimento, come dimostra l'attuale bozza della specifica IEEE 802.11be, che è già stata definita a sufficienza per avviare implementazioni specifiche a livello fisico. I generatori e gli analizzatori di segnali aiutano ad avviare la sperimentazione dei segnali Wi-Fi 7 e a effettuare il test iniziale di componenti e moduli conformi a questo nuovo standard.

La prossima generazione di Wi-Fi Il più recente standard Wi-Fi IEEE 802.11ax è stato definito per migliorare l'efficienza e supportare una più ampia gamma di casi d'uso, come ad esempio i grandi spazi in cui sono attivi contemporaneamente numerosi dispositivi connessi. Le pietre miliari della tecnologia includono l'introduzione della modulazione OFDMA, la spaziatura tra le sottoportanti di 78,128 kHz, intervalli di guardia più lunghi e 1024QAM come schema di modulazione più elevato possibile.

Il nuovo standard si concentra sulla garanzia di un'elevata velocità di trasmissione effettiva dei dati a bassa latenza per applicazioni in case, uffici e fabbriche.

Due approcci pratici aiutano a migliorare il throughput dei dati a livello di collegamento fisico: l'utilizzo di schemi di modulazione di ordine più elevato e un uso più flessibile delle bande di frequenza allocate, soprattutto in ambienti con un'alta densità di utenti.

Lo standard IEEE 802.11be incorpora entrambi gli approcci e specifica anche l'utilizzo di schemi di ricetrasmissione MIMO a più elevato parallelismo. Il nuovo standard è basato sulle specifiche IEEE 802.11ax e ne segue coerentemente l'approccio. Ad esempio, le larghezze di banda dei segnali sono aumentate fino a 320 MHz, per sfruttare la maggiore disponibilità di spettro nella banda dei 6 GHz, è possibile utilizzare nuovi schemi di modulazione fino a 4096QAM e la trasmissione parallela di fino a 16 flussi di dati. L'assegnazione di più blocchi di frequenza (unità di risorse multiple, MRU) a un utente consente un uso più efficiente dello spettro e connessioni ai punti di accesso più adatte ai clienti affamati di dati.

Il nuovo standard introdurrà il funzionamento multilink (MLO), che aggrega diversi collegamenti fisici per migliorare il throughput, la latenza e l'affidabilità dei dati.

Queste estensioni consentono complessivamente di ottenere un throughput estremamente elevato (EHT), come definito nelle specifiche IEEE 802.11be degli standard IEEE.

Lo standard IEEE 802.11be definisce due nuovi formati di unità di dati di protocollo del livello fisico (PPDU) con un nuovo preambolo per garantire l'applicazione a lungo termine e la compatibilità con le versioni precedenti. Oltre ai campi specifici dell'EHT per i dati di controllo, ogni preambolo contiene alcuni campi legacy per garantire la compatibilità con gli standard IEEE 802.11 precedenti.

Gli strumenti di misura devono essere in grado di gestire i nuovi formati PPDU e di soddisfare requisiti più impegnativi a livello di segnale fisico.

Generazione di segnali IEEE 802.11be

Una soluzione di generazione del segnale IEEE 802.11be deve soddisfare due condizioni: il supporto di una larghezza di banda del segnale di 320 MHz per tutte le modalità di trasmissione EHT e la capacità di generazione del segnale 4096QAM nella banda di 6 GHz (da 5,925 GHz a 7,125 GHz). Le prestazioni EVM del generatore devono essere inferiori a -50 dB quando si caratterizzano amplificatori di potenza e ricevitori. I generatori di segnali vettoriali di fascia alta R&S®SMW200A e di fascia media R&S®SMM100A soddisfano questi requisiti.

Ciò richiede l'installazione di due opzioni: l'opzione base Wi-Fi R&S®Sxx-K54 che consente la generazione di segnali secondo IEEE 802.11a/b/g/n/j/p e l'opzione aggiuntiva R&S®Sxx-K147 che include nuove funzionalità per lo standard IEEE 802.11be.

Configurazione rapida e semplice di PPDU

I segnali IEEE 802.11be possono essere configurati in pochi passaggi. Per prima cosa, selezionare la modalità di trasmissione nel sequenziatore di blocchi di frame e quindi configurare la PPDU.

Come già menzionato, lo standard IEEE 802.11be introduce nuovi formati PPDU (EHT MU e EHT TRIG) che contengono campi U-SIG ed EHT-SIG specifici per IEEE 802.11be con campi di training e segnalazione legacy. Alcuni dati di segnalazione, tra cui l'identificatore di versione PHY, sono preconfigurati. Altri parametri, come la direzione del collegamento, il tipo di PPDU, il colore del BSS, lo STA-ID, il tipo di MCS e la codifica del canale, possono essere selezionati direttamente e chiaramente nella finestra di dialogo per la configurazione delle PPDU.

Le impostazioni guidate dal menu per l'allocazione delle unità di risorse e i canali punctured sono applicate indirettamente a EHT-SIG e U-SIG. L'opzione IEEE 802.11be consente di assegnare più unità di risorse (MRU) a un singolo utente.

Le unità di risorse possono avere 242, 484 o 996 sottoportanti, che determinano il numero di canali che possono essere assegnati a un utente. L'indice MRU definisce le posizioni delle unità di risorse all'interno del canale.

Specifiche gamme di frequenza all'interno della larghezza di banda del segnale, occupate da applicazioni privilegiate come i radar meteorologici, vengono automaticamente escluse e non utilizzate per la trasmissione. Dopo aver selezionato lo standard (prima colonna), è possibile utilizzare il menu di configurazione per ulteriori impostazioni.

Mappatura spaziale

Per aumentare il throughput dei dati, lo standard IEEE 802.11be specifica l'utilizzo di fino a 16 flussi di dati paralleli per SU-MIMO (16×16) e MU-MIMO per un massimo di otto stazioni simultanee e fino a quattro flussi di dati per ciascun utente. I generatori R&S®SMW200A e R&S®SMM100A calcolano tutti i flussi di dati con le risorse a bordo, due dei quali possono essere emessi simultaneamente attraverso le interfacce RF dello strumento R&S®SMW200A.

Analisi dei segnali IEEE 802.11be

L'opzione di misura R&S®FSx-K91BE aggiunge le funzionalità IEEE 802.11be alle opzioni di misura IEEE 802.11a/b/g/n/p/ac/ad/ax/ay esistenti per gli analizzatori di spettro e segnali di fascia alta R&S®FSW e di fascia media R&S®FSV3000.

Due approcci per impostare un'analisi

Il menu di configurazione del formato PPDU consente di definire segnali non completamente conformi allo standard, il che può essere interessante nelle prime fasi della standardizzazione.

Un approccio più conveniente prevede la demodulazione automatica e il rilevamento automatico per configurare parametri come le lunghezza del campo di formazione lungo EHT (EHT LTF) e gli intervalli di protezione. In modalità di rilevamento automatico, l'analizzatore viene configurato automaticamente per un segnale IEEE 802.11be applicato ed elenca i parametri. L'allocazione delle unità di risorse, lo schema di modulazione e codifica (MCS) e altri valori specifici dell'utente possono essere definiti anche nei nuovi campi di segnale U-SIG (universal SIG) ed EHT-SIG.

I nuovi schemi di modulazione e codifica 4096QAM e le larghezze di banda del segnale fino a 320 MHz impongono requisiti di qualità del segnale più elevati rispetto al passato. Lo standard IEEE 802.11be impone un EVM massimo di -38 dB sia per le PPDU multiutente (EHT MU PPDU) sia per le PPDU basate su trigger (EHT TB PPDU). L'analizzatore dovrebbe essere in grado di misurare con precisione l'EVM fino ad almeno -48 dB con un margine di sicurezza di 10 dB. L'opzione R&S®FSW-B320 per una larghezza di banda di analisi di 320 MHz rende possibile ottenere questo risultato con l'analizzatore R&S®FSW.