利用ACK應(yīng)答測量WLAN接收機指標(biāo)的方法介紹

在WLAN設(shè)備測試中，接收機測試是最耗時的測試項目。不僅是發(fā)射具有統(tǒng)計意義足夠數(shù)量的數(shù)據(jù)包需要一定的時間，而且下行信號播放完后還需要查詢 DUT獲得誤包率（PER）結(jié)果。而IEEE標(biāo)準(zhǔn)中定義的接收應(yīng)答（ACKowledgement）機制為接收機測試提供了另外一種更高效的方法。目前主 流的WLAN測試儀IQxel，不僅提供了優(yōu)異的性能和測試速度，而且在WLAN測試中引入了許多創(chuàng)新的特性。本文介紹的接收機ACK測試方法就是其中之 一。

　　1. IEEE802.11協(xié)議中ACK應(yīng)答機制

　　WLAN信號在開放空間中傳輸，容易受到各種干擾、頻率選擇性衰落、群時延等因素影響。為保證發(fā)送的數(shù)據(jù)包被接收機正確接收解調(diào)，IEEE 802.11e為基于802.11協(xié)議的WLAN體系添加了QoS特性。Wi-Fi組織為了保證不同WLAN廠商提供QoS的設(shè)備之間可以互通，定義了 WMM（Wi-Fi Multimedia，Wi-Fi多媒體）標(biāo)準(zhǔn)。WMM標(biāo)準(zhǔn)使WLAN網(wǎng)絡(luò)具備了提供QoS服務(wù)的能力。WMM通過將數(shù)據(jù)報文劃分為4個接入分類（AC， access categories）隊列，高優(yōu)先級AC占用信道的機會高于低優(yōu)先級AC，從而能針對每類報文提供不同級別的服務(wù)。

　　ACK應(yīng)答機制是WLAN信號實現(xiàn)QoS的重要手段。當(dāng)AP或STA收到一個數(shù)據(jù)幀，檢測FCS（frame check sequence，校驗序列）正確，并且發(fā)送的數(shù)據(jù)幀要求ACK應(yīng)答時，AP或STA需要發(fā)送ACK應(yīng)答信號。ACK策略有兩種：Normal ACK和No ACK。Normal ACK對每個發(fā)送的單播報文，接收者在成功接收后都發(fā)送一個ACK回應(yīng)。No ACK在通信質(zhì)量較好，環(huán)境干擾較少的情況下，可以設(shè)置某一個優(yōu)先級的流不需要ACK報文回復(fù)進行確認，以節(jié)省回復(fù)的ACK幀占用的信道資源。No ACK策略能有效提高傳輸效率，但也有可能造成丟包問題。IEEE 802.11標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定組播、廣播幀不回復(fù)ACK。有些對時延要求非常高的服務(wù)，采用No ACK策略或者Block Ack策略。在實驗室和生產(chǎn)線測試WLAN設(shè)備接收機指標(biāo)時，我們通常采用的是Normal ACK的波形文件。數(shù)據(jù)包的交互過程如圖1所示。

　　圖1 Rx測試中Tester和DUT的交互

　　2. 通過統(tǒng)計ACK應(yīng)答幀來計算PER

　　通過上面的介紹，讀者肯定會聯(lián)想到，WLAN設(shè)備接收機測試中可以在儀表端通過計數(shù)DUT回復(fù)的ACK幀直接得到誤包率PER。

　　絕大多數(shù)矢量信號源（VSG）無法實現(xiàn)這種功能，因為無法檢測DUT返回的ACK數(shù)據(jù)包。而IQxel通過專利的創(chuàng)新硬件設(shè)計，在播放測試射頻信號 時，也可以檢測返回的ACK數(shù)據(jù)包。不僅可以統(tǒng)計ACK數(shù)量，也可以報告ACK應(yīng)答時間、功率等指標(biāo)。接收機測試中，IQxel在播放完規(guī)定的數(shù)據(jù)包后， 就可以直接統(tǒng)計出DUT的誤包率。即節(jié)省了查詢DUT的時間，也不需要DUT的軟件支持。

　　3. IQxel RXPER測量方法

　　IQxel將ACK應(yīng)答測試PER的方式命名為RXPER，并且提供了手動和程序控制兩種方式實現(xiàn)。首先我們介紹手動測量方法。

　　通過任意瀏覽器登錄IQxel操作界面并進入WLAN測試界面后，可以在界面上部看到RXPER的按鈕。點擊后可以在VSG操作標(biāo)簽下執(zhí)行RXPER測試。測試步驟如下：

　　a. 首先選擇合適的波形文件（waveform），確保MAC地址和一些標(biāo)識位（flag）的設(shè)置正確，儀表播放的波形文件能夠被DUT正確接收。

　　b. 點擊上傳按鈕（Upload），加載要播放的波形文件查看SIFS， ACK timeout等時間設(shè)置。不同數(shù)據(jù)速率的波形文件，這些設(shè)置參數(shù)是不一樣的。

　　c. 打開VSA>Result標(biāo)簽，將Power VS. Time圖標(biāo)拖拽到結(jié)果顯示區(qū)域。在數(shù)據(jù)包發(fā)送結(jié)束的位置，可以看到MPS的時間，如下圖所示：

　　圖2 查看Rx測試波形文件數(shù)據(jù)幀持續(xù)時間

a. 將儀表VSG端口用射頻電纜連接到DUT測試接口。

　　b. 進入VSG>Hardware標(biāo)簽頁，單擊屏幕上方的RXPER。VSG Hardware標(biāo)簽會變換到相應(yīng)的RXPER測試設(shè)置。在屏幕左側(cè)’MPS RXPER Sweep Test’標(biāo)簽框中，用戶可以選擇在單個功率點測試RXPER（Single），也可以選擇以設(shè)定的步進掃描一定的功率范圍來測試多個功率點的 RXPER（Sweep）。我們首先選擇單功率點的Single進行測試。在MPS Rx PER Settings的標(biāo)簽框中設(shè)置如下參數(shù)：

　　圖3 RxPER測試結(jié)果（選擇FPC模式發(fā)射1000個數(shù)據(jù)包）

　　如果選擇Sweep的測試模式，參數(shù)設(shè)置類似，可以在VSG>Results中拖拽顯示掃描的各個功率點RXPER Sweep Results的結(jié)果表格。

　　4. RxPER在測試軟件中的應(yīng)用

　　為了方便用戶在程序開發(fā)中實現(xiàn)RXPER功能，IQxel的控制接口函數(shù)庫IQmeasure中定義了RxPER測試的函數(shù) LP_IQXEL_Fast_Per（）和LP_IQXEL_FastPer_SweepxPER（）。感興趣的讀者請聯(lián)系萊特波特工程師索要RXPER 測試的參考代碼。