本指南将向初次设计WLAN产品的工程师详细介绍有关设计和开发此类产品的要点，面向处理实际设计和组装工作以及成品检查的人员。尽管产品的设计和开发需要确定各种参数（无线标准、频率、带宽等），但本文还是详细说明了不同选择的优缺点，介绍了初次处理 WLAN 模块的工程师所要进行的评估测试。鉴于无内置 iperf功能的WLAN 产品日渐增多，我们建议选择射频性能评估，而非 IP 吞吐量评估。在上一篇（技术文章 | 如何评估WLAN产品 - 标准、设计和实现要点），已经介绍了WLAN相关标准发展、技术参数和设计实现要点。

• 基于IEEE 802.11 标准的射频性能评估测试

IEEE 802.11 是一种得到广泛使用的 WLAN 标准。由于它描述的是 WLAN 测量技术本身，因此在参考此规范时，您可以执行最精确的 WLAN 发射和接收测试。

• 基于CTIA/WFA 测试方案的 OTA 测试

CTIA 是一个代表无线通信行业的美国商业组织。WFA 是 Wi-Fi Alliance（Wi-Fi 联盟）的缩写，它是一个旨在推广 WLAN 产品的商业组织。Wi-Fi 联盟的主要业务是管理交互式连接测试方法、对产品进行认证和推广 Wi-Fi 品牌。

该测试方案同时涵盖了一件产品（例如手机）中的 WLAN 和蜂窝系统（LTE 等）功能。由于这是规定 OTA 测试内容的唯一标准，因此在使用 OTA 执行评估测试时，通常会使用此方案。由于天线性能可能会随着开发工作向前推进而发生改变，因此在开发过程中需要进行多次测量。

此外，随着产品临近成品阶段，天线性能可能会因为产品外壳的安装以及来自新外围设备连接的信号而再次改变。因此，当产品到达成品阶段时，需要重新进行测量。这些步骤之间紧密关联，共同确保天线性能的可靠性。

IEEE 802.11

正式的 IEEE 802.11 文档不是免费的，可以从以下网站购买。

https://www.ieee.org/

截至 2020 年 10 月 1 日，IEEE 802.11（ 11a/b/g/n/ac） 标准的最新版本为 IEEE 802.11-2016。11ax 标准的当前版本为 Draft 7.0。

IEEE 成员可以获得 11ax 的 Draft 版本。会员申请可以在上述网站上进行。IEEE 802.11 WLAN 标准的内容非常庞杂。每个标准的最新版本可以通过 以下网址进行确认。

http://www.ieee802.org/11/Reports/802.11_Timelines.htm

CTIA/WFA 测试方案

https://www.ctia.org/

CTIA 测试方案可以从上述网站免费下载。通过搜索“Test Plan”，可以从 CTIA 站点下载规范性测试方案。但是，下载时需要输入有关下载者的信息。

发射（ Tx） 测量项目

这些项目评估从目标 WLAN 设备发送的射频信号的质量。

表1 ：IEEE 802.11-2016 发射测试项目

1-1 发射功率电平

该项测量从 WLAN 设备发送的信号的最大功率。由于最大容许功率是由国家/地区的法律确定的，因此必须参考发运目的地国家/地区的相关法律。此外，有些 WLAN 设备在首次尝试与对应产品连接时会输出最大功率，因此需要从连接尝试开始时测量发射功率。WLAN 信号是一个重复的周期性开/关突发信号。因此，在使用功率计或频谱分析仪进行测量时，需要一定的技术和相关知识。另一方面，WLAN 测试仪会在开机时自动测量输出电平。我们建议在初次处理 WLAN 信号时使用 WLAN 测试仪。

1-2 发射频谱模板

如果 WLAN 信号超出了发射频谱模板的范围，请检查以下项目：

• 滤波器限制信号带宽是否有误？

• WLAN 产品中是否存在信号泄漏或失真？

这些问题可能会导致信号带宽的意外扩大，并产生超出限制的杂散信号。

图1 ：频谱模板示例（40 MHz 带宽）

1-3 发射中心频率容差

该项评估发射中心频率（载波频率）误差是否超出了标准所确定的容许（容差）范围。该误差的容差范围由标准作为每个频率和带宽的差异值来进行确定。当中心频率超过容差时，对应的产品可能无法接收信号，并且可能因为邻道重叠而出现信号互扰。

1-4 符号时钟频率容差

符号调制周期的倒数值称为符号时钟频率。该项测量从 WLAN 产品输出的符号时钟频率的误差。随着此误差增大，发送和接收端 WLAN 产品之间的时序会错开，从而使接收变得困难。

频率容差以 PPM（百万分之一）为单位表示。

1-5 发射机中心频率泄漏

该项测量中心频率泄漏分量。频率泄漏在原始信号中以频率分量表示，该频率分量在执行信号频谱分析时不应包含在信号中。如果输出信号中包含符合标准的频率泄漏，则接收设备内接收器部分中的 LNA（低噪声放大器）或接收器元件可能会出现饱和，从而可能影响接收性能。

图2 ：频谱平坦度测量波形

1-7 发射机星座误差

1-8 发射机调制精度（ EVM） 测试

IEEE 802.11 标准中分两部分描述了与 EVM 有关的评估。第 6.1.1.7 节“发射器星座误差”描述了一种计算 EVM 的具体方法。第6.1.1.8 节“发射器调制精度测试”概述了 EVM 并给出了一些必要的 WLAN 设备规范。本文将对这两个项目一同加以介绍。

这两个项目测量 WLAN 信号的 EVM，以检查信号质量。EVM（误差向量幅度）是一个向量在理想的星座图上的点和由接收器接收的点之间的差异（包括幅度和相位的矢量）。星座图的详细信息请参阅本节末尾的专栏。由于 EVM 是一个会受上述测量结果（例如功率、频率、噪声等）影响的复合值，因此尽管 EVM 表现不佳也可以认为是由多种原因引起的，但它确实可以在评估 EVM 表现不佳的原因时发挥一定的作用，并提供一些关于应对措施的提示

图3 ：参数误差矢量幅度

接收（ Rx） 测量项目

IEEE 802.11 规定了如下 WLAN 接收特性。

表2 ：IEEE 802.11-2016 接收测试项目

2-1 接收机最小输入电平灵敏度

该项评估 WLAN 产品是否可以接收错误率位于容差范围内的微弱信号。错误率用一个称为分组差错率（ PER） 的数值表示。PER 是指 DUT 无法接收的数据包（错误数据包）相对于从设备发送到 DUT 的固定数量数据包的百分比。测量人员会逐渐改变产品的输入信号功率（接入点和 WLAN 测试仪发射信号）并绘制 PER 图表，以找出当 PER 低于某个固定值时所对应的功率，也就是最小功率（最小输入电平灵敏度）。如果此最小输入电平灵敏度低于 IEEE 标准所规定的值，则表明 WLAN 产品满足 IEEE 标准。在通信过程中，最小输入电平灵敏度由多种参数决定，例如调制方式、编码率、信道间隔等。在此项评估中，手动绘制每个参数的功率与 PER之间的关系需要花费很长时间。

图4 ：MT8862A 每个参数的测试极限 PER 测量画面

图5 ：邻道干扰

2-4 接收机最大输入电平

该项测量并评估最大输入电平灵敏度。与2-1节的最小输入灵敏度电平标准不同，此处将逐渐增大输入功率，以评估在有一些预知错误的情况下能否在标准化输入功率范围内接收到信号。标准要求在接收灵敏度的 PER（指数）为 10% 和 8%（或以下）时能够接收到信号。就像之前所述的评估那样，该测试会绘制输入功率与 PER 之间的关系图。这些由相应标准作为不同的调制方式、编码率、信道间隔等来决定。

图6 ：MT8862A 最大输入电平灵敏度测量画面

表3 ：CTIA 测试项目

Wi-Fi 总辐射功率测量（ TRP/TIS）

该项测量 WLAN 产品的总辐射功率（ TRP） 和总全向灵敏度（ TIS）。

图7 ：TRP/TIS 绘图示例

鉴于 WLAN 信号比较接近蜂窝系统的上行频率，有时灵敏度可能会因蜂窝信号的干扰以及前端过载和带外辐射的影响而降低。该项测试评估在一个受到蜂窝信号干扰以及运行中蜂窝设备辐射影响的环境中，WLAN 产品能否保持正常的接收灵敏度。具体而言，这里将使用 WLAN 测试仪、蜂窝基站模拟器以及暗室来与 DUT 建立蜂窝连接。在蜂窝信号引起干扰的同时，测量WLAN 产品的有效全向辐射功率（EIRP）。

＊EIRP ：与上一节中的测试（测量三维空间中所有方向上的接收灵敏度（ TPR））不同，该项测试是在连接 WLAN 之后测量一个方向（灵敏度最高的方向）上的接收灵敏度。

蜂窝系统干扰测量（Wi-Fi 发射器打开时）

尽管与上节中描述的测试类似，但该项测试评估在连接 WLAN 时蜂窝通信能否保持接收灵敏度。在 WLAN 信号引发干扰的情况下，测量蜂窝通信信号的 EIRP、错误率和吞吐量。再将测量结果与无 WLAN 信号干扰时的值进行比较，以评估 WLAN 产品的影响。

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