上一篇我們了解了WIFI 的TX射頻指標,今天我們再來看看在WIFI的RX射頻測試過程中,我們又會測試哪些指標?
一、Receiver Sensitivity(接收靈敏度)
接收靈敏度是指接收機在不超過一定誤碼率(11b:PER≤8%;其它:PER≤10%)的情況下,能夠接收到的最小信號功率,單位為dbm。無線傳輸的接收靈敏度類似于人類的聽力,在日常環境下,聽力越好的人捕捉細小聲音的能力越強。同理,無線設備接收靈敏度越高意味著可捕獲弱信號的能力越強,若接收的信號能量小于它的接收靈敏度時,無線設備將不會接收到信號。
接收靈敏度對于無線通信系統的性能至關重要。如果接收機的靈敏度較低,那么信號強度較弱的信號就無法被正確地接收和解碼,導致通信失敗或通信質量下降。因此,提高接收靈敏度是提高無線通信系統性能的重要手段之一。在系統中一般可以通過在RX鏈路上增加LNA(低噪聲放大器)來提升靈敏度。那么問題來了?工程應用中,組建無線局域網時,設備的靈敏度是否越高越好呢?歡迎留言討論!
系統間的干擾會導致無線設備靈敏度的下降,影響信號的正常接收,因此通常以無線設備靈敏度準則作為被干擾系統的保護準則。
那么靈敏度是如何計算的呢?下面有這樣一個公式:
S = 10lg(kTB)+ NF + SNR,即:接收靈敏度 = 10lg(帶寬范圍內的熱噪聲功率) + 系統噪聲系數 + 信噪比。
·S:接收靈敏度,單位是dBm。接收靈敏度值越小,說明接收機的接收性能越好。接收靈敏度值越大,說明接收機的接收性能越差。
·k:波爾茲曼常數,單位是J/K。
·T:絕對溫度,單位是K。環境溫度越高,接收靈敏度就會變大,接收性能就會惡化,因此要盡量降低系統所在的環境溫度。
·B:信號帶寬,單位是Hz。信號帶寬越大,系統的噪聲系數越大,靈敏度就會變大,接收性能也會惡化。
·kTB:帶寬范圍內的熱噪聲功率,單位是W,射頻鏈路中的電阻就具有熱噪聲。
·NF:系統噪聲系數,單位是dB。
·SNR:信噪比,單位是dB。信噪比越小越好,這樣可以增加系統的接收性能。
實際工程中,設備靈敏度與我們選型的LNA(增益,噪聲系數,穩定系數等),電源,layout質量等相關。
802.11中對各種協議下的不同帶寬,不同速率靈敏度都有明確的規定:
從以上標準中我們可以看到,帶寬每增加一倍,靈敏度要求就會降低3db,同時我們在工程應用中需要注意接入點與終端的射頻指標不對對等的情況,往往終端的指標比接入點的差一些,所以系統通信的距離會受限于終端。
二、Receiver maximum input level(最大接收輸入電平)
最大接收電平是是指接收機在不超過一定誤碼率(11b:PER≤8%;其它:PER≤10%)的情況下,能夠接收到的最大信號功率,單位為dbm。理論上該指標是越大越好。接收器必須在該功率下正確運行而不會產生過多誤差。此指標主要是保證當接入點與終端彼此靠近時,所遇到的強信號。設備仍能正常工作。其實這個指標可以與靈敏度對比來看,一個是最大值,一個是最小值。
系統中如果輸入電平超過了接收系統所能承受的最大值,可能會導致LNA的非線性失真,并增加誤碼率。同時也可能導致互調失真,信號混合并產生雜散,從而影響系統可靠性。
802.11中對各種協議的最大接收電平也有明確的規定(測試組網同靈敏度測試):
該指標在實際的應用場景中,有很多地方體現,比如一些高密度環境:體育場館、會議室,教室等多設備密集運行的環境中,接入點信號較強。該指標就可以確保接收器能夠處理這些強信號而不降低性能。
三、Rx dynamic range(接收動態范圍)
接收動態范圍是指掃描輸入信號電平(從最大接收電平極限值到靈敏度極限值),掃描步長為 1 dB,同時記錄每一步長的丟包情況,標準為掃描的每一個步長沒有丟包。該測試主要檢測在接收機整個接收范圍內,是否有掉坑的異常情況。
如下為2.4G的實際測試數據:
四、Rx adjacent/Non-adjacent channel rejection(鄰道/非相鄰抑制)
鄰道/非相鄰抑制是指無線通信設備在接收信號時,能夠區分并忽略相鄰/非相鄰頻信道信號干擾的能力。在無線通信中,不同頻道的信號可能會相互重疊,導致干擾。良好的相鄰/非相鄰頻道抑制性能能夠確保接收器只對目標頻道的信號敏感,而對相鄰/非相鄰頻道的信號具有較高的抵抗力,從而保證通信的清晰度和準確性。
測試組網圖:
802.11協議中對鄰道抑制有規定如下標準:
小結:該指標主要是評估設備抗帶內鄰道信號及非鄰道信號的干擾能力,干擾源為同樣的WLAN信號。比如說我的設備工作在2.4G CH1,那么鄰道就是CH6.非鄰道就是CH11,這種場景在實際應用中就實實在在的存在。
五、Receiver Blocker(接收機阻塞)
接收機阻塞是驗證在一定頻率偏置處有一高電平無用信號干擾時,接收機抗該干擾的能力。其原理是當外界存在一個很強的干擾信號,雖然頻率上不造成互調或同頻、鄰頻干擾,但強干擾會使接收機鏈路的非線性器件飽和,產生非線性失真。其實只有有用信號時,在信號過強時,也會產生振幅壓縮現象,嚴重時會阻塞。使接收機靈敏度下降,這種現象就是接收機的阻塞。相應的,這種干擾稱為阻塞干擾。產生阻塞的主要原因是器件的非線性,特別是引起互調、交調的多階產物,同時接收機的動態范圍受限也會引起阻塞干擾。
組網測試圖如下:
標準如下:
小結:該指標主要是評估設備抗帶外非WALN信號的干擾能力,干擾源為非WLAN信號。在實際電路中,可以在RX鏈路選擇合適的帶通濾波器,可以有效的濾除帶外信號。
以上就是關于RX的相關主要指標,其實我們可以看出RX指標主要還是判斷是否存在干擾,以及抗干擾的能力,你們是否還會測試其它,歡迎留言!
Ps:最近有伙伴在問WIIF的協議的文檔,后臺回復WIFI7可下載WIFI7 draft2版本的協議文檔。