利用ACK应答测量WLAN接收机指标的方法介绍

在WLAN设备测试中，接收机测试是最耗时的测试项目。不仅是发射具有统计意义足够数量的数据包需要一定的时间，而且下行信号播放完后还需要查询 DUT获得误包率（PER）结果。而IEEE标准中定义的接收应答（ACKowledgement）机制为接收机测试提供了另外一种更高效的方法。目前主 流的WLAN测试仪IQxel，不仅提供了优异的性能和测试速度，而且在WLAN测试中引入了许多创新的特性。本文介绍的接收机ACK测试方法就是其中之 一。

　　1. IEEE802.11协议中ACK应答机制

　　WLAN信号在开放空间中传输，容易受到各种干扰、频率选择性衰落、群时延等因素影响。为保证发送的数据包被接收机正确接收解调，IEEE 802.11e为基于802.11协议的WLAN体系添加了QoS特性。Wi-Fi组织为了保证不同WLAN厂商提供QoS的设备之间可以互通，定义了 WMM（Wi-Fi Multimedia，Wi-Fi多媒体）标准。WMM标准使WLAN网络具备了提供QoS服务的能力。WMM通过将数据报文划分为4个接入分类（AC， access categories）队列，高优先级AC占用信道的机会高于低优先级AC，从而能针对每类报文提供不同级别的服务。

　　ACK应答机制是WLAN信号实现QoS的重要手段。当AP或STA收到一个数据帧，检测FCS（frame check sequence，校验序列）正确，并且发送的数据帧要求ACK应答时，AP或STA需要发送ACK应答信号。ACK策略有两种：Normal ACK和No ACK。Normal ACK对每个发送的单播报文，接收者在成功接收后都发送一个ACK回应。No ACK在通信质量较好，环境干扰较少的情况下，可以设置某一个优先级的流不需要ACK报文回复进行确认，以节省回复的ACK帧占用的信道资源。No ACK策略能有效提高传输效率，但也有可能造成丢包问题。IEEE 802.11标准规定组播、广播帧不回复ACK。有些对时延要求非常高的服务，采用No ACK策略或者Block Ack策略。在实验室和生产线测试WLAN设备接收机指标时，我们通常采用的是Normal ACK的波形文件。数据包的交互过程如图1所示。

　　图1 Rx测试中Tester和DUT的交互

　　2. 通过统计ACK应答帧来计算PER

　　通过上面的介绍，读者肯定会联想到，WLAN设备接收机测试中可以在仪表端通过计数DUT回复的ACK帧直接得到误包率PER。

　　绝大多数矢量信号源（VSG）无法实现这种功能，因为无法检测DUT返回的ACK数据包。而IQxel通过专利的创新硬件设计，在播放测试射频信号 时，也可以检测返回的ACK数据包。不仅可以统计ACK数量，也可以报告ACK应答时间、功率等指标。接收机测试中，IQxel在播放完规定的数据包后， 就可以直接统计出DUT的误包率。即节省了查询DUT的时间，也不需要DUT的软件支持。

　　3. IQxel RXPER测量方法

　　IQxel将ACK应答测试PER的方式命名为RXPER，并且提供了手动和程序控制两种方式实现。首先我们介绍手动测量方法。

　　通过任意浏览器登录IQxel操作界面并进入WLAN测试界面后，可以在界面上部看到RXPER的按钮。点击后可以在VSG操作标签下执行RXPER测试。测试步骤如下：

　　a. 首先选择合适的波形文件（waveform），确保MAC地址和一些标识位（flag）的设置正确，仪表播放的波形文件能够被DUT正确接收。

　　b. 点击上传按钮（Upload），加载要播放的波形文件查看SIFS， ACK timeout等时间设置。不同数据速率的波形文件，这些设置参数是不一样的。

　　c. 打开VSA>Result标签，将Power VS. Time图标拖拽到结果显示区域。在数据包发送结束的位置，可以看到MPS的时间，如下图所示：

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　　图2 查看Rx测试波形文件数据帧持续时间

a. 将仪表VSG端口用射频电缆连接到DUT测试接口。

　　b. 进入VSG>Hardware标签页，单击屏幕上方的RXPER。VSG Hardware标签会变换到相应的RXPER测试设置。在屏幕左侧’MPS RXPER Sweep Test’标签框中，用户可以选择在单个功率点测试RXPER（Single），也可以选择以设定的步进扫描一定的功率范围来测试多个功率点的 RXPER（Sweep）。我们首先选择单功率点的Single进行测试。在MPS Rx PER Settings的标签框中设置如下参数：

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　　图3 RxPER测试结果（选择FPC模式发射1000个数据包）

　　如果选择Sweep的测试模式，参数设置类似，可以在VSG>Results中拖拽显示扫描的各个功率点RXPER Sweep Results的结果表格。

　　4. RxPER在测试软件中的应用

　　为了方便用户在程序开发中实现RXPER功能，IQxel的控制接口函数库IQmeasure中定义了RxPER测试的函数 LP_IQXEL_Fast_Per（）和LP_IQXEL_FastPer_SweepxPER（）。感兴趣的读者请联系莱特波特工程师索要RXPER 测试的参考代码。