Wi-Fi 7/802.11be测试挑战

Wi-Fi，一个基于IEEE802.11 标准的无线局域网技术。

1999年，几家公司联合起来组成了一个全球性非营利性协会——无线以太网兼容性联盟（Wireless Ethernet Compatibility Alliance, WECA），其目标是使用一种新的无线网络技术。

在2000年，该小组采用术语“Wi-Fi”作为其技术工作的专有名称，并宣布了正式名称：Wi-Fi Alliance。从1997年第一代IEEE802.11标准发布至今，802.11标准已经经历了多个版本的演进。

从1997年第一代IEEE802.11标准发布至今，802.11标准已经经历了多个版本的演进。

图 1

WLAN 标准的演进

是什么是无线频率？

无线是通过电磁波来传输数字信号的一种方式。使用网线上网，是有物理的网线，使用无线上网，可以想象成是你的手机，电脑与无线路由器之间有一条（或者几条）虚拟的网线。

主要无线频率分类和用途

表 1

2.4G工作在UHF频段，属于分米波。2.4G非常拥挤，蓝牙，微波炉，zigbee（物联网设备），业余无线电等都在这个频段，所以日常生活中，2.4G的WiFi干扰非常严重。但是2.4G的覆盖范围比5G要大，这也就是在家里，可以搜到左右邻居的无线信号的原因。能搜到的信号基本都是2.4G信号。

5G工作在SHF频段，属于厘米波。日常生活中干扰较少。主要的干扰源是雷达等。5G的覆盖范围相对2.4G小很多。

由于Wi-Fi通信技术实现相对简单，以及其通信的可靠性，灵活性以及低成本的优势，Wi-Fi逐渐成为了无线局域网的主流技术标准。

推荐应用指南

应对Wi-Fi/5G CPE测试挑战

www.KEYSIGHT.com.cn/cn/zh/assets/3120-1461/application-notes/Addressing-the-Test-Challenges-of-Wi-Fi-5G-CPE.pdf

”本文介绍了 5G/Wi-Fi CPE测试的要求和相关建议。它使用新型无线器件测试解决方案为多个测试例提供测试配置。“

Wi-Fi发展历程

In 2021, the global economic value provided by Wi-Fi will reach $3.3 trillion USD and is expected to grow to almost $5 trillion by 2025, according to a study commissioned by Wi-Fi Alliance®. This growth represents a 150 percent increase from the 2018 value of $1.96 trillion to the projected value in 2025, underscoring Wi-Fi's critical role in economies across the globe.

图 2 Source: www.valueofwifi.com

表 2

图 3

Wi-Fi 发展历程 (Source: IEEE, Inter Corporation, Wi-Fi Alliance)Wi-Fi与802.11标准的区别

Wi-Fi与IEEE 802.11常常被混淆，两者的区别可以概述为IEEE 802.11是一种无线局域网标准，而Wi-Fi是IEEE 802.11标准的一种实现。

802.11标准的制定周期大概是4，5年左右，基本在最新一代标准出台的时候，上一个标准仍然是目前的主流。技术上不需要立刻的追求新，需要根据的自己的实际需求。目前的路由器，主要还是WIFI5和WIFI6。WIFI标准向下兼容。

新兴技术

www.keysight.com.cn/cn/zh/solutions/emerging-technologies.html

”6G 将会进一步改善人与人之间以及人与环境之间的关系，而量子技术则会彻底颠覆计算，这些新兴技术将持续改变我们的世界。 “

无线局域网技术 — 802.11简介

无线通信是利用电磁波信号在自由空间中传播的特性进行信息交换的一种通信方式。常见的无线通信“传输技术“有长距离通信的蜂窝技术：2G、3G、4G和5G等。短距离通信有：Zig-Bee、蓝牙(Bluetooth)、无线宽带(Wi-Fi)、超宽带(UWB)和近场通信(NFC)。

是德科技今天与您分享无线局域网WLAN基础知识和测试方案。

无线局域网 WLAN是什么意思啊？

WLAN是Wireless Local Area Network的简称，即无线局域网。

WLAN技术一直都发展的很好，Wi-Fi的标准一直不停的向前演进和迭代，每4-5年就有新的标准发布。虽然5G已经推出了，但是不会造成Wi-Fi技术的消亡。目前5G技术和Wi-Fi 6就一直处在竞争白热化。

无线局域网推行之初被普遍认可的两个国际标准是 IEEE 802.11 a 和 IEEE 802.11 b。最初设计这些标准的目的是为满足笔记本电脑在家和办公室环境中可随意移动的要求。随后，在一些机场、酒店和购物广场也开始允许建立“户外”连接。主要功能是为有线宽带连接提供一个链路，让您随时随地上网和收发电子邮件。

无线局域网的演变

目前，在中国市场上已经有很多诸如路由器，手机等支持Wi-F6的产品，这些产品同时支持其他的无线技术，如5G，BLE，Zigbee和Lora等。这为测试增加了挑战。

图 3

1999年，802.11b标准推出，那时候工作频段在2.4-2.4835G，数据速率在11Mbps。时隔四年后陆续推出了11a和11g，a比较适用于企业，但运营商为了兼顾现有11b设备投资，更偏向选择11g。然后是802. 11n（也称作wifi4）和目前使用比较多的的是802. 11ac（wifi5），它们既可以工作在2.4 GHz频段也可以工作在5 GHz频段上，传输速率可达600 Mbit/s（理论值）。近年来最热的就是wifi6 和 6E，以及正在研发完善当中的11be。

WLAN标准演进

802.11 a 在5 GHz时提供高达54 Mb/s 的速度、802.11 b在2.4 GHz时提供高达11 Mb/s的速度，而且这两个频段都是免费的、不需要授权。为了最大程度地减少其它设备的干扰，这两个标准均采用了扩频传输技术和比较复杂的编码技术。

2003 年，IEEE颁布了新的标准版本802.11g。802.11g 仍旧在2.4 GHz 频段工作，但是数据速率可以达到54 Mb/s。与此同时， 一种新的应用模式：即在家庭和小型办公室里可连接多个设备并在设备间进行数据共享和无线打印，对吞吐量提出更高要求，从而使得一个新的研究项目应运而生，这就是 2009 年公布的 802.11 n 的由来。为了使单信道的数据速率最高可以超过100 Mb/s，802.11 n 标准引入了 MIMO 技术，利用物理上完全分离的最多4个发射和4个接收天线，对不同数据进行不同的调制/ 解调，来达到传输较高的数据容量的目的。

表 3

随着更多复杂应用场景的加入：无线显示、分布式高清电视、快速上传下载等，IEEE内部设2个工作组，研究“甚高吞吐量”VHT。

TGac：以802.11n为基础进行扩展，制定ac。在5G频段下，可达到理论上最大8挑空间流的6.97Gbps。。

Tgad：提出ad。在60GHz频段上使用大约2GHz频谱带宽。近距离可实现约8Gbps吞吐

两者都可以向后兼容，即MAC层考虑到与之前标准的兼容，物理层进行改动。

A. 802.11ac: 它构建在802.11n之上，但具备高达160 MHz的射 频频宽、MIMO以及高密度256QAM调制信号，使其得以在低于6 GHz的频段中，为多个无线存取装置提供每秒 1 Gigabit 的传输 速率。Keysight 802.11ac软件可部署于组件和接收器中，方便工程师查看所有的 802.11ac 调制格式并进行故障诊断（从BPSK到256QAM）。为获得更高的灵活性，该软件支持所有的信号带宽， 包括 20、40、80 和 160 MHz，同时还支持高达 4x4 的MIMO。

应用指南

向5G大规模MIMO演进：波束赋形仿真和测量

www.keysight.com.cn/cn/zh/assets/7018-05637/application-notes/5992-2142.pdf

B. 802.11af：被称为White-Fi和Super Wi-Fi，是无线计算器网络标准中的 802.11系列，允许无线局域网（WLAN）操作电视空白频 谱，54 MHz到790 MHz之间的VHF和UHF频带。该标准在2014 二月被批准

表 4

C. 802.11ah：随着IoT的兴起，802.11ah的规范也正在拟定中。 802.11ah与现有的802.11n、11ac等Wi-Fi技术有大很大差异，11ah采用低于1GHz的频段运作，目标是1公里以上的传输距 离，且具有100kbps以上的传输速率。相较802.11n、802.11ac约 100米的传输距离，其传输距离相对较远但传输速率较低。 IEEE 802.11ah任务组使用OFDM PHY在1 GHz以下的免许可频段 运行。

标准状态：
– IEEE 802.11工作组目前正在制订草案4.0
– 预计在2016年中期三频设备（ 2.4主频/ 5 GHz的/ 900MHz 的）将在数十亿的Wi-Fi认证设备上运行

D. 802.11p 标准：修订第六版，采用车载无线接入环境（ WAVE ）的 技术，支持车辆与车辆（ V2V ）和车辆到基础设施（ V2X ）通讯。

– 车辆广播它的位置和速度，并接收邻近的道路使用者的广播
– 频率范围：5.85-5.925 GHz
– 基于802.11a，但可提供目标可靠的连接和低延迟

E. 802.11ax 标准：为了显著提高移动设备的吞吐量， 802.11ax草案于2016年1月发布。虽然仍处于开发前期，但 802.11ax已展露出巨大的潜力，特别是针对室内及室外环境的密集部署应用。简单来说，802.11ax有望在任何场景下为用户提供更优质的体验。802.11ax同时采用了多种不同的技术：正交频分多址接入（OFDMA）、多用户MIMO（MU-MIMO）、高达1024 QAM的调制阶数和DCM等。

LTE和WLAN显著提升军事和应急救援网络效率

www.keysight.com.cn/cn/zh/assets/7018-06564/white-papers/5992-3828.pdf

Wi-Fi 7 技术简介

随着芯片厂商，和国内终端厂商陆续发布基于Wi-Fi 7的产品，引起了市场的广泛关注，也标志着Wi-Fi 7正式商用进程比预想的提前了至少一年。

近年来随着高清视频，AR/VR，云计算，远程办公等需求的爆发，不断刺激用户对于接入网络性能的需求，另一方面由于政策驱动用户侧接入速率进入了千兆宽带的时代，并向着更高的带宽迈进。这使得传统的Wi-Fi面临速率，时延和容量等各方面的挑战，Wi-Fi 7作为新一代Wi-Fi技术标准自然肩负着与光线接入技术齐头并进的使命。

2022年3月1日，高通发布STA Wi-Fi 7芯片，完整支持Wi-Fi 7特性，支持高频多连接并发技术、4路双频并特性拓展至高频段、4K QAM调制技术，峰值传输速度可达5.8Gbps，比前代提升多达60％。

图 4 4k QAM transmisson

2022年4月7日，紫光股份旗下新华三集团全球首发企业级智原生Wi-Fi 7 AP新品。

2022年4月13日，博通（Broadcom）发布了首款 WiFi 7 AP 端SoC，采用四核 ARMv8 处理器，提供高达 24 DMIPS 的性能。Wi-Fi 7 芯片组方面，博通发布了五种型号，Wi-Fi 7芯片已经向华硕、Netgear 和 TP-Link，以及 OEM / ODM 和网络运营商合作伙伴出样。

Wi-Fi 7 问世后，在给用户带来更优质更快速的上网体验的同时，也为 8K 视频在线播放、XR 、元宇宙等多种场景实现开辟了更多可能性。

图 5

Wi-Fi 7是什么？

Wi-Fi 7，也称为 IEEE 802.11be ，是即将推出的下一代 Wi-Fi 标准（第七代），其拥有超高吞吐量（ EHT-Extremely High Throughput ）。超高是多高？高达30 Gbps，大约是Wi-Fi 6 ( 9.6G)的3倍，据说有的大厂已经实现了2.4倍的应用演示。

不但如此，Wi-Fi 7 相比于Wi-Fi 6而言，能提供更低的延迟和更小的相位抖动，更加适用于对时延比较敏感的应用，如在线游戏，如沉浸式VR/AR以及实时医疗等。这些特性的提高，得益于Wi-Fi 7采用了更高的带宽，更高阶的QAM调制以及更多阶的MIMO技术等。

Wi-Fi 7是在Wi-Fi 6的基础上引入了320MHz带宽、4096-QAM、Multi-RU、多链路操作、增强MU-MIMO、多AP协作等技术，使得Wi-Fi 7相较于Wi-Fi 6将提供更高的数据传输速率和更低的时延。Wi-Fi 7预计能够支持高达30Gbps的吞吐量，大约是Wi-Fi 6的3倍。

图 6

多链路操作

在最大吞吐能力提升的同时，Wi-Fi 7还将致力于降低无线网络延迟，并持续提升无线网络可靠性，以支撑家庭网络成为时间敏感网络（TSN）的一部分。Wi-Fi 7具有极低时延的特性，将端到端的延迟时间控制到5毫秒以下，这将极大地促进实时应用产品（包括增强现实和虚拟现实、游戏和云计算等）的快速发展。Wi-Fi 7的高可靠特性，将进一步取代部分有线通信能力，将对下一代工厂和企业产品产生深远的意义。

图 7

相比于之前的 Wi-Fi 技术，Wi-Fi 7 在各个方面都有极大的性能提升，主要体现在以下几个方面：

a) 更多数据流

首先，Wi-Fi 7支持更多的数据流，引入了CMU-MIMO。Wi-Fi 6最多支持8路数据流，而MU-MIMO是相对于Wi-Fi 5 的一大升级，支持多台设备使用多路数据流接入点(AP)进行通信。

Wi-Fi 7 不仅将支持的数据流数翻倍，支持多达16路数据流，也带来更强大的CMU-MIMO特性。其中，C代表Coordinated(协同)，意为16路数据流可以不由一个接入点(AP)提供，而是由多个接入点(AP)同时提供。

CMU-MIMO是迎合无线网络多接入点发展方向的新特性。为了扩大Wi-Fi网络的覆盖范围而通常采用Mesh组网方式，这其实就是增加了接入点数量；而CMU-MIMO可以让用户充分利用多出来的接入点，将16条数据流分流到不同的接入点中，同时进行工作。

b) 多资源单元（MRU)

Wi-Fi 7增加了新的RU资源分配机制。与在Wi-Fi 6中AP只能给每个用户(非AP用户) 分配一个RU相比，Wi-Fi 7允许将多个MRU (resource unit) 设置为一个非AP用户。MRU进一步提高了频谱利用效率，可根据需要为用户提供更灵活的带宽 (QoS)控制，增强了在同一频段或信道上运行的现有设备的抗干扰能力和共存能力。

图 8

这种MRU机制支持正交频分多址(OFDMA)和非OFDMA(即MU-MIMO)模式。OFDMA模式支持小的MRU和大的MRU，允许更灵活地分配RU/ MRU。同时这种信道规避特性能够更好的避免信道内干扰，保证传输速率。

问题：OFDMA和MU-MIMO有什么区别？

虽然OFDMA和MU-MIMO两者都是针对多用户的技术，将串行传输变为并行传输，但其实两者还是有很大差别的。

MU-MIMO：实现物理空间上的多路并发，适用于大数据包的并行传输（如视频、下载等应用），提升多空间流的利用率与系统容量，提高单用户的速率，同样能降低时延。但运行状态不够稳定，很容易受终端影响。

OFDMA：实现频域空间的多路并发，适用于小数据包的并行传输（如网页浏览、即时消息等应用），提升单空间流的信道利用率与传输效率，减少应用延迟与用户排队。运行状态稳定，不容易受终端影响。

问题：MU-MIMO和OFDMA能不能同时使用？

答：当然可以。因为MU-MIMO和OFDMA两种方案完全不冲突。OFDMA与MU-MIMO联合调度可以基于每个业务进行资源分配（如网页浏览、视频观看、下载、即时消息等各类业务场景）。华为Wi-Fi 6 AP通过设计合理MU-MIMO和OFDMA调度算法，能有效降低多用户场景下由上下行随机接入造成的冲突，改善多用户高密度接入场景的使用体验。

c) 三频段同时工作

Wi-Fi 6可同时使用2.4GHz和5GHz两个频段，而它的另一个升级版本，即Wi-Fi 6E则引入了新的6GHz频段，Wi-Fi 7将会继续使用这个新频段，并努力达成同时使用三个频段进行通信的目标，从而获得更大的通信带宽来增加传输速率，并且还扩大了单信道的宽度，从Wi-Fi 6的160MHz带宽倍增至320MHz带宽。

应用指南

测试5G：数据吞吐量

www.keysight.com.cn/cn/zh/assets/7018-05894/application-notes/5992-2519.pdf

本指南介绍了测试5G高数据速率遇到的新挑战，并提供了使用 5G协议研发工具套件应对这些挑战的解决方案。

d) 更大数据容量以及OFDMA技术

Wi-Fi 7将信号的调制方式升级到了4096QAM，以拥有更大的数据容量。在802.11ax中使用的是1024QAM调制，而Wi-Fi 7将会继续升级调制方式为4096QAM，为最高的30Gbps的传输速率打好基础。

什么是OFDMA？

OFDMA多用户正交频分多址（Orthogonal Frequency Division Multiple Access）技术是一种用于无线通信系统的频谱分配技术。在OFDMA中，整个频带被分成多个小频段（或者叫子载波），子载波（subcarrier）是Wi-Fi信号的基本单位，每个子载波都具有特定的频率和相位。每个小频段可以分配给一个或多个用户同时使用，而且不同用户可以分配不同数量的小频段，这就允许多个用户同时在同一频带上传输数据，从而提高了频谱利用率。

OFDM和OFDMA有什么区别?

OFDM是什么？

正交频分多路复用 (Orthogonal Frequency Division Multiplexing-OFDM) 是宽带数字通信的常用调制方案。它使用许多间隔很近的正交子载波信号并行传输数据，其中每个子载波信号都采用各自的调制方案。 OFDM提供频谱效率、抗多径干扰性和零载波间干扰等优势。很多最新的无线和电信标准都采用了这种策略，例如数字广播、xDSL、无线网络和5G新空口 （NR) 蜂窝技术。

图 9

Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) is a digital multi-carrier modulation scheme that extends the concept of single subcarrier modulation by using multiple subcarriers within the same single channel. Rather than transmit a high-rate stream of data with a single subcarrier, OFDM makes use of a large number of closely spaced orthogonal subcarriers that are transmitted in parallel. Each subcarrier is modulated with a conventional digital modulation scheme (such as QPSK, 16QAM, etc.) at low symbol rate. However, the combination of many subcarriers enables data rates similar to conventional single-carrier modulation schemes within equivalent bandwidths.

OFDM is based on the well-known technique of Frequency Division Multiplexing (FDM). In FDM different streams of information are mapped onto separate parallel frequency channels. Each FDM channel is separated from the others by a frequency guard band to reduce interference between adjacent channels. 

正交频分多路复用 (OFDM) 把数据分割到所有载波上，并通过 10s、100s、1,000s 近载波来传输信息。由此，符码时间将会缩减同等比例。载波间隔是符码率的倒数，因而各个载波之间不会彼此干扰 (例如，载波呈现正交)。OFDM 信号中的其它分量可用于缓和信号信道估测和接收机同步，同时添加循环冗余以消除先前符码引起的干扰。凭借上述优势，OFDM 成为大多数现代无线和有线通信系统的理想调制技术，例如地面广播、WiFi、UWB、LTE、WiMAXTM 等。然而，OFDM 信号存在一些缺点。信号处理需要更高的复杂性和精度(相对于相位噪声)以及高峰均功率比 (PAPR)，这些因素会使信号对发射机的非线性度非常敏感。

图 10

OFDM信号频谱

下图简单描述了OFDM原理，与奈奎斯特制式类似。

图 11

频域和时域中的 OFDM参考：R. Schmogrow M. Winter，M. Meyer, D. Hillerkuss，S. Wolf, B. Baeuerle，A. Ludwig，B. Nebendahl，S. Ben-Ezra，J. Meyer，M. Dreschmann，M. Huebner，J. Becker，C. Koos，W. Freude 和 J. Leuthold ：《超过 100 Gb/s 的实时奈奎斯特脉冲生成及其与 OFDM 的关系》，Optics Express，第 20 (1) 期，第 317 – 337 页，2012 年 1 月

在OFDM 中，频率子频谱是sinc 形状。为了提高频谱效率，子频谱会重叠，但由于它们存在正交性（以π/2 的倍数位移），因此它们彼此间不会形成干扰。在时域中，符号是在固定的时间窗口中具有等距载频fn 的正弦曲线的总和。在本例中，单个信道的4 个频率上有4 个子载波。在进行反向快速傅立叶变换(IFFT) 之后，橘色迹线相移了π。

定制OFDM调制分析软件

www.keysight.com.cn/cn/zh/product/89601BHFC/pathwave-vsa-custom-ofdm-modulation-analysis.html

图 12

下图显示了对16-QAM调制OFDM信号进行频谱分析。

图 13

OFDM对16-QAM信号频谱的影响取决于子载波的数目

左上角是星座图和时域波形。图中有15个子载波和2个导频，我们可以看到相对平坦的频率频谱和急剧的滚降。通过增加子载波的数目，频谱变得扁平，2 个导频向中心移动。在基线上，可以看到频谱随着子载波数目的增加而趋向于矩形。

OFDM的缺点

OFDM有两个明显缺点：一个是插入循环前缀降低了频谱效率，另一个是存在极大的带外发射。相比之下，滤波器组多载波 (FBMC） 的优势在于能够高效利用所分配的频谱，以及能够为频谱感知应用生成或占用频谱 "空洞"。

我们可以使用SystemVue及其5G基带探测程序库可以证明这一点。

下图显示了OFDM (橙色轨迹)和 FBMC (蓝色、绿色和黑色) 频谱的仿真结果。FBMC 频谱有从2(蓝色) 到4(黑色) 不同的重叠系数，与 OFDM (橙色) 相比，FBMC 在带外频谱功率方面有所改善。

图 14

与OFDM相比，FBMC的重叠更多，因此带外功率得到改善

OFDM和OFDMA有什么区别?

前面我已经介绍了，OFDM(OrthogonalFrequency Division Multiplexing)即正交频分复用，而Orthogonal FrequencyDivision Multiple Access(OFDMA) 是OFDM多址接入技术。

从字面就可以看到，OFDM是一种技术方案，而OFDMA则是对OFDM这中技术具体实现的一种技术。在利用OFDM对信道进行子载波化后，在部分子载波上加载传输数据的传输技术。OFDMA多址接入系统将传输带宽划分成正交的互不重叠的一系列子载波集，将不同的子载波集分配给不同的用户实现多址。OFDMA系统可动态地把可用带宽资源分配给需要的用户，很容易实现系统资源的优化利用。

OFDMA支持多用户模式

802.11a标准将OFDM引入WLAN标准，使用整个信道带宽内的多个子载波每次向一个用户发送单个数据包。如果数据没有多到需要使用全部频谱，那么这种数据包发送方式可能会浪费频谱资源。

OFDM和OFDMA的比较

图 15

802.11ax是第一个使用正交频域多址接入（OFDMA）的WLAN标准，能够同时向多个用户传输数据包。这项技术已经扩展到 WiMAX和LTE等其他标准，并将在5G NR中使用。

OFDMA可以将带宽划分成不同大小的资源单元（RU），同时根据数据吞吐量要求，可以为每个用户分配不同数量和大小的RU来传输数据。RU的大小可以是26、52、106、242、484、996或2x996个音频或子载波，而RU的位置可以根据20 MHz、40 MHz 和 80 MHz 信道来定义。

图 16

不同频宽下的RU数量

单个160 MHz或80 + 80 MHz传输的每个80 MHz部分使用80 MHz RU结构。下图显示了80 MHz信道的RU位置。

图 17

在80 MHz带宽传输中的RU位置

802.11ax采用OFDMA的局限性

图 18

802.11ax 通过采用OFDMA方案，以及利用接入点（AP）调度并启动上行链路传输，允许多个STA同时进行传输，可以解决这个效率低下的问题。AP 发送触发帧以启动上行链路传输。触发帧指示正在传输哪些 STA、传输长度以及特定用户信息，例如功率电平、RU 分配和使用的 MCS。在较短的帧间间隔（SIFS）后 — 2.4 GHz频段为10 μs，5 GHz频段为16 μs，所有指定的STA都会响应数据传输。使用基于 HE 触发的 PPDU 帧格式，这些传输可以同时发生，并且所有STA的数据包长度都相同。在收到上行链路（UL）数据包后，AP会发送确认消息。

图 19

使用触发帧的上行链路OFDMA

相较之前的Wi-Fi版本，Wi-Fi 7对OFDMA技术做了一些改进。

首先，Wi-Fi 7中的OFDMA技术将子信道的数量增加到了数百个，这意味着更多的用户可以同时连接到同一个Wi-Fi网络上。其次，Wi-Fi 7中的OFDMA技术可以灵活地将子信道分配给不同的用户，可以根据不同用户的需求进行动态分配，这提高了Wi-Fi网络的灵活性和适应性。

图 20

e) 更舒适智能互联体验

就应用层面来说，最大30Gbps的传输速率可为用户带来更加流畅、更快速的传输体验，其拥有更大的覆盖范围并有效的减少了传输拥堵问题，将更有力的助推8K产品的普及。从用户角度来看，Wi-Fi 7让8K视频的在线播放不再是梦，用户也会因此获得更好的影音体验。

此外，更快的传输速度也一定会延伸出更多的应用场景，譬如人工智能互动、家居智能控制等，以解决当下消费者在这些领域的消费痛点，从而获得更加舒适的智能体验。

Wi-Fi 7 v.s. Wi-Fi 6/6e 比较

在现实中，吞吐速度不会达到理论峰值，并且将取决于几个变量。新发布的Wi-Fi 7接入点（AP）最大数据传输速率是同类Wi-Fi 6产品的两到四倍，这让企业能够了解他们可以实际实现的提升目标。

图 21

Wi-Fi 7v.s.Wi-Fi 6比较

从前面的描述看来，Wi-Fi 7显然不是来和Wi-Fi 6来竞争的，而是基于Wi-Fi 6/6e的性能加强，以弥补Wi-Fi 6/6e在速率，时延上的不足。那么针对Wi-Fi 6来讲，Wi-Fi 7有哪些增强？

图 22

首先，Wi-Fi 7 基于 Wi-Fi 6的，而且要向下兼容，相对于Wi-Fi 6/6e的160MHz带宽和1024QAM的调制方式相比，引入了 320MHz 带宽、4096 正交调幅（ QAM ）。

同时，还增加了多资源单元（ RU ）、多链路操作（ MLO ）、增强型多用户多路复用等技术。MIMO技术从8x8升级至16x16.还有所谓的多接入点 (AP) 协调技术。借助这些前沿技术，Wi-Fi 7提供了比Wi-Fi 6更高的数据传输速率和更低的延迟。Wi-Fi 7，理论上将支持高达 30 Gbps的吞吐量，约为 Wi-Fi 的3倍。

实际上，两倍的带宽，4096 QAM的调制加上16x16的MIMO技术，Wi-Fi 7的理论速率应该可以达到~46Gbps，那么为什么业界都说是30G呢？

白皮书

6G：超越100Gbps到1Tbps

www.keysight.com.cn/cn/zh/assets/7121-1152/white-papers/6G-Going-Beyond-100-Gbps-to-1-Tbps.pdf

"6G研究处于非常早期的阶段，亚太赫兹领域是研究的重点。 达到 100 Gb/s 到 1 TB/s 的数据吞吐量是一个关键目标。 然而，从射频和基带的角度来看，它都带来了巨大的挑战。"

图 22

Wi-Fi 7与5G/6G关系?

既然Wi-Fi 7不是和自家的兄弟“自相残杀”的，那么Wi-Fi 7会对5G或6G造成威胁吗？

Wi-Fi 6/6e刚刚上市的时候，我们就对Wi-Fi 6是否会对5G网络造成威胁做过分析。事实上，Wi-Fi 6/6e和5G各有自己针对的市场应用，是互补>竞争的关系；那么Wi-Fi 7呢？数据吞吐量提高了，时延也变小了（根据目标，Wi-Fi 7要将延迟控制在5ms 以下，有待验证），与5G更接近了，但是仍然是针对最后一公里的接入应用。

要说竞争，也还是有一点的，第一个就是Wi-Fi 终端对于移动数据业务的分流，这个是早就有的，即Wi-Fi 终端多是通过无线路由器接入固定网络，而不是5G移动网络，然而这不是因为Wi-Fi 7的出现才引入的；另外一个就是频谱资源的冲突，与Wi-Fi 6e一样，Wi-Fi 7也会用到6G（5.925G-7.125G）的非授权频段，这是Wi-Fi 7能够使用320M连续带宽的基础。欧洲与美洲，也包括一些亚洲国家已经全部或部分开放了频段给Wi-Fi6e(感兴趣的可以浏览我们以前的关于Wi-Fi 6/6e的微信文章)；但是在中国，该频段目前并没有开放给Wi-Fi 6E，而是将来可能会用于5G网络。

图 23

那么Wi-Fi 7 之于将来的6G如何？其实，Wi-Fi 7与将来的6G网络竞争性就更小了；因为6G的主要目标之一是强调100%全覆盖，即陆、海、空各个区域，凡是有人活动的地方，甚至人迹罕至的地方也一样100%覆盖；另外，6G用到的THz频段，即300G~3THz的频段，通信速率是5G的10~20倍，同样强调的是移动性；而Wi-Fi 7的速率仅是5G的3倍，显然，Wi-Fi 7与6G网络是没有办法竞争的。

恰恰相反，相比5G和Wi-Fi 6/6e, Wi-Fi 7可能会与将来的6G网络更友好。因为 Wi-Fi 7的数据速率可以达到30Gbps，6G 网络的速率可以达到100G~200Gbps，试想Wi-Fi 7作为最后一公里的接入技术，是不是可以使用CPE，接入6G网络，充分发挥6G网络的作用，就像现在的Wi-Fi 6接入固定网络一样。

有Wi-Fi 7测试方案吗？

尽管各国对6G的研发非常重视，不断的向前推进，但是离商用还有相当长的时间，业界估计可能要等到2030年才可以，目前还处于探索标准阶段；然而Wi-Fi 7则不同，2021年5月，IEEE已经发布了Wi-Fi 7的Draft 1.0技术标准。根据工信部官网6月1日消息，Wi-Fi 7 相关标准有望在不久后落地，2024年可能会有商用的产品出现。

作为测试测量大厂的是德科技当然不遑多让，紧紧跟踪测试标准，已经开发了用于Wi-Fi 7 draft1.0标准的测试的软件和硬件方案，并且随着标准的演讲不断升级相应的测试方案。目前我们已经提供：

基于Keysight的矢量信号发生器和分析仪测试方案，用于研发或NPI测试：

信号发生器+信号分析仪+PathWave N7617C测试软件+ PathWave N9077EM2E测试软件

VXG微波信号发生器

www.keysight.com/cn/zh/products/signal-generators-signal-sources/vxg-microwave-signal-generators.html

X系列信号分析仪

www.keysight.com/cn/zh/products/spectrum-analyzers-signal-analyzers/x-series-signal-analyzers.html

基于PXI的射频收发信机系列和E6680E无线综测仪，用于生产或NPI测试：

矢量收发信机+PathWave N7617C测试软件+ PathWave N9077EM2E测试软件

M9415A VXT PXI 矢量收发信机，380 MHz 至 6/8/12 GHz

www.keysight.com.cn/cn/zh/product/M9415A/vxt-pxi-vector-transceiver-380mhz-6-8-12ghz.html

图 24

Demo 1：使用Signal Studio 和N9077EM2E X-app 对WLAN 802.11be EHT PPDU ，320 MHz &4096QAM调制信号产生与分析

图 25

Demo 2：使用Signal Studio 和N9077EM2E X-app 对 WLAN 802.11be EHT 基于触发的(Trigger Based) PPDU signal 信号产生与分析

图 26

Demo 3：适用E6680E对WLAN 802.11be 2x2 MIMO 信号的产生与分析

图 27

推荐阅读：

图 28

测量软件在Wi-Fi 7测试中发挥重要作用

如今，我们已经有了5G和Wi-Fi 5等高性能无线通信技术，而一些行业正在使用 802.11ax，也称为Wi-Fi 6。无线通信技术（如 6G、IEEE 802.11be 和 Wi-Fi 7）的迭代是持续而快速的。虽然，对于前几代无线标准，人们可能会认为性能的提升对于合规也会变得更加容易。然而事实证明，这并非易事。

无线通信技术的性能正在提高，但如果没有准备得当，满足合规标准将会成为一项挑战。为了无线设备能在高容量下运行，厂商需要确保使用符合新标准和法规的高性能产品进行测试。对于 Wi-Fi 7来说依然如此，首先我们要充分了解标准的新内容，这些新规则带来的无线信号挑战，以及哪种类型的测试软件可以帮助解决这些挑战。

无线局域网（WLAN）产品和系统从 802.11b、802.11g 和 802.11a 标准开始，提供了比 1997 年引入的原始 802.11 标准更高的吞吐量。无线技术借助最新科技不断演进，以满足新应用的要求和对更高数据速率的需求。这一标准发展的目标是提升频谱利用率、吞吐量和用户体验。

目前的WLAN 标准为 802.11ax，它是对上一代 802.11ac 的改进。它极大提高了无线网络的效率、容量和覆盖范围，从而使人们获得了更好的用户体验，尤其适用于体育场、机场和购物中心等室内外环境中的密集部署场景。与 802.11ac 不同，802.11ax 在 2.4 GHz、5 GHz 和 6 GHz 频段工作。其采用了多种技术构建模块，如正交频分多址（OFDMA）技术用于提高效率，8x8 多用户多输入多输出（MU-MIMO）技术用于实现高容量，上行调度技术用于提升网络容量、效率和用户体验。其他技术，如 1024 QAM 调制，也被用于提高吞吐量。

802.11be 的新特性

虽然 802.11be 还处于早期开发阶段，但它有着巨大前景。许多新特性将显著提高吞吐量并为实时应用提供支持。这些新特性包括 320 MHz 传输带宽，使用 4096 QAM 调制，以及通过更多空间数据流增强 MIMO。测试表明，通过多个无线电接口进行通信的能力（例如通过在频段之间快速切换）可以降低延迟并提高可靠性。

与 802.11ax 一样，802.11be 也将在 2.4 GHz、5 GHz 和 6 GHz 频段工作。这些新特性是对上一代的巨大改进。

图 29

802.11ax /802.11be也将在 2.4 GHz、5 GHz 和 6 GHz 频段工作

新的无线局域网（WLAN）设备应该向后兼容，并与在同一频段上运行的旧有 IEEE 802.11设备共存。

表 5比较了 802.11n、ac、ax 和 be 的关键物理层（PHY）技术。

表 5：802.11n、802.11ac、802.11ax 和 802.11be 的物理层对比

802.be在合规方面的挑战

随着向后兼容、共存和 4096 QAM 调制等新特性的出现，在合规方面，802.11be 的信号质量也将面临巨大挑战。

让我们以 4096 QAM 调制为例。802.11be 的 QAM 调制比上一代 802.11ax 的误差矢量幅度（EVM）要求更加严格，减少了 3 dB，从 -35 dB 降低为 -38 dB。在具有挑战性的 EVM 要求下，噪声、功率放大器的非线性、相位噪声等误差因素将受到更严格的审视。为了应对这些变化，就需要用高性能的信号分析测试软件和设备来满足更低的EVM分析。

表 6

802.11be Modulation, Coding and EVM Requirements

EVM分析和测量是评价信号质量的关键指标。正确测试一个信号的 EVM 本身就有困难。而同时，测量多个信号来解调和评估 EVM，减少误差因素的影响，这些都挑战重重，特别是在精确定位误差位置时。

软件在测试 Wi-Fi 7 等新标准方面发挥着关键作用。测量和测试工具也在随着标准演进。软件正在不断发展，以帮助改善无线连接。

信号分析测试软件

用于信号分析、信号生成，甚至实现自动化的测量软件提供了独特的解决方案，可支持获得特定的结果。在选择软件时，其是否能提供面向未来的解决方案至关重要。

设计人员现在可以通过 802.11n/ac/ax 和 802.11be 调制分析软件发挥最新无线信号的优势。软件提供了众多高级故障排除和评测工具集选项，可帮助用户应对分析传统和新无线信号的挑战，涵盖了最新标准中使用的 MU-MIMO 和 OFDMA 等技术。802.11 标准只是一个单独软件所支持的超过 75 种信号和调制类型之一。

优秀的测试软件支持您探察信号的几乎所有方面，甚至可以优化您的先进设计。软件还能帮助工程师更容易地评估和权衡设计。

无线标准的历史发展表明，人们始终在求快求新。理解规范标准并选择适合的软件来解决合规问题至关重要。让我们来看看 Wi-Fi 7 新的 4096 QAM 调制要求。

相位噪声通常是 OFDM 系统中出现 EVM 问题的主要原因。矢量信号分析软件支持用户使用称为相位噪声频谱跟踪的 OFDM 信道来表征 802.11be 解调测量中的相位噪声。这一方法可用于评估信号质量和传输信号的误差矢量测量。针对所有无线标准制式，信号分析软件还能够记录误差矢量频谱、误差矢量时间、常见导频误差、信道频率响应等。

下图展示了软件如何支持工程师查看无限数量的同步迹线，可显示的各类结果包括 EVM 与频率或时间对比、均衡器信道频率响应、常见导频误差和相位噪声频谱等。

图 30

EVM分析软件显示相位噪声迹线和其他测量结果示例

该软件还可以协助新的MIMO合规测试，例如调制质量测量，因为 IEEE 802.11 规范要求频谱发射模板（SEM）测量值。SEM主要用于测量无线频段内的干扰。软件可以提供SEM测量，快速设置802.11be 40 MHz（共享）、160 MHz 和 320 MHz 带宽。

软件解决方案是无线连接测试的一个非常重要的诊断工具，特别是对于Wi-Fi 7。软件还可支持更高级的测试功能，如交叉相关 EVM（ccEVM），以提高EVM性能。

ccEVM技术可通过两个接收机分别用于捕获和解调同一信号来扩展接收机动态范围，从而获得卓越的 EVM性能。该过程还对误差矢量进行交叉关联，以抵消接收机添加的不相关噪声，从而显著降低EVM值。这一方法可获得的主要ccEVM值覆盖了被测设备噪声，以及使用放大器时的信号源和被测设备噪声。

图31是使用 ccEVM 软件的一个示例。在本例中，工程师使用一个信号发生器、两个接收机及 ccEVM，802.11be WLAN 信号的 EVM 值降低了 6 dB。

图 31

交叉相关 EVM 结果（图表 A）与单个接收机 EVM 结果（图表 B 和图表 C）对比

用于无线连接测试的软件功能丰富繁多，虽然无法在本篇逐一详述，但是它们都可以助力您获得理想的测试结果。软件在帮助工程师测试 Wi-Fi 7 等标准及任何新发布的无线标准方面至关重要。众所周之，没有无线设备人类社会将会停摆，因为它已经是人们日常生活不可或缺的一部分。

高性能解决方案简化了测试和评估，确保无线设备合规。软件可以支持工程师分析、测试和解决无线连接中的关键问题。

了解有关 IEEE 802.11be 信号测试软件的更多信息，请查看是德科技相关产品页面：是德科技 PathWave 89600 矢量信号分析软件（VSA）软件。

PathWave 矢量信号分析软件（89600 VSA）

PathWave 89600 VSA 软件能够执行矢量信号分析，利用信号在时域、频谱域和调制域中的迹线来显示信号质量。与频谱分析仪、信号分析仪、网络分析仪等仪器兼容。

89601BHFC PathWave VSA定制OFDM调制分析软件 - 是德科技Keysight

图 32

通过信道、数据流和跨信道测量分析FDD、TDD、MIMO和用户系统等定制OFDM制式。