关于家庭wifi测试标准,无线wifi测试用例

当移植好一款wifi模块后，需要到检测机构去检测各项指标，取得相关认证，这时有必要了解下WiFi测试的相关测试内容。

1.相关术语：

天线增益
天线增益就是某天线在最大辐射方向上的辐射能量跟点源天线（dBi）或偶极子天线（dBd）在同方向上的辐射能量的比值.

天线规格书的几个参数
Gain(dBi):在相同的输入功率下,天线在空间某点的辐射功率与理想无方向性点源天线在同一点的功率的比值,该增益单位为dBi,手机天线厂家提供的天线测试报告中的增益一般以dBi为单位Gain(dBd)
Gain(dBd):在相同的输入功率下,天线在空间某点的辐射功率与理想半波偶极子天线最大辐射方向上功率的比值,该增益的单位为dBd.
Directivity:在相同的辐射功率下,某天线在空间某点产生的功率与理想无方向点源天线在同一点产生的功率的比值。
Efficiency:天线辐射功率和天线输入功率的比值。

等效全向辐射功率（Equivalent Isotropic Radiated Power）
简称EIRP供给天线的功率与指定方向上相对于全向天线的增益(绝对或全向增益)的乘积。同全向天线相比,可由发射机获得的在最大天线增益方向上的发射功率。单位dBm，dBm=10lg(p/mw)。
EIRP定义为：EIRP=Pt*Gt,Pt表示发射机的发射功率，Gt表示发射天线的天线增益.如果用dB表示的话就是发射机的发射功率(dBm)+天线增益(dBi或者dBd).
有效辐射功率 (effective radiated power )
简称ERP:无线电发射机供给天线的功率和在给定方向上该天线相对于半波偶极振子的增益的乘积.耦极子天线具有1.64的增益(2.15)，因此，同一发射机用ERP表示要比EIRP表示的值要低(低2.15).
dBi与dBd
dBi ：用点源天线( i )作为标准天线计算出的天线增益
dBd ：用半波振子天线(d)作为标准天线计算出的天线增益
dBi和dBd是考征增益的值（功率增益），两者都是一个相对值， 但参考基准不一样。dBi的参考基准为全方向性天线，dBd的参考基准为偶极子，所以两者略有不同。一般认为，表示同一个增益，用dBi表示出来比用dBd表示出来要大2.15.
各个关系如下:

总辐射功率（Total Radiated Power）
简称TRP天线在各个方向上的辐射功率的平均值
总全向接收灵敏度（Total Isotropic Sensitivity）
简称TIS天线在各个方向上的接收灵敏度的平均值
有效全向接收灵敏度(Effective Isotropic Sensitivity)
简称EIS同全向天线相比,可由接收机获得的在最大天线增益方向上的接收灵敏度
占用带宽（Occupied Bandwidth):
被测信号的频率下限之下和频率上限之上所发射的平均功率分别等于某一给定发射的总平均功率的规定百分数b/2。除非ITU-R建议书对某些适当的发射类别另有规定, b/2值应取0.5%。
杂散发射（Spurious Emission）：
设备在杂散域中的无用发射。
频率容限 （Frequency Tolerance）：
发射所占频带的中心频率偏离指配频率(或者发射的特征频率偏离参考频率)的最大容许偏差。
天线增益（Antenna Gain）：
在输入功率相等的条件下,实际天线与理想的辐射单元在空间同一点处所产生的信号的功率密度之比。
备注：TRP是一个是全向辐射功率的平均值，而EIRP是最大辐射功率，这两者是由区别的，在设备认证的时候测试的是TRP。

2.WiFi的协议介绍 协议发布年限频段理论速率技术升级及市场情况802.111997年2.4GHZ2Mbp由于传输速度和传输距离表现欠佳，未被大规模使用802.11.a1999年5GHZ54Mbps美、日予以认可；欧盟因标准问题被禁止使用；5GHZ组件研制速度慢，尚未大规模推广时，市场已被802.11.b占领；总体使用范围较窄；引入OFDM技术，使用的是20MHZ频宽802.11.b1999年2.4GHZ11Mbps由于802.11.a核心芯片研发进度缓慢，802.11.b迅速占领市场，并奠定了整个WiFi市场的发展基础。但802.11.b带宽速率较低；信号易受干扰802.11.g2003年2.4GHZ11Mbps使用了CCK技术向后兼容802.11.b产品，自此，IEEE在制订每一代新协议时都会后向兼容；继续使用OFDM技术并应用在之后的每一代WiFi协议中802.11n（WiFi 4）2009年2.4GHZ/5GHZ600Mbps随着时间推移，互联网已经开始出现了在线图片、视频、流媒体等服务，YouTube、无线家庭媒体网关、企业VoIP Over WLAN等对WLAN技术提出了越来越高的要求，传统技术已经无法支撑，新的场景对全新一代WLAN接入技术提出了需求。802.11n引入了SU-MIMO（提高传输速率）、波束成形（提高传输距离）和40MHz绑定技术（提高传输速率），整体传输速率最高可达600Hbps，自此，WiFi迅速打开短距离无线通信市场。此外，802.11n支持双频段。从2009年开始50%以上的芯片是802.11n产品；2010年后生产的笔记本电脑80%以上支持802.11n802.11ac（WiFi5）2013年/2015年5GHz6.993Gbps移动业务的快速发展和高密度接入对WiFi网络的带宽提出了更高的要求；而高画质影音串流体验不佳也对WiFi传输性能提出了更高的要求。802.11ac引入了射频带宽（提升至160MHz）和更高阶的调制技术（256QAM）。随着无线设备的增多，2.4GHz频段，被各种协议使用（如蓝牙4.0、无线鼠标等），IEEE自此将新的WiFi协议制订在5GHz频段上。802.11ac具有良好的向后兼容性，将每个通道的工作频率提升到80MHz甚至160MHz，最终理论传输速率跃升至1Gbps。802.11ac wave 2引入下行MU-MIMO技术（提升多用户数据并发处理能力和网络效率）。2013年支持802.11ac标准的接入点的出货量占同期企业级接入点出货量的6%；占消费者接入点市场总量的8%。2014年成为无线通信市场的主流技术。2018年802.11ac标准占从属接入点出货量的85.7%和从属接入点收入的94.4%；在消费者市场，占出货量的54.3%，占消费者市场收入的76.8%。但802.11ac仅支持5GHz频段的终端，削弱了2.4Ghz频段下的用户体验802.11ax(WiFi6)20192.4GHz、5GHz9.6Gbps随着视频会议、无线互动VR、移动教学等业务应用越来越丰富，WiFi接入终端越来越多，IoT的发展更是带来了更多的移动终端接入无线网络，此外，越来越多的智能家居设备也使WiFi接入变得拥挤，因此，WiFi仍需不断提升速度，同时还需要考虑是否能接入更多的终端，以适应不断扩大的客户端设备数量以及不同应用的用户体验需求。802.11ax支持双频段，迎合了物联网、智能家居等发展需求，即对于带宽需求不高的智能家居设备可以使用2.4GHz，保证足够的传输距离；对于需要高速传输的设备，则可以使用5GHz频段。802.11ax将上行MU-MIMO与OFDMA相结合，可以大幅提升用户密集环境中的每位用户的平均传输率，可以有效减少网络拥堵、大幅提升无线速度与覆盖范围，可以有效解决网络容量的问题。802.11ax在更低延迟、更精确的功耗控制等方面也有突出表现

参考： 执着的白羊分享｜WiFi协议迭代历程

3.几种传输技术

OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)：正交频分复用技术，实际上OFDM是MCM(Multi Carrier Modulation)，多载波调制的一种。通过频分复用实现高速串行数据的并行传输, 它具有较好的抗多径衰弱的能力，能够支持多用户接入。终端设备在上传或下载数据时,在每个时间段内,占用整个无线信道。
OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access)：正交频分多址,是将无线信道划分为多个子信道(子载波)形成一个个频率资源块,用户数据承载在每个资源块上,而不是占用整个信道,实现在每个时间段内多个用户同时并行传输。
MU-MIMO (Multi-User Multiple-Input MultipleOutput)：多用户多入多出技术,即允许路由器同时与多个设备通信,而不是依次进行通信。

4.WiFi工作的频段

目前WiFi主要工作在三个频段，具体如下：

工作频段频率范围2.4GHz2400MHz~2483.5MHz5.1GHz5150MHz~ 5350MHz5.8GHz5725MHz~5850MHz5.WiFi工作的信道 2.4GHz信道可用带宽20MHz1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1365MHz40MHz3 5 7 9 1165MHz 5.1GHz信道可用带宽20MHz36 40 44 48 52 56 60 64200MHz40MHz38 46 54 56 60200MHz80MHz42 58200MHz160MHz50200MHz 5.8GHz信道可用带宽20MHz149 153157 161 165125MHz40MHz151 159125MHz80MHz155125MHz6.工作速率与调制方式 协议调制方式速率802.11bDBIT/SK1Mbit/s802.11bDQPSK2Mbit/s802.11bCCK5.5Mbit/s 11Mbit/s802.11a/gBIT/SK6Mbit/s 9Mbit/s802.11a/gQPSK12Mbit/s 24Mbit/s802.11a/g16-QAM18Mbit/s 36Mbit/s802.11a/g64-0AM48Mbit/s 54Mbit/s802.11nBIT/SK QPSK 16-QAM 64-QAMMCS方式：0-31802.11acBIT/SK QPSK 16-QAM 64-QAM 256-QAMMCS方式：0-9802.11ax?MCS方式：1-117.主要测试指标

1.最大等效全向辐射功率(EIRP)
2.最大等效全向功率谱密度
3.频率容限
4.矢量相位误差
5.占用带宽
6.杂散发射
7.发射频谱模板
8.上升沿下降沿时间
9.带内平坦度
10.载波抑制
11.接收机最小输入电平
12.接收机最大输入电平
13.接收机领导抑制比
14.接收机阻塞
15.动态频率选择

8.几种测试类型

传导测试：是测试射频模块的指标,如功率,灵敏度等。仅仅对模块进行测试，需要断开模块与天线的连接电路，如果有匹配电路，则可以断开串联的元器件。
有源测试：顾名思义,将机器装成可实现正常通讯功能的整机测试(需要电源开机）。
无源测试：是指不需要电源开机，就可以进行的测试。

9.几种测试子项目介绍 1.WIFI DFU

DFS（Dynamic Frequency Selection）动态频率选择，这个概念只针对具有5G频段的产品，比如802.11a和802.11ax标准。DFS是为了使无线产品主动探测军方使用的频率，并主动选择另一个频率，以避开军方频率的一个功能。欧洲在军用雷达普遍使用5G频段，若民用5G产品和军方存在抢波段的行为，则会对军事雷达和通讯产生干扰，因此欧盟法规规定在欧洲出售的无线产品必须具备DFS功能。这个功能是属于强制性的，不符合标准的产品将不会获得欧盟的上市许可。具备DFS功能的无线产品，当监测到雷达脉冲，则当前工作频率上的数据传输会被中止，并且寻找其它空闲的频率进行重新传输。并且，放弃使用的频率在随后的30分钟内不再使用。

2.TPS

TPS即发射功率控制，TPS是为了防止无线产品发放过大的功率来干扰军方雷达。一般来说，民用级WiFi产品功率被限制在20dBm之内。

3.WiFi自适应测试

WiFi 自适应可以理解为针对2.4G频段的无线产品，当有外部干扰信号通过，WiFi产品自动停止发出信号一段时间，以达到避让的目的。

10.π型匹配电路

通常为了使射频模块与外部天线更好的进行阻抗匹配，硬件设计上一般会设计一个π型的匹配电路，例如下图：