隨著電子信息技術的發(fā)展，越來越多的新興應用場景如元宇宙概念下的沉浸式AR/VR；多人4K/8K高清視頻會議、云端辦公場景；工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)的無線傳輸；大型網(wǎng)絡游戲等均對無線通信的輸出傳輸有超高的數(shù)據(jù)初速速率，高可靠性、低時延的要求。
WiFi7的設計目標是利用現(xiàn)有的2.4GHz和5GHz頻段以及6GHz頻段，兼顧高性能和高可靠性兩方面特性，使得WiFi速率達到30Gbit/s以上，時延降低到5ms以下，使得WiFi7產品既能向下兼容現(xiàn)有的WiFi4，WiFi5和WiFi6的技術標準，也能在6GHz頻段提供高的吞吐量和低時延性能，滿足日益增多的新興應用場景。
一、新一代WiFi技術標準——關于WiFi7的核心技術
WiFi7是新一代WiFi技術標準，也稱其為高吞吐量標準為（Extreme High Throughput，EHT）。為了達到更高的性能，WiFi7采用了320MHz帶寬、4096QAM高階調制、多空間流(MIMO)、多鏈路操作（MLO）等多種技術來提升數(shù)據(jù)速率和優(yōu)化頻譜效率。我們先來看一下WiFi物理層數(shù)據(jù)速率的計算公式：
在上述公式中，
表示傳輸使用的載波數(shù)量，即頻譜帶寬；
表示傳輸使用的空間流，就MIMO的數(shù)據(jù)流數(shù)量；
表示每個QAM調制符號攜帶的數(shù)據(jù)bit位數(shù)。也就是說，WiFi的MAX數(shù)據(jù)速率和傳輸數(shù)據(jù)使用的頻譜帶寬，使用的空間流數(shù)量和QAM調制符號攜帶的數(shù)據(jù)bit位數(shù)成正比關系。我們通過對比WiFi5，WiFi6和WiFi7的主要技術指標（如圖一所示）可以發(fā)現(xiàn)，WiFi7通過在6GHz頻段使用320MHz的信道帶寬，和4096QAM的調試方式，配合8X8MIMO的多空間流，在單頻連接的情況下，可以將數(shù)據(jù)傳輸速率提高到23Gbps，接近WIFI6的速率的2.4倍。如果再配合多鏈路運行模式，疊加上5GHz頻段160MHz帶寬和2.4GHz頻段20MHz帶寬的數(shù)據(jù)傳輸，WiFi7的數(shù)據(jù)傳輸總速率可以高達36Gbps，而且在三頻同時連接的工作模式下，WiFi傳輸可以更穩(wěn)定和更低的時間延遲。
圖一 WiFi5/6/7的技術指標
WiFi7采用了諸多的新特性技術，那么在生產WiFi7產品的過程中，必然需要在研發(fā)、生產和合規(guī)檢測等等環(huán)節(jié)使用測量儀表對其各種射頻指標或進行校準，或進行驗證，那測試WiFi7的新特性，都對儀表的硬件有哪些要求呢？讓我們一一來看：
（1）320MHz帶寬
WiFi7在擁有更寬頻譜帶寬的6GHz頻段(5925—7125MHz，共計1200MHz帶寬)能夠使用連續(xù)的320MHz帶寬進行射頻信號收發(fā)，這要求儀表的頻率范圍能達到7.125GHz，同時儀表的信號源和分析儀的基帶帶寬要大于320MHz。
（2）4096QAM高階調制
在調制信號中，越高階的QAM調制意味著更密的星座圖距離，也就意味著產品的射頻接收器和發(fā)射器需要有更精準的調制精度。誤差矢量幅度(Error Vector Magnitude, EVM) 是量化信號調試質量的重要指標。如圖二所示，WiFi7采用的高階4096QAM調制的EVM測試要求要≤-38dB，這對WiFi7的測量儀表的硬件殘留EVM有了更高的要求。
圖二 WiFi7 EVM的指標要求
（3）多空間流
多空間流(MIMO)：在現(xiàn)有WiFi7的規(guī)范中，定義了MIMO支持高8個數(shù)據(jù)流，WiFi7的愿景是能夠支持16個數(shù)據(jù)流。目前出貨的WiFi產品，支持MIMO的超過50%。絕大部分產品是2x2、3x3和4x4，而支持8x8的產品鳳毛麟角。因此，對測量儀表來說，具有支持320MHz帶寬的4x4MIMO的測試能力，是測量WiFi7的必選。
（4）多鏈接操作
多鏈接操作（Multi-Link Operation，MLO）：在4G和5G技術里，載波聚合技術是提升蜂窩網(wǎng)絡傳輸速率的絕招。終于在WiFi世界里，也引入了類似的多鏈接技術MLO。WiFi7協(xié)議定義了多鏈路設備(Multi-Link Device，MLD)，支持AP和STA之間同時建立多條鏈路，實現(xiàn)多鏈路聚合，可以顯著提高吞吐量并減少延遲。對于WiFi6及之前協(xié)議的AP和STA，它支持兩個或三個頻段，端到端之間只能建立一個鏈路。WiFi7 MLO工作模式和WiFi6及之前協(xié)議的STA多頻段支持區(qū)別如圖三所示。對于WiFi7協(xié)議的MLD AP和MLD STA對于MLD設備的測量，儀表至少需要具備兩路RF通路來同時收發(fā)多頻段信號，信令儀表還需要具有同時模擬多個AP或STA的能力，才能測試MLD設備的多鏈接操作的能力。
圖三 WiFi7 MLO
二、CMP180和CMX500——著眼于未來的R&S WiFi7測試方案
做無線通信的測試測量儀表，R&S是認真的，更是專業(yè)的！對于WiFi7技術的測試，R&S準備了兩套寬帶綜測儀方案：非信令無線通信綜測儀CMP180和信令CMX500。
（一）CMP180非信令無線通信綜測儀
CMP180作為一臺高性能非信令無線通信綜測儀，用于生產和研發(fā)測試，詳細信息如圖四所示。
圖四 CMP180信息總覽
CMP180擁有更好的射頻性能如高達8GHz的頻率覆蓋，寬達500MHz的中頻帶寬和在320MHz帶寬下低至48dB以下的儀表EVM，結合內置RF雙通道的硬件設計，單表可以實現(xiàn)對WiFi7 320MHz帶寬下的SISO和2x2MIMO信號的精準測量，輕松應對WiFi7產品在研發(fā)和生產中的射頻測試需求。CMP180同時具有兩臺儀表組合升級成CMPflexx系統(tǒng)的功能，從而實現(xiàn)WiFi7 4x4MIMO和多鏈路操作下的射頻測試能力。雖然CMP180應WiFi7而生，它同樣是一臺集蜂窩和非蜂窩測試技術于一身的多功能儀表，已通過高通、聯(lián)發(fā)科、博通多家芯片廠家工具的集成，基本可以做到拿來就用。
圖五 CMP180 MLD 測試
（二）CMX500新一代無線通信測試儀一體機
CMX500是R&S新一代無線通信測試儀一體機，支持LTE，5GNR，WiFi等多種信令測試。儀表采用模塊化和可擴展的硬件設計，射頻單元的數(shù)量可以根據(jù)需要靈活配置1 到4 塊， 射頻單元的頻率上限支持到8GHz，單個射頻單元有8個射頻口，內置開關矩陣，可以實現(xiàn)四路同時輸出和2路同時輸入，下行1GHz和上行500MHz的工作帶寬，可以滿足WiFi7 6GHz頻段320MHz帶寬信號的測試需要。
圖六 CMX500 可擴展的硬件
儀表內置Linux 操作系統(tǒng)，采用基于Web 網(wǎng)頁的GUI 操作界面CMsquares 進行測試，界面美觀，應用靈活。
圖七 CMX500 WiFi信令測試界面
儀表內置數(shù)據(jù)應用服務中心，高可以滿足20Gbps 應用層端到端吞吐量測試。儀表還內置了WiFi協(xié)議分析工具，因此一臺CMX500 即可完成WiFi協(xié)議、射頻、應用等各項測試。目前CMX500已實現(xiàn)對WiFi7及以下協(xié)議的SISO和2x2MIMO的信令測試及應用層數(shù)據(jù)吞吐量的測試，同時實現(xiàn)對WiFi的MLO技術的性能測試。
圖八 CMX500 測試WiFi7信令
三、結語
R&S針對WiFi7產品的特性，推出了多端口多通道非信令綜測儀CMP180和多端口多通道信令綜測儀CMX500，并在隨著WiFi7產品的測試需求，逐步優(yōu)化和功能演進，確保能夠滿足生產，研發(fā)和認證實驗室等客戶對射頻測試的需求。
