WiFi测试规范总结

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：

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)。
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
802.11	1997年	2.4GHZ	2Mbp	由于传输速度和传输距离表现欠佳，未被大规模使用
802.11.a	1999年	5GHZ	54Mbps	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.b	1999年	2.4GHZ	11Mbps	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.g	2003年	2.4GHZ	11Mbps	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/5GHZ	600Mbps	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802.11n
802.11ac（WiFi5）	2013年/2015年	5GHz	6.993Gbps	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)	2019	2.4GHz、5GHz	9.6Gbps	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： 小明分享｜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
2.4GHz	2400MHz~2483.5MHz
5.1GHz	5150MHz~ 5350MHz
5.8GHz	5725MHz~5850MHz

5.WiFi工作的信道

2.4GHz	信道	可用带宽
20MHz	1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13	65MHz
40MHz	3 5 7 9 11	65MHz

5.1GHz	信道	可用带宽
20MHz	36 40 44 48 52 56 60 64	200MHz
40MHz	38 46 54 56 60	200MHz
80MHz	42 58	200MHz
160MHz	50	200MHz

5.8GHz	信道	可用带宽
20MHz	149 153157 161 165	125MHz
40MHz	151 159	125MHz
80MHz	155	125MHz

6.工作速率与调制方式

协议	调制方式	速率
802.11b	DBIT/SK DQPSK CCK	1Mbit/s 2Mbit/s 5.5Mbit/s 11Mbit/s
802.11a/g	BIT/SK QPSK16-QAM 64-0AM	6Mbit/s 9Mbit/s 12Mbit/s 24Mbit/s 18Mbit/s 36Mbit/s 48Mbit/s 54Mbit/s
802.11n	BIT/SK QPSK 16-QAM 64-QAM	MCS方式：1-31
802.11ac	BIT/SK QPSK 16-QAM 64-QAM	MCS方式：1-9
802.11ax	?	MCS方式：1-11

7.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.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：