Wifi射频接收性能的测试方法

2.5、MAC帧格式

MAC帧格式中有4个地址字段，这些字段用于指示基本服务集标识(BSSID)、目的地址(DA)、源地址(SA)、发送站地址(TA)和接收站地址(RA)。某些帧可能不包括某些地址字段。其中数据帧的地址字段内容取决于去往DS和来自DS的2个字段的值，见表2。

序列控制字段：长度为16bit，由序列号和分段号2个字段构成。其中12bit的序列号用来指示MSDU或MMPDU的序列编号。STA发送的每个MSDU或MMPDU被分配1个序列编号，随着每个MSDU或MMPDU的出现而以1递增。MSDU或MMPDU每个分段的序列号相同，当MSDU、MMPDU或其分段重传时，序列号保持不变。4bit长的分段号则用于指示MSDU或MMPDU的分段编号。当MSDU或MMPDU仅有1个分段时，分段编号为0；当MSDU或MMPDU有多个分段时，其第1个分段的分段编号为0，其后的分段编号以1递增，所有重传分段的分段编号保持不变。

FCS字段为32bit的CRC，它由MAC头和帧全部字段计算得到。

3、不同芯片的帧结构分析

以常见的Agere芯片组为例[8]，用无线网卡在测试板下抓拍的由AgereGoldUnit发出的帧结构，见图5.

帧的类型和子类型为“010000”，对照表1可以得出此帧为单纯的数据帧。其去往DS和来自DS均为0，由对照表2可以得出其地址1为DA，地址2为SA，地址3为BSSID。这里DA为“FFFFFFFFFFFF”，即广播帧；SA为芯片的MAC地址。在序列控制字段中，分段号为0，说明此MSDU没有分段；而比较相邻的2个帧，可以看出帧的序列号是以1递增的，而2个帧之间的时间间隔约为20ms。

由于现在的信号源只能对一定格式的帧进行循环发送，无法使每帧的序列号递增，所以只有在接收程序中屏蔽掉对帧序号进行验证的功能。若帧间空闲时间过小，则芯片未能完成CRC校验，从而导致误帧率计算错误，所以还必须将帧间的间隔时间设置成20ms。最后，再将帧格式设置成数据帧，这样便能在接收性能测试时，使信号源发出的帧能够满足Agere芯片的要求。

在Philips的BGW200芯片组中，用同样的方法可以发现：帧的格式为数据帧，而且数据区的前10个字节是在61～7A间进行循环，数据区的其他字节均为09。对于这种帧结构要求，首先对帧的数据区进行编程，使其满足芯片要求，然后将帧的类型设置成数据帧，并使信号源循环发送这26个帧，这样便能满足测试Philips芯片的接收性能时对帧格式的要求。

4、发送恒定帧数的实现

由于在接收指标的测试时，是以8%的误帧率进行判决的，所以权衡了测试时间和测试精度后，决定让信号源每次发送1000个帧。当DUT解调出的正确帧大于920时，则认为满足接收指标。

4.1、产生1000个帧的方法

1)通过GPIB卡来控制仪器射频的开关时间，从而实现1000个帧的发送；
2)通过仪器自带的ListMode来发送1000个帧；
3)通过将波形文件生成波形序列，从而让仪器在触发下发送1000个帧。

在11Mbit/s下，每帧的发送时间约为1ms，所以若采用第1种方法，精度不是很高，不能严格发出1000个帧；第2种方法同样是控制仪器的发送时间，惟一区别就是在仪器自带的listmode中设置发送时间，使其精度大大提高，时间精度可以达到μs级。不足的是，采用这种方法时，若导入不同的波形文件，则必须对listmode下的时间进行校准，而且在信道切换和功率变化时，均要重新编辑list，大大增加了测试的工作量；第3种方法则是由仪器在触发模式下精确控制发帧数目。采用这种方法时，仪器并没有立刻对传递过来的I/Q波形文件进行操作，而是根据用户所需的发帧数，先将波形文件转换成1个波形序列，然后再对这个波形序列进行调制，从而严格地保证了发帧数。相比第2种方法，第3种方法免去了信道切换和功率变化时编辑list的工作，提高了测试效率，也是现在实验室中普遍采用的测试方法。

4.2、第3种方法发送1000个帧的实现步骤

在AgilentE4438C上用第3种方法发送1000个帧的实现步骤如下：
1)在Signalstudio中生成Wave文件，通过GPIB卡下载到E4438C中；
2)对Signalstudio传过来的Wave文件进行编辑，并生成Sequence文件；
3)选取第2步生成的Sequence为波形文件；
4)设置Trigger。完成设置后，每按一下[Triggle]，便可以发送1000个帧了。

5、应用实例

实际应用中，在屏蔽室中测得Agere评估板在11Mbit/s下的接收指标，见表3。

表中1、6、11表示所用信道为参考文献[1]中直接序列扩频物理层规划的第1、6、11信道，频率分别为2412、2437和2462MHz。

由表1可以看出，这些接收指标均已超出前面提到的射频接收指标的要求，说明实际芯片性能已经满足IEEE802.11b规范。这种测试方法不仅能精确地测试出各项射频接收指标，而且也是改进整机接收性能的基础，具有较强的实用性。

参考文献：

[ 1 ] IEEE. IEEE Standard 802. 11 , IEEE part II : wireless LAN medium access control (MAC) and physical layer ( PH Y) specifications [ S] . Piscataway N J : Institute of Electrical and Electronics Engineers , 1999.
[ 2 ] 毛曙福, 樊平毅, 曹志刚。一种有效的基于变长包的IEEE 802. 11 系统性能分析方法[J ] . 电讯技术,2005 ,45 (4) :75-79. MAO Shu2fu , FAN Ping-yi , CAO Zhig-ang. An effective performance analysis method for IEEE 802. 11 networks with variable packet length [J ] . Telecommunication Engineering , 2005 ,45 (4) :75-79 (in Chinese) .
[ 3 ] Struhsaker P. Overview of Vo IP telephony and introduction of Vo IP to WLAN [J ] . CTO Wireless LAN Business Unit , 2003 (5) : 25-60.
[ 4 ] IEEE. IEEE standard 802. 11. IEEE part II : wireless LAN medium access control (MAC) and physical layer ( PH Y) specifications : higher-speed physical layer extension in the 2. 4 GHz band[ S] . Piscataway NJ : Institute of Electrical and Electronics Engineers ,1999. [ 5 ] Davidson J , Peters J . Voice Over IP Fundamentals [M] 。Indianapolis : Cisco Press , 2003 : 224-289.
[ 6 ] Wright , David. Voice over packet networks [M] . Hoboken : Wiley and Sons , 2001 : 6-25.
[ 7 ] Khasnabish B. Implementing Voice over IP [M] . Hoboken : Wiley and Sons , 2003 : 26-83.
[ 8 ] Khasnabish B. Vector signal generator R &S SMU200A - supplement standard WLAN2WiMAX [ EB/ OL ] . (2003-05-05) [ 2003-07-12 ] .