剖析 Wi-Fi 6 測試瓶頸
影像頻寬如何影響 160MHz 訊號的精準量測
隨著無線通訊技術的飛速發展，以及使用者對高速、穩定連線需求的日益迫切，新一代無線網路標準應運而生，諸如消費性電子產品、電信基礎設施以及蓬勃發展的物聯網 (IoT) 應用，都對網路效能提出了更高的要求，在這樣的背景下，Wi-Fi 6 標準的出現，重點在於提升網路效率、延長電池壽命，並改善在高密度或擁擠環境中的運作效能，然而，Wi-Fi 6 所支援的高達 160 MHz 頻道頻寬，雖然大幅提升了資料吞吐速度，卻也對測試設備的影像頻寬 (VBW) 構成了嚴峻的挑戰，確保精準的功率量測成為了驗證這些先進晶片組與裝置功能的關鍵環節。
Wi-Fi 6 測試解決方案：影像頻寬
Wi-Fi 6（亦稱為 802.11ax）是最新一代的 Wi-Fi 標準，預期將提供更高的網路效率、更長的電池壽命，以及在密集或擁擠環境中更佳的運作表現，相較於前幾代標準，其預計的改進之一是 Wi-Fi 6 能夠利用高達 160 MHz 的頻道頻寬，儘管加寬頻道寬度可以提高資料吞吐速度，但同時也增加了測試設備對於影像頻寬 (VBW) 的需求。
Wi-Fi 6 頻道頻寬
Wi-Fi 6 裝置運作於先前分配的 2.4 GHz 和 5 GHz 頻段，以及新分配的 6 GHz 未授權頻譜，特定的 Wi-Fi 頻段被分割成不同的 Wi-Fi 頻道以傳送資料，而這些頻道則以不同的 MHz 大小的區塊呈現，稱為頻道的頻寬，Wi-Fi 頻道頻寬從 20 MHz 開始，多年來已增加至 40 MHz、80 MHz，以及 160 MHz，隨著頻寬的增加，可以通過 Wi-Fi 頻道傳輸的資料量也越來越多，這代表著更快的連線速度和資料傳輸速率，在 5 GHz 頻段，Wi-Fi 6 可以利用一個 80 MHz 頻道、一個 80+80 MHz 頻道（將兩個非連續的 80 MHz 頻道合路成一個），以及一個連續的 160 MHz 頻道（參見圖 1）。
圖 1：Wi-Fi 各代標準及其對應的頻道頻寬。
Wi-Fi 6 的 160 MHz 頻道利用能力是其滿足當前和新興高速裝置需求的關鍵特性之一，與此同時，這也對測試與量測產業帶來挑戰，要求為這些先進的晶片組和裝置提供可靠、無誤差的功率量測。
影像頻寬需求
由於頻道寬度高達 160 MHz，測試儀器的 VBW 必須足夠寬，才能維持功率量測的準確性，VBW 描述感測器追蹤封包功率量測中訊號變化的能力，封包功率是一個連續函數，描繪訊號振幅隨時間的變化，這種變化源於訊號的脈衝特性、調變或失真，如果感測器的反應速度慢於訊號振幅的變化速度，則波形將無法被準確追蹤，導致封包功率、峰值封包功率（封包功率的最大單一值）和平均功率的量測產生誤差。
下方的圖 2 展示了兩個感測器追蹤一個具有快速振幅變化的調變訊號的情況，感測器一（藍色）具有足夠的 VBW，能夠有效地追蹤脈衝的封包功率，另一方面，感測器二（綠色）則缺乏必要的 VBW 能力，這表現為量測誤差。
圖 2：足夠與不足的 VBW 及其對量測準確性的影響。
大多數測試設備在 VBW 能力方面有所不足，無法準確擷取 Wi-Fi 6 訊號的峰值功率，因此，工程師被迫在測試上做出妥協，其中之一便是以平均功率量測取代峰值功率量測，然而，如同任何妥協方案，這種方法有其缺點，例如隱藏訊號的峰值壓縮及其隨之而來的失真，工程師也可能轉而購買價格極其昂貴的測試設備，這不僅使成本急遽上升，也增加了測試和儀器的複雜性。
測試解決方案：Boonton RTP5000 系列
Boonton 提供具備足夠 VBW 的射頻功率量測儀器，能夠有效擷取 Wi-Fi 6 訊號的峰值功率，Boonton 的 RTP5000 系列即時 USB 峰值功率感測器提供高達 195 MHz 的最寬 VBW，而其中 RTP5008 感測器更是獨特地配備了 165 MHz 的 VBW，適用於新分配的 6 GHz 頻段（5.925 至 7.125 GHz）中的 Wi-Fi 6 晶片組和裝置特性分析與合規性測試。
除了滿足 VBW 需求外，Boonton 還解決了進行適當 Wi-Fi 6 特性分析所需的其他測試要求，包括波峰因數 (crest factor) 和統計分析 (CCDF)、封包時間閘控、運用即時功率處理 (RTPP) 技術和量測緩衝模式軟體進行長時間資料串流擷取，以及透過同步獨立閘控模式對多個頻道的封包進行時間對齊量測。
即時功率處理
即時功率感測器可以平行執行多個步驟，並且是在完整的擷取速率下進行，因此，在觸發事件發生後，無需停止擷取以等待處理階段跟上。
此過程的步驟是依序執行的，每個步驟都會增加總延遲時間或延遲，只有當所有步驟完成後，新的量測週期才能開始，因此，傳統的功率計和 USB 功率感測器可能會在觸發掃描之間出現較長的間隔 – 通常長達數十或數百毫秒。
- 即時訊號擷取是連續的：擷取資料無間斷
- 持續 100 MSa/sec 的取樣率
- 針對重複訊號的 10 GSa/sec 有效取樣率提供卓越的解析度
- 重新觸發時間僅為微秒等級，而傳統方式則需數毫秒或更長時間
- 擷取和分析資料的速度比傳統功率感測器快 100 倍
- 即時「影像」顯示更新率，而非一系列「快照」
RTP 系列量測緩衝模式應用
RTP 量測緩衝模式應用讓使用者能夠使用 RTP4000 或 RTP5000 系列即時功率感測器進行長時間的功率量測，擷取或分析過程中幾乎沒有間斷，這項功能是運用 Boonton 的即時功率處理™ (RTPP) 技術實現的，該應用程式控制一個或多個感測器，在使用者定義的目標區間內擷取和分析輸入訊號，並幾乎即時地捨棄非相關區間的資訊，透過捨棄非相關資訊，該應用程式將僅為每個脈衝、叢發或事件回傳單一資料記錄，資料傳輸量遠小於其他方案，那些方案要求使用者下載並後續處理大量波形追蹤資料，從而導致擷取和分析過程中的間斷。
上述功能是 RTP4000 和 RTP5000 系列感測器透過遠端控制已提供的功能子集，此應用程式提供一個範例，說明如何在一個方便、免費的工具程式中長時間進行功率量測。
結論
無線標準的新一代演進，例如利用高達 160 MHz 的頻道寬度，持續挑戰著前代技術的極限，面對這些對測試與量測產業提出的新需求，Boonton 提供的產品具備必要的 VBW，以促進 Wi-Fi 6 的特性分析和合規性測試，確保精確可靠的量測結果，這對於加速新技術的部署和優化使用者體驗至關重要，Boonton 的解決方案，特別是 RTP5000 系列，不僅克服了 VBW 的挑戰，其即時功率處理 (RTPP) 技術和多樣化的量測模式，更為工程師提供了強大且高效的測試工具，有效應對複雜的 Wi-Fi 6 測試情境。