IEEE 802.11be 기기의 무선 성능 검증

목표

IEEE 802.11be 사양의 최신 초안에서 확인할 수 있는 바와 같이 현재 차세대 Wi-Fi 표준 개발이 한창 진행 중에 있습니다. 심지어 특정 조항의 기능은 이미 물리 계층에 정의되어 있는 대로 시행이 가능한 수준입니다.신호 발생기와 신호 분석기는 Wi-Fi 7 신호 환경을 개발하는 데 활용할 수 있으며, 신규 표준에 대한 기초 컴포넌트 및 모듈 테스트도 가능합니다.

차세대 Wi-Fi에 적용되는 최신 IEEE 802.11ax Wi-Fi 표준은 여러 대의 기기가 동시에 연결되는 대규모 장소와 같이 다양한 사용 사례를 지원하며 효율성을 높여줍니다. 이 기술에는 기본적으로 OFDMA, 78.128 kHz 서브 캐리어 스페이싱, 길어진 가드 인터벌과 가장 높은 변조 방식인 1024QAM이 채택되었습니다.

새로운 표준은 가정, 사무실, 공장에서 채택할 수 있도록 낮은 지연시간에서 데이터 throughput을 높이는 데 주력합니다.

물리적 링크 계층에서는 실질적인 두 가지 방식으로 데이터 throughput을 높일 수 있습니다. 즉, 특히 사용자 밀도가 높은 환경에서 높은 변조 방식을 적용하고 할당된 주파수 대역을 더욱 유연하게 사용하는 것입니다.

IEEE 802.11be는 두 가지 방식을 채택하며 높은 MIMO 방식도 지정하고 있습니다. 새로운 표준은 IEEE 802.11ax를 기반으로 하며, 일관적으로 해당 방식을 준수합니다. 예를 들어 6 GHz 대역에서 스펙트럼 가용성을 높일 수 있도록 신호 대역폭을 320 MHz까지 향상했으며, 최대 16개 데이터 스트림의 동시 전송과 함께 최대 4096QAM의 새로운 변조 방식도 가능합니다. 사용자에게 복수 주파수 블록(MRU, Multiple Resource Unit)을 할당함으로써 더 많은 데이터를 사용해야 하는 클라이언트에 맞게 스펙트럼과 액세스 포인트 연결을 더욱 효율적으로 활용할 수 있습니다.

새로운 표준은 여러 물리 링크를 통합한 MLO(Multilink Operation)를 도입하여 데이터 throughput, 지연시간, 안정성을 개선합니다.

이러한 확장은 IEEE 표준에 대한 IEEE 802.11be에 정의된 EHT(Extremely High Throughput)를 구현합니다.

IEEE 802.11be는 장기간 적용과 역호환성을 보장하기 위해 새 프리앰플을 포함한 두 가지 새로운 PPDU(Physical Layer Protocol Data Unit)를 정의합니다. 각 프리앰플에는 제어 데이터에 대한 EHT별 필드와 함께 이전 IEEE 802.11 표준과의 역호환성을 위한 일부 레거시 필드가 포함되어 있습니다.

기기는 새로운 PPDU 포맷을 처리하고 더욱 까다로운 물리적 요구사항을 충족해야 합니다.

IEEE 802.11be 신호 발생

IEEE 802.11be 신호 발생 솔루션은 두 가지 조건을 충족해야 합니다. 즉, 전체 EHT 전송 모드에 대한 320 MHz 신호 대역폭과 6 GHz 대역(5.925 GHz ~ 7.125 GHz)에서 4096QAM 신호 발생 기능을 지원해야 합니다. 발생기 EVM 성능은 전력 증폭기 및 수신기 테스트 시 –50 dB보다 낮아야 합니다. 하이엔드 R&S®SMW200A 및 미드레인지 R&S®SMM100A Vector Signal Generator는 이러한 요구사항을 충족해야 합니다.

요구사항 충족을 위해서는 두 가지 옵션, 즉, IEEE 802.11a/b/g/n/j/p에 따라 신호 발생이 가능한 R&S®Sxx-K54 Wi-Fi 기본 옵션과 IEEE 802.11be의 새 기능이 포함된 R&S®Sxx-K147 옵션이 추가로 필요합니다.

쉽고 빠른 PPDU 구성

IEEE 802.11be 신호는 몇 단계를 거쳐 구성할 수 있습니다. 가장 먼저 프레임 블록 시퀀서에서 전송 모드를 선택한 다음 PPDU를 구성합니다.

위에서 언급한 바와 같이, IEEE 802.11be에는 레거시 training 및 signaling 필드와 함께 IEEE 802.11be 전용 U-SIG 및 EHT-SIG 필드를 포함한 새로운 PPDU 포맷(EHT MU 및 EHT TRIG)이 도입되었습니다. PHY 버전을 포함한 일부 시그널링 데이터는 사전 구성되어 있습니다. 링크 방향, PPDU 타입, BSS 컬러, STA-ID, MCS 타입, 채널 코딩과 같은 기타 파라미터는 PPDU 구성 대화상자에서 직접 명확하게 선택할 수 있습니다.

리소스 유닛 할당과 천공 채널을 위한 메뉴 방식 설정은 EHT-SIG 및 U-SIG에 직접 적용됩니다. IEEE 802.11be 옵션을 사용하면 MRU(Multiple Resource Unit)를 개별 사용자에게 할당할 수 있습니다.

리소스 유닛에는 242, 484 또는 996개 서브캐리어가 있을 수 있으며, 그에 따라 사용자에 할당 가능한 채널 수가 결정됩니다. MRU 인덱스는 채널 내 리소스 유닛 위치를 정의합니다.

특수 애플리케이션(기후 레이더 등)이 점유한 신호 대역 내 특정 주파수 대역은 자동으로 제외되며 전송에 사용되지 않습니다. 표준(첫 번째 열)을 선택한 후 구성 메뉴에서 추가 설정을 수행할 수 있습니다.

공간 매핑

IEEE 802.11be는 데이터 throughput을 높이기 위해 SU-MIMO (16×16) 및 MU-MIMO에 대해 최대 16개 동시 데이터 스트림을 지정하여 최대 8개 동시 스테이션과 각 사용자에 대한 최대 4개 데이터 스트림을 지원합니다. R&S®SMW200A 및 R&S®SMM100A는 온보드 리소스로 모든 데이터 스트림을 계산하며, 그 중 두 개는 R&S®SMW200A RF 인터페이스를 통해 동시에 출력할 수 있습니다.

IEEE 802.11be 신호 분석

R&S®FSx-K91BE 측정 옵션은 하이엔드 R&S®FSW 및 미드레인지 R&S®FSV3000 Signal and Spectrum Analyzer용 기존 IEEE 802.11a/b/g/n/p/ac/ad/ax/ay 측정 옵션에 IEEE 802.11be 기능을 추가합니다.

분석 설정의 두 가지 방식

PPDU 포맷 구성 메뉴를 사용하여 표준을 완벽히 준수하지 않는 신호를 정의하는 방식이 있으며, 표준화 초기 단계에 흥미로운 방식입니다.

EHT long training 필드(EHT LTF) 길이, 가드 인터벌 등의 파라미터를 구성하기 위해 자동 복조 및 자동 탐지를 사용하는 편리한 방식이 있습니다. 자동 탐지 모드의 경우 분석기는 적용된 IEEE 802.11be 신호에 대해 자동으로 구성되며 파라미터를 나열합니다. 리소스 유닛 할당, MCS(Modulation and Coding Scheme), 기타 사용자별 값은 새로운 U-SIG(universal SIG) 및 EHT-SIG 신호 필드에서 정의할 수도 있습니다.

새로운 4096QAM MCS(Modulation and Coding Scheme)와 최대 320 MHz의 신호 대역폭은 이전보다 높은 신호 품질을 요구합니다. IEEE 802.11be는 멀티-유저 PPDU(EHT MU PPDU) 및 트리거 기반 PPDU(EHT TB PPDU)에 대해 최대 -38 dB의 EVM을 요구합니다. 분석기는 통상적으로 10 dB 안전 한도 내에서 -48 dB 이상 정확한 DVM을 측정할 수 있어야 합니다. R&S®FSW에서 320 MHz 분석 대역폭용 R&S®FSW-B320 옵션을 사용하면 같은 성능을 구현할 수 있습니다.