一、信令测试小故事

　　随着信令测试的逐渐流行，也出现了许多关于信令测试有趣的小故事，比较经典的一个可以算得上是七八年前的那个夏天，当时某著名网络产品公司技术负责人因无线路由器在检测过程中出现难以解释的反常现象，曾向业内龙头企业代表申请技术支持，帮助解决如下困惑：关于其公司名下某款路由器在应用于实际Wi-Fi网络中时，Wi-Fi终端接入非常困难。可是当使用测试工具检测对此路由器进行检测，所有数据结果均显示该路由器的所有物理射频指标都非常优异，造成这样反常现象的原因是什么？

　　经业内某龙头企业的技术专家在测试现场信息反馈：Wi-Fi路由器受控于芯片公司的测试工具，其Wi-Fi发射机指标在非信令测试仪上显示：无论功率、EVM还是频谱等指标都是正常的。一时间竟也无法分析出到底导致Wi-Fi终端接入困难的具体原因是什么。

　　直至专家们使用信令综测仪采用Wi-Fi信令测试的办法进行模拟现实网络，才很快地锁定问题的关键：原来在信令模式下，Wi-Fi路由器的发射机指标显示不再正常：符号时钟严重失锁（Symbol Clock Error）。经过技术小组迅速更换了基带电路的锁相环，路由器的问题才最终得以顺利解决。

　　那么问题来了，Wi-Fi信令测试到底是什么？又真的有那么神奇吗？

　二、什么是信令测试

1. 信令测试（Signaling measurement）的原理

Wi-Fi的信令测试通常是认为特指模拟现实网络的呼叫连接，通过AP与Station相互握手消息交互完成信号连接，从而让仪表扮演Station或AP角色来完成与被测件的无线连接，并测试被测件的无线性能指标的测试。因为某种程度上可以说信令模式完全模拟了手机和基站注册、寻呼、以及MOC、MOT的呼叫过程以及通话过程。当然，这种和测试仪表建立的通信还是和真正的通信是有区别的，为了测试的需要，比如测试BER，有时需要被测件环回（loop back）基站发出的数据，这在实际通信中是没有的。

2. Wi-Fi信令连接过程中的同步机理

　　目前常用的无线信号传输方式主要分为两种：

　　第一种是通过广播方式：将信号持续发射，所以可以通过长时间的跟踪比对来实现同步，这也是比较容易实现同步的方式，如移动通信的LTE、WCDMA等通讯技术；

第二种是包交换方式：信号为单帧发射，需要在短时间秒内准确地捕捉到数据包的边界，从而完成准确的同步，如Wi-Fi的通讯技术。

时间估计、频率同步、信道估计此三者缺一不可，合为Wi-Fi的同步的全部过程；由此可见在Wi-Fi连接中，对同步的要求是较高的。我们逐一分析如下：

　　2.1 时间估计：

图1. 时间估计

　　1) 包同步

　　时间同步的第一步就是：包同步，即完成对传输包边沿的大致估计。

　　a) 接收信号电平搜寻：当有信号输入时，先会出现一个迅速上升的上升沿，然后得到信号边沿，作为时间边界的初步估计。

　　b) 双滑动窗口捕捉技术：能够根据前后两个窗口内的积分功率比值触发，进一步提高精度。不仅能解除对上升沿门限高低的限制，而且可以通过输出一个较实时陡峭触发，实现轻易地大致捕捉到传输数据包的边沿。

c) 最后采用试探针包捕捉来完成精确的时间估计。

图2. Wi-Fi 的试探针结构

d) 包同步的实现需先通过对信号的AD转换、累计、时延、比对和运算完成，再由基带部分判别完成。业内传统常规测试方法大多是采用非信令测试，其测试结果并不会 涉及基带，而只是对产品的射频部分的进行无线物理指标验证，存在一定的局限性，并不能很好地契合研发，测试等部门的实际需求。

因此，这些部门急需一种可以更优于非信令测试或者可以对基带部分实现时间估计性量化测试全新解决方案。信令测试，便由此应运而生，逐渐被业内认可。

　　2) 采样时钟锁定

　　采样时钟锁定，对于刚进入行业的小白来说是一种比较难理解的技术，但对于整个时间估计却是非常重要的，因为一旦Wi-Fi的OFDM信号采样时钟出现偏差的时候，会出现一些列连锁反应，比如：

　　a) 采样到的符号（symbol）在规定时间点出现细微抖动，即信号的相位将出现旋转，达到一定程度时，将无法恢复信号；

　　b) 由于采样时钟的偏差，导致符号间干扰（ISI），进而导致信号的SNR变差.

　　因此，需要采用锁相环+压控晶振或固定频点晶振来完成对频率误差的纠正：

图3. 采用锁相环+压控晶振或固定频点晶振来完成对频率误差的纠正

　2.2 频率同步

　　在Wi-Fi同步过程中，频率同步也同是十分重要的一环。

　　a) Wi-Fi技术中，特别是采用OFDM技术的802.11n, ac等制式对频率错误非常敏感，一旦出现频率错误甚至会直接导致信号的SNR恶化。

　　b) 相对来说，频率误差其实比频率错误更为常见，而引起频率误差的原因主要通常有可能是来自：相邻子载波的干扰（ICI）及各子载波的功率回退。

　　c) OFDM的子载波实现是通过基带的FFT+串并转换实现的，因此，基带运算的准确与否以及基带电路是否出现异常，都会直接影响信号的FFT变换的准确性和精度，进而影响频率误差大小，进而影响信号的SNR。

　　2.3 信道估计

　　a) 通过测试信号试探针里的C1、C2部分，可完成对传输信道模型的估计，得到准确的传输模型，完成对接收信号解调。

　　b) 在信道估计的过程中，试探针的C1、C2解调（相乘），也是在基带完成的。如果此基带部分出现问题，将导致信道估计失常、无法解析数据。

　三、核心功能

　　在现实网络中，当Wi-Fi的OFDM信号采样时钟出现偏差的时候，会出现两种后果：

　　1) 采样到的符号（symbol）在规定时间点出现细微抖动，即信号的相位将出现旋转，达到一定程度时，将无法恢复信号。

　　2) 由于采样时钟的偏差，导致符号间干扰（ISI），进而导致信号的SNR变差。

需求强调的是，常规的非信令测试是无法发现符号时钟失锁（Symbol Clock Error）。因为非信令测试，只是通过射频触发方式完成同步测量，测量工具根本没有启用管理采样时钟同步、符号同步的基带部分，所以无法验证基带部分是否工作正常。即使会存在“在现实网络服务中Wi-Fi终端接入困难”的问题，也很难在出厂前被检查出来。传统的非信令综测仪或将无法满足研发与测试部门的需求。

上述问题的关键是因为基带电路的锁相环出现问题，所以不仅会导致采样时钟偏差，引发采样符号相位反转、符号抖动等错误问题，严重者甚至会直接使解析错误。同时，也会使得符号间串扰严重，导致路由器错误、甚至无法解析接入信号，接入申请无法识别等一些系列连锁反应，最终导致的必然结果——接入困难或无法接入。

所以，目前整个行业中都普遍认同如果能在产品研发设计、测试阶段等环节，应该采取信令测试方式，这样就可以在最大程度上确认产品的基带部分、射频部分是否正常工作，以及无线性能是否达到规范要求。从根源上解决“在现实网络服务中Wi-Fi终端接入困难”的问题。

　四、产品推荐

总而言之，信令测试不仅能够在能够帮助我们发现某些非信令测试无法发现的被测件基带部分存在的问题，而且可以为我们解决问题提供更多有益的原始数据。所以信令综测仪在未来或将有可能取代非信令综测仪的主导地位，成为行业主流。

WTE系列无线综合测试仪是由深圳市中承科技有限公司自主研发和生产的无线局域网WLAN综合测试仪，不仅可以支持信令无线射频测试功能，真实实现Wi-Fi网络呼叫功能，通过AP与STA通信协议自动完成无线信号连接，测试被测件的各项无线射频性能指标。

而且还具有自主开发的完整802.11 系列协议栈，也是支持Wi-Fi协议级测试需求定制开发的硬件平台。具有强大的研发和生产实力可以支持为各种Wi-Fi终端产品提供仿真、设计、研发、生产、测试等一系列可靠、高效的射频测试方案，可广泛应用于生产、研发、认证及定制性测试需求开发等环节，为Wi-Fi6及6e产品提供可靠、高效的射频测试方案，可以满足客户各个阶段的需求，能够满足客户各个阶段的需求。