目前Wi-Fi市场上主流为Wi-Fi 5（802.11ac），近年Wi-Fi 6（802.11ax）逐渐在旗舰级消费产品崭露头角，未来可预见Wi-Fi 6会逐渐成为主流。Wi-Fi 6是以Wi-Fi 5为基础，除了速度的提升外，更着重降低同时间内多用户状况下数据传输的壅塞感，例如大众运输系统、演唱会与运动球场等人潮用户众多的区域。Wi-Fi 6其新增特点如OFDMA、1024QAM技术、资源单位（Resource Unit）等。百佳泰为Wi-Fi联盟指定实验室，早已跟紧脚步，率先提供Wi-Fi 6相关测试，特别也在此撰文分享相关验证重点。
关于Wi-Fi 6与Wi-Fi 5的差异，我们可先从下图比较表来简单快速了解，并针对关键差异于稍后说明。
| Item | Wi-Fi 5（802.11ac） | Wi-Fi 6（802.11ax） |
| 使用频段 | 5GHz | 2.4GHz , 5GHz |
| 多任务存取技术 | TDMA | OFDMA |
| 子载波间距 | 312.5KHz | 78.125KHz |
| 调制编码方案(MCS) | 0~9（256QAM） | 0~11（1024QAM） |
| 空间串流
(Spatial Stream, SS 传输时天线使用数量) |
4SS | 8SS（Max） |
| 最高理论传输速度 | 866Mbps（1SS, BW160MHz）,
最高3.46Gbps（4SS, BW160MHz） *BW Bandwidth传输带宽 |
1.2Gbps（1SS, BW160MHz）,
最高9.6Gbps（8SS, BW160MHz） *BW Bandwidth传输带宽 |
使用频段
Wi-Fi 6与Wi-Fi 5不同，Wi-Fi 6同时支持2.4GHz与5GHz频带。所以Wi-Fi 6进行测试需测试两个频带，所以设计者在开发过程中，需考虑到测试项目增加会使开发时程变长。
多任务存取技术
TDMA模式：
左图TDMA工作模式，将一个数据分切在多个子载波内，同一时间内，让一个用户使用全部的子载波，直到下一个时间区段才换另外一个用户进行数据传输。
在说明OFDMA模式之前，必须先说明一个Wi-Fi 6新增加的资源叫做资源单位（Resource Unit，RU）。
Wi-Fi 6导入OFDMA资源单位，目的是能在人潮众多的情况下，同一时间支持更多使用者。例如带宽20MHz时可以有9个RU26（9个使用者）或者1个RU242（1个使用者），搭配不同的带宽，RU资源单位大小与数量也会变换，一些基本的RU组合可以参考下表。
| RU Type | Channel Bandwidth | |||
| 20MHz | 40MHz | 80MHz | 160MHz/
80+80MHz |
|
| User Quantity | ||||
| RU-26 | 9 | 18 | 37 | 74 |
| RU-52 | 4 | 8 | 16 | 32 |
| RU-106 | 2 | 4 | 8 | 16 |
| RU-242 | 1 | 2 | 4 | 8 |
| RU-484 | N/A | 1 | 2 | 4 |
| RU-966 | N/A | N/A | 1 | 2 |
| 2 x RU-966 | N/A | N/A | N/A | 1 |
Wi-Fi 6 RU有不同的大小，对应到不同带宽会有不同的RU资源单位数量。而不同大小的RU资源单位可于限制带宽内调整RU大小；例如RU26两组可改为RU52一组，请参考下图40MHz带宽基本架构：
例1：40MHz带宽内，全部排满有18个RU26，也代表可同时服务18个使用者。
例2：40MHz带宽内，可变换为数个不同大小的RU，下图代表可服务6个使用者。
回到多任务存取技术说明图，右图OFDMA工作模式，如同OFDM将高速讯号分切进各个子载波，子载波的数量是可以增加或减少，不同数量的子载波用资源单位RU整合分类，并且在同时间内，将不同的资源单位RU分配给不同的用户，达到同时间服务更多用户的目的。资源单位RU可弹性重设大小，大资源单位RU可提高用户传输速度使其加快完成数据传输；而小资源单位RU可在有限的带宽内提供更多的用户，在用户密集的场所可有效减少讯号传不出去的用户感受，此资源单位RU的特性是Wi-Fi 6的一大特点。
子载波间距
最小数据承载的载波，Wi-Fi 6将子载波间距从312.5KHz缩小为78.125kHz，增加了子载波可用数量，而 256个子载波组成一个最小的RU26资源单位，Wi-Fi 6传输时，会因应用户数量与传输数据大小，灵活调整子载波数量的多寡，可有效降低用户传输数据的壅塞感。
调制编码方案（MCS）
802.11ax导入1024-QAM更高阶数的调变，并增加MCS 10、11（Modulation and Coding Schemes），从802.11ac 256-QAM的最小符元8bits提高为10bits，故其速度可以提升25%。
下图为IQ星座图，可得知1024QAM传输能量振幅越大、间隔更小，故对振荡频率、时间误差等因素要求更精确，对解调的EVM要求更高。
Wi-Fi 6 实测评比
我们拿市场主流品牌Intel的AX200无线网络卡做测试，此卡支持Wi-Fi 6并且向下兼容其他Wi-Fi标准，有两个天线接头可安装两支天线。AX200无线网络卡透过PCIe转接卡安装于计算机主机PCIE插槽上做测试。测试在电波隔离室（Shielding room）内进行，内部墙壁、天花板与地板铺满吸波材来达到隔离室外干扰源，让室内的我们量测到真正的产品信号质量。测试的量测设备为Rohde & Schwarz（罗德史瓦兹）的CMW500，CMW500为Wi-Fi、Bluetooth、LTE等主流无线技术的综合测试仪器，透过Wi-Fi信令模式功能与AX200无线网络卡进行数据传输与测试。
测试架构如下图：
测试条件：
Channel 挑选中间频带2.4GHz Channel 6、5GHz Channel 100做为代表，而Data Rate挑选最低速MCS0与最高速MCS11两种搭配，因为MCS0是所有Wi-Fi最基础的传输速度，MCS11则是使用Wi-Fi 6最新的1024QAM技术，所以有确认的必要性。
| TX 测试项目 | RX测试项目 |
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TX 测试项目
- Burst Power (dBm)：
Burst Power即为Wi-Fi模块输出端的功率，功率越大，传输状况越佳。从以上Burst Power发现不同MCS (Data Rate)的Power很稳定，但在不同的RU大小会有不同的变化，小RU的Power会较低；而大RU的Power会较高。
当使用小RU的Power设计产品，后续进行法规认证可能因为大RU使Power升高，而可能产生法规认证不符规格的风险，设计时建议将大与小RU的Power值进行确认是否符合设计需求。
Burst Power是可以调整的，透过常见的功率放大器(PA)及内部增益自动控制(Automatic Gain Control)，Power的调整会使电源消耗会随着变化。产品如果电池容量有限制或者对于消耗电量有较严苛要求，可透过软件或硬件电路进行Power调整，例如降低一些Power性能，换取电源消耗降低，开发者可与模块或芯片供货商讨论，从中取得平衡设计。
- EVM (dB)：
EVM误差向量幅度，信号质量与解调越好，EVM会越低，规格需小于35dB。从EVM测试结果得出，MCS11易发生超出规格状况，此现象可能因为MCS11是使用1024QAM而对振荡频率要求较高而超出规格，而较低速的MCS0则是非常稳定。
- Center Frequency Error (Hz)：
Center Frequency Error指的是发射端的载波中心频率误差，规格需小于±100KHz，从测试结果得出，在高低MCS与不同大小RU allocation皆符合规格，Wi-Fi Channel频率与本地振荡器误差皆可能造成Center Frequency Error变化，如果Center Frequency Error不符合规格，有可检查硬件的振荡器与软韧体可调频率的设定，并且可与WLAN供货商讨论设计方式。
- Symbol Clock Error (ppm)：
Center Frequency Error数值会被发射端的振荡器误差影响，其规格需小于±20ppm，从Symbol Clock Error测试结果得出数据稳定符合规格，代表选择的振荡器的精度足够稳定。
- Timing Error (us)：
AP端传输信号给STA端(客户端)，STA端需在时间内回复，时间规格为±400ns以内。因为每个开放给用户使用传输数据的时间是被限制的，客户端若不在时间内回传，需等待至下次AP端讯号询问才能传输，若是发生多次无回传，客户端会感受到传输速度下降。
从Timing Error测试结果得出数据稳定符合规格，代表用户传输速度较不容易产生延迟。
- Carrier Frequency Offset (Hz)：
Wi-Fi 6因为子载波间距从的312.5kHz缩小为78.125kHz，故更要求STA端本地振荡器频率误差，规格为±350Hz以内，从Carrier Frequency Offset测试结果得出，在小的RU allocation容易超出规格。若本地振荡器频率偏移，会造成信号传输频率不同步或对其他频带用户造成干扰，故需量测此频率误差并预先做补偿以得到更为精确的频率。
RX 测试项目
- Sensitivity (dBm)：
Sensitivity为接收端灵敏度，灵敏度值越低，代表能接收到能量越低的信号。测试的MCS0规格为-82dBm、MCS11规格为-52dBm，代表此模块对于弱的Wi-Fi信号会有较佳的接收能力以及较远的传输距离。
优化Sensitivity的方式是降低产品内部的噪声（Noise），噪声一般分为辐射（radiation）与传导性（conductive），辐射噪声透过空气介质做传导，可用金属屏蔽做屏蔽阻绝辐射噪声。
而传导性噪声是透过电路板的零件与线路传导，可使用磁珠（Bead）、共模滤波器（CMC，Common mode choke）、电容等零件滤除噪声，以及电路板布局（Layout）做接地面与贯孔强化设计等。
综合以上说明，可以了解到在硬件设计上有诸多方式可避免恶化Sensitivity的设计，百佳泰除了标准Wi-Fi量测设备外，也具备噪声量测等相关经验，能与客户讨论与协助Wireless产品设计验证。
无线产品中，RF端系统最基本的组合主要为天线与RF电路模块，其整合的性能测试即为OTA；当产品发生问题需要厘清，可将系统中的天线与RF电路模块端分别独立进行测试，目的是隔离每个设计区块，让各个区块的问题不互相影响，即可厘清是那一个系统各区块是造成问题。
综合以上介绍，若将所有Channel , 2.4GHz/5GHz Band , Data Rate , Bandwidth等测试条件展开测试至少多达2000个测试项目，至少花费数个月测试时间，这样的测试时间是很难配合项目开发进度的；百佳泰以Intel AX200 WLAM Card测试结果为例，部分测试项目超出规格（EVM、Carrier Frequency Offset），客户可规划较有风险的测试项目进行优先量测，将测试时间缩短到2周内，大幅提高效率，并且较能配合产品项目开发时程。
随着近年Wi-Fi电子产品逐步导入Wi-Fi 6，可预见Wi-Fi 6能见度越高，其测试需求自然也会增加，开发者会需要更了解Wi-Fi 6技术与量测。百佳泰提供「无线测试与设计咨询服务」可协助客户订定合理有效的测试计划，并协助测试与除错，提高您的Wi-Fi 6或其它无线产品竞争力！