敲黑板：本文重點：

1、何為吞吐量

2、硬件影響要素

3、軟件影響要素

4、天線的影響要素

5、測試相關影響要素

01

何為Wi-Fi吞吐量

a)通俗的講，Wi-Fi吞吐量即Wi-Fi設備（AP/STA）在上行和下行鏈路上所支持的實際最大速率，屬于一種極限測試，也較貼近用戶實際使用場景，尤其在產品日趨無線化，有線網口設計逐漸淡出的今天，顯得尤為重要。本文提及的Wi-Fi吞吐量均為應用層的Wi-Fi吞吐量測試，適用于高數據傳輸的應用場景。

b) Wi-Fi吞吐量是一個較籠統的概念，在實際的測試中需要分模式，信道進行

如IEEE 802.11n HT40 mcs7 ch1, IEEE 802.11ac HT80 mcs9 ch36等。

注：MCS是Modulation and coding scheme，不同的數字代表不同的調制編碼方式，不同的調制方式又對應不同的速率，具體可以查看802.11n/ac的協議。

c) 根據Wi-Fi吞吐量的驗證目的（應用場景）不同，其方式也分為多種

1、比如驗證Wi-Fi吞吐拐點時，需通過衰減器設置不同衰減值；

2、比如驗證無線系統共存性能幾種典型場景：

1）驗證應用Wi-Fi+藍牙combo芯片的產品共存性能（驗證產品Wi-Fi與藍牙時隙分配及信道避讓機制，原理同4G與Wi-Fi共存），需開關該產品藍牙功能進行試驗；

2）單Wi-Fi設備測試吞吐時，外加藍牙設備，還可細分至藍牙只連接和數據傳輸兩種狀態；

3）Wi-Fi設備與Wi-Fi設備共存場景則是測試時外加其他Wi-Fi設備，該設備可工作在當前測試的同信道/相鄰信道，同樣可細分至只連接和數據傳輸兩種狀態；

3、比如驗證Wi-Fi驅動影響，在近距離時較明顯；

4、比如驗證天線性能，就需要區分不同的方向角度、距離。

5、比如驗證溫度對吞吐量影響。也可根據需要對上述類型進行各種排列組合。

d)如何判斷Wi-Fi吞吐量好不好

如果要精益求精，以在干凈穩定的環境下對比同種規格及模式的數據為基準。

一般說來，近距離零衰減下實測值需達到RF芯片理論值的一半以上，如理論速率150Mbps，最大測試值需在75Mbps以上；近距離加衰減下實測值跟Wi-Fi OTA的功率、靈敏度及天線性能相關，其性能好壞需以同等測試狀態下的數據進行對比來判定。

此外，設計選型時需考慮產品自身數據傳輸要求的應用場景，以及產品設計時使用通信接口的最大理論速率，不可盲目追求使用高規格速率的Wi-Fi方案，造成設計成本浪費，如802.11ac HT80 1T/R最高理論速率能達到433.3Mbps，但產品使用的是SDIO V2.0通信接口，其實是無法達到理論值的一半的。

硬件影響要素

02

硬件上對吞吐量的影響可從芯片選型，layout設計，RF指標調試以及模具結構上來區分開來，這里只能簡單概述。

a)芯片選型---選擇適合產品應用的芯片

跟吞吐量相關的參數有PHY layer data rate，support interface，typical conducted Tx power，typical EVM等等，此外，還需衡量芯片抗丟包的能力。物理層理論速率及所支持通信接口類型會直接決定以此芯片設計出來產品的吞吐量，功率決定傳輸距離，EVM決定信號調制質量。

b)Layout設計 （此處不做詳細介紹）

這里主要集中在利用SI9000（或其他工具）選參考層，微帶線50ohm的長短，走線的彎拐及阻抗控制，多路Wi-Fi信號的隔離，Wi-Fi部分電源的處理，以及干擾器件的布局，熱設計，屏蔽設計等這些會影響到Wi-Fi射頻指標。

c)傳導RF指標調試

1.發射功率，功率可以根據產品實際應用在設計上進行調整，功率大小跟傳輸距離的遠近有直接關系。

2.這里還需要重點關注EVM

它衡量的是解調出來的信號對應的調制方式理想星座圖位置的偏移程度，EVM過差會導致符號錯誤，數據無法被確認接收，惡化為出錯率，造成丟包。

3.靈敏度

衡量設備的抗丟包能力，主要跟芯片能力以及layout布局相關，也可以通過屏蔽措施處理優化性能，需注意傳導的驗證方式只能部分反映產品抗干擾能力，Wi-Fi OTA的靈敏度測試才是較全面的驗證。

d)模具結構的設計

主要關注點在預留給天線設計的空間、天線的裝配，以及整機結構的外觀材質是否會影響無線信號傳輸。

e)手工焊接的測試板卡

測試板卡如果芯片或者模組，以及Ipex端子是手工焊接的，也會影響到吞吐量性能。

f）天線的焊接

如果采用焊接式天線，其焊接至PCBA天線饋點處的同軸線芯線裸露在外也會影響到吞吐量；如果是金屬貼片或者插件式天線，其上錫多少以及天線貼裝的平整度同樣會對吞吐量有影響。

軟件影響要素

硬件工程師通常更多是關注EMC中的Wi-Fi雜散測試以及Wi-Fi傳導指標，不太清楚軟件工程師到底做了哪些修改，有時候如果軟件工程師若沒仔細核對代碼，也會不清楚不同軟件版本差異，因為中間還會涉及到芯片原廠是否有在底層做優化，結合實際經驗，班妹建議應從如下方面注意：

a) 測試時設備是否被正確升級

有時如果軟件包殘缺或者損壞，升級后只能支持到部分模式和速率

b)驅動版本是否正確

建議每一次驅動更新都需驗證吞吐量。

c)在驅動正確情況下， OS升級，是否有將優化性能的補丁打入

天線的影響要素

04

這里主要針對PCBA板卡 RF性能達標，模具確定后，整機的吞吐量驗證。

天線是無源器件，主要影響OTA功率以及靈敏度，覆蓋范圍以及距離，而OTA則是分析解決吞吐量問題的重要手段，通常我們主要是針對如下參數衡量天線（以下參數不考慮實驗室誤差，實際天線設計性能好壞也會影響吞吐量性能）：

a)VSWR

衡量在天線饋點處輸入信號的反射程度。這個值好不代表天線性能好，但是值不好，代表PCBA端輸入到天線饋點處的能量被反射較多，相對駐波好的天線，能被用來輻射的功率已經減少較多。

b)效率

天線輻射出去的功率與輸入到天線饋點處的功率之比，該指標好壞會直接影響Wi-Fi OTA功率（TRP）以及靈敏度（TIS）性能。

c)增益

表示輸入同等功率時，在空間方向上的某個位置與理想點源天線在此處的功率比值，而OTA的無源數據通常為單個頻率（信道）在球面的最大增益值，主要跟傳輸距離有關。

d) TRP/TIS

這兩個綜合性指標是通過對自由空間（可理解為OTA實驗室環境）整個輻射球面求積分再取平均值所得，能直觀（PCBA硬件+模具+天線的OTA性能）反映產品的Wi-Fi性能。

TRP/TIS測試與預期相差較多時，需要注意Wi-Fi是否進入低功耗模式，對使用電池供電的產品，測試時也需要檢查其電量是否充足；此外TRP需關注ACK與non-ACK模式，而TIS一直都是OTA中的重點與難點，畢竟傳導只能反映部分干擾情況，另外，軟件因素也會對TIS有影響。

TRP/TIS可以作為Wi-Fi吞吐分析的重要手段。

e)方向圖

用來定性評估產品在空間的輻射覆蓋范圍，其測試數據通常也是按照頻率（信道）來區分，每個頻率都有H, E1，E2三個面，從而表征天線整個球面的信號覆蓋情況。Wi-Fi產品在較遠距離（距離較近時方向圖無法表征）實際使用時，通過在多角度測試吞吐量來實際驗證產品的無線信號覆蓋范圍。

f)隔離度

隔離度衡量的是Wi-Fi多路天線的隔離程度，及天線間互耦情況，好的隔離度能減少天線間互耦，具備較好的方向圖，從而整機具備較好的無線信號覆蓋。

05

測試相關影響要素

測試時需注意以下細節

a) 測試環境的選擇（這是吞吐量測試的痛點）

1、屏蔽暗室

研發階段的分析驗證建議在屏蔽暗室進行，以屏蔽多種無線信號的影響，尤其是Wi-Fi同頻及鄰頻信號影響引起的信道擁塞及當前環境下理論速率的降低；可加衰減器模擬實際距離（不考慮多徑、信號衰落影響），但此“距離的模擬”是建立在輔助測試Wi-Fi設備（AP/STA）的天線增益為“XXdBi”的前提下的，其實際意義多大，需實驗者自己考慮，在同一場地的測試數據作為產品性能分析的數據庫是沒有問題的。

2、實際環境

在實際網絡或者地下停車場的Wi-Fi吞吐量驗證個人認為只能作為實驗室驗證完成后的實地輔助驗證，已知的4G，藍牙、Wi-Fi信號甚至某些無線信號倍頻的干擾，以及建筑物、人員走動、車輛移動等都有較大影響。

b)路由器選擇

測試路由器所支持的模式及速率要高于受試設備，如設備為802.11n-HT40 2T/R，最高理論速率300Mbps，最好不要選用最大只能支持到300Mbps的路由器。至少要選802.11n-HT40 3T/R 450Mbps的路由器。

c) 測試APK的選擇

常見的有Ix chariot以及Iperf。用Ixchariot時腳本建議選擇high performance throughput script，在使用Iperf建議時間設置在60s，盡量減少測試偶然性。

d)輔助測試電腦OS的影響

Windows 7和Windows 10會對結果有較大影響。

e)路由器設置

測試時需設置切換路由器的模式，帶寬，信道，所以要事先了解受試設備的規格

f)受試設備與路由器相對位置及距離

每隔15°或者30°測試一次，測試距離根據自己產品的應用特性選擇。

g)受試設備的擺放位置

模擬用戶正常使用，盡可能高些，與路由器處于同一水平面；也可自行設置極限位置測試。

吞吐量測試過于費時費力，且環境影響較大，班妹建議還是在屏蔽環境中使用自動化測試較為節省時間，同時數據的一致性也好。