泰芯AH性能测试方法

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1 概述

本文介绍了在有测试仪器或者没有测试仪器的情况下，如何测试方案板上AH模块的Tx/Rx性能是否正常。测试的结果可以做为方案板的性能改善的依据。

2 测试准备

2.1 串口设置

串口配置按照下图进行。

图2-1 串口参数配置

另外，请注意串口工具中选中新行模式，否则无法输入AT命令。

测验是否串口正常方法，输入at+，会打印如下图所示：

图2-2 输入at+的回显

如果没有这个打印，说明串口输入不对，需要联系我司FAE。

2.2 串口命令介绍

1. 进入/退出测试模式

at+test_start=1 或 0

进入测试模式后，默认是做rx模式；

此命令掉电不保存；

1. 设置中心频点

at+lo_freq=908000

单位是Khz，908000表示908M，921500表示921.5M；

此命令掉电不保存；

1. 设置带宽

at+bss_bw=8 或 4 或 2 或 1

可以支持的4种带宽是8M、4M、2M、1M，建议设置值跟方案实际情况保持一致；

此命令掉电保存，注意修改后注意还原；

1. 设置进入/退出Tx模式

at+tx_start=1 或 0

此命令掉电不保存；

1. 设置MAC地址

at+mac_addr=0

进入测试模式做Rx测试需要将mac_addr设置为0；

此命令掉电不保存；

1. at+tx_mcs=255 或 0~7 的任何一个值

默认的情况下tx_mcs=255，表示根据信道情况自动切换mcs；设置成0~7 的任何一个值表示固定成这个mcs；

在测试模式下255会用mcs7发送，做Tx/Rx测试时建议设置mcs=1，即固定为1，避免mcs7在Rx性能不好的时候解不出来导致测试结果不对；

此命令在V1.x SDK会掉电保存，注意在测试完成后将mcs还原成255，避免实际使用中固定成mcs1，固定成mcs1会影响实际使用；此命令在V2.x SDK不会掉电保存；

1. 设置Channel list

at+chan_list=9080，9160，9240

此命令为设置要使用的channel列表，单位为100Khz，9080表示908M；根据方案实际情况设置；

此命令配置结果会掉电保存，注意测试后还原成原来的值；

1. 启动背景噪声扫描

at+acs_start=1

此命令启动背景噪声自动扫描，可以看到各个channel背景噪声（bgr，backgroundrssi）的最小值（min），平均值（avg），最大值（max）；

此命令掉电不保存；

3 测试项目

3.1 基于仪器进行的测试项

3.1.1 Tx线缆单音测试

• • • 1. at+test_start=1 //进入测试模式
      2. at+lo_freq=915000 //这里以915M举例，建议覆盖工作频段的上下限
      3. at+tx_start=1 //使能tx
      4. at+tx_type=S //S表示single tone，默认应该发出-500kHz的信号，N表示Normal（调制信号）
      5. at+tx_cont=1 //连续发送，注意如果要修改Tx的参数，需要先退出连续发送

注意上面的测试命令，发出的是相对载波频率有一定频率偏移的单音，如果想测试载波频率，可以用下面的测试命令序列：

• • • 1. at+test_start=1
      2. at+lo_freq=915000
      3. at+tx_cw=1 //打开连续载波模式
      4. at+tx_start=1

3.1.2 Tx线缆调制信号测试

图3-1 调制型号测试（频谱仪为N9020，带AH license）

测试命令：

• • • 1. at+test_start=1 //进入测试模式
      2. at+bss_bw=8 //设置bss_bw，默认为8M，也可以改为2/4M；
      3. at+lo_freq=915000 //这里以915M举例，建议覆盖工作频段的上下限
      4. at+tx_pwr_super=1 //将superpwr使能，在mcs0时可以输出25dbm，在mcs7时可以输出20dbm
      5. at+tx_mcs=0 //配置tx-mcs，一般可以测试mcs0和mcs7
      6. at+tx_start=1 //使能tx

频谱仪操作

• • • 1. 按mode选择wlan
      2. 按input，补偿-31db（因为要接30db衰减器，和大约1db线损）
      3. 按mode setup选择11ah子模式
      4. 修改freq center与DUT的lo_freq一致
      5. 选择测试项目为modulation analysis，在measure setup/advance里面设置search time为50ms（默认值太小，锁定不到，星座图会闪）

注意事项，

• • • 1. 频谱仪一定要连衰减器（30db），否则会烧坏仪器
      2. 注意观察打印，看芯片温度是否比较高，如果比较高说明散热差；

3.1.3 Rx线缆灵敏度测试

测试命令

• • • 1. at+test_start=1 //进入测试模式
      2. at+bss_bw=8 //设置bss_bw，默认为8M，也可以改为2/4M；
      3. at+lo_freq=908000 //这里以908M举例，不能只测试一个点，需要覆盖工作频段所有信道
      4. at+tx_start=0 //关掉tx测试模式，默认是关的

信号源操作（信号源为E4438C，带AH license）

• • • 1. PC通过网线连接到信号源，在信号源的utility选项中查看信号源的IP地址，通过wlan软件连接到信号源；
      2. 加载ah的配置文件，可以联系泰芯FAE获取；
      3. 修改发包间隔不小于1ms，设置频点，发射功率（先设置为-40dbm），bw，mcs等参数，download到信号源；
      4. 观察到DUT收包成功后，记录当前的收包个数，做为每个周期的信号源的发包数；
      5. 按local按键解除信号源的remote模式，调试输出功率，查看输出功率小到多少时，收对的包减到信号源发包数的90%（由于出错和漏包），观察rssi和evm；通常8M mcs7的灵敏度在-81dbm左右，8M mcs0可以到-95dbm；如果实测值跟预期值相差比较大，需要查原因；
      6. 修改测试频点，覆盖工作频段所有信道；

3.1.4 Rx空口灵敏度测试

将DUT（带天线）放到屏蔽箱，信号源也通过线缆接到内置于屏蔽箱的另一根天线，用灵敏度测试的方法看工作频段的各个频点的灵敏度是否有异常。注意DUT的天线跟实际使用情况应该一致，测试结果才比较接近正常使用的情况。

3.1.5 用测试盒替代仪器进行测试

如果没有仪器，可以用AH测试盒替代仪器，进行线缆或者空口的性能测试，具体方法可以参考测试盒的使用说明，以及前面几个基于仪器的测试项；

也可以把测试盒当作一个golden的设备，直接用串口来操作进行Tx-Rx对测（下面章节有介绍）。

注意测试盒内部加了约48db的衰减（文档和盒子上的标注可能不太统一，实际是约48db）。

3.2 不基于仪器的测试项

3.2.1 Tx-Rx对测

在没有AH专用测试仪器的情况下，为了方便方案板的测试，排查Tx和Rx性能不好的问题，可以考虑用两个方案板Tx-Rx对测的方式。

建议测试Tx方的时候确保Rx方是ok的，反过来也是。

如果Tx-Rx方通过射频线缆连接，建议中间串50db左右的衰减器，如果不接衰减器，接收的能量会太大导致测试不准确；如果Tx-Rx方都接天线，建议两个样机间隔1米以上，避免太近导致接收能量太大。

Tx方测试命令序列如下：

• • • • 1. at+test_start=1 //进入测试模式
        2. at+lo_freq=908000 //这里以908M举例，以实际AH模块的支持频点为准
        3. at+bss_bw=8 //这里以带宽8M距离，以方案的实际使用带宽为准
        4. at+mac_addr=0 //将mac地址清0
        5. at+tx_start=1 //使能tx，进入tx模式
        6. at+tx_mcs=1 //设置mcs=1

Rx方测试命令序列如下：

• • • • 1. at+test_start=1 //进入测试模式
        2. at+lo_freq=908000 //这里以908M举例，以实际模块的支持频点为准
        3. at+bss_bw=8 //这里以带宽8M举例，以方案的实际使用带宽为准
        4. at+mac_addr=0 //将mac地址清0

结果分析：

(1)如果Tx-Rx两方的接收和发送都正常，打印如图3-2a和3-2b所示。

图3-2a Tx-Rx都正常时的Tx方的打印

图3-2b Tx-Rx都正常时的Rx方的打印

1. 如果Rx方的收包数量很少，可能是Tx方的发送不正常；
2. 如果Rx方的收包是正常的，但是Tx方收到的应答包很少，说明Rx方的发送可能有问题；
3. 如果一方的发送能够确认是没问题的，但是对方的rssi和evm都不好，可能是这一方的接收性能有问题；

3.2.2 灵敏度测试

可以用Tx-Rx对测的方法来测试接收方的灵敏度，需要借助测试盒，可变衰减器和屏蔽箱（如果没有屏蔽箱，就会遇到干扰导致灵敏度测试不准；如果没有可变衰减器，可以调整测试盒的发送功率）。

测试灵敏度的时候，先让测试盒做Tx（放屏蔽箱外），DUT做Rx（放屏蔽箱内）。先让DUT的RSSI在-40dbm左右，记录一个打印周期的收包数（正常情况下应该全是对的），然后增加衰减器，看看RSSI小到多少时，收对的包（收到的包-收错的包）减到刚才信号大时记录收包数的90%，观察rssi和evm（不需要关注测试盒的PER，这个是DUT没回ACK导致的）。图3-3是AH模块的线缆灵敏度测试值。

对于样机，可以考虑直接测试空口的灵敏度。测试盒通过线缆接到屏蔽箱，然后箱体内部接天线把测试盒的信号辐射给DUT。空口灵敏度的情况会通常会比线缆灵敏度恶化几个db，如果恶化太多建议排查问题，优化硬件设计。建议所有备选的信道都测试。

图3-3 AH模块的线缆灵敏度测试值

如果没有可调衰减器，可以通过调整测试盒内部的Tx功率档位来调小发送信号，实现衰减的目的。通过at+tx_pwr_max=5或4或3粗调（第4档比第5档小15db，第3档比第4档小15db），再通过at+txpower=6~20细调（step=1，对5/4/3档都有效）。如果信号还不够小，可以再加个固定衰减。

同时，也可以关注样机天线的频率特性，就是测试盒的默认发送功率（tx_pwr_max=5，at+txpower=20）来发包，遍历所有备选信道，看样机的各个信道的RSSI一致性如何。如果一致性不好，有些频点RSSI偏小较多，可能会导致通信异常。

3.2.3 背景噪声扫描

可以通过at+acs_start=1命令来扫描方案板emi带来的背景噪声bgr。

通常是接天线进行bgr的扫描，因为天线可以收到方案板的emi噪声，射频线缆会屏蔽emi噪声，导致结果比天线要好很多。

测试时尽量远离板外干扰源，例如基站的干扰，和别的板子的干扰，如果有屏蔽箱就比较好。

输入at+acs_start=1，可以看到串口回显为如图2-5所示。

Channel list中所有的频点会进行全部扫描，每个频点的扫描次数决定于带宽，例如8M带宽会扫描8次，4M带宽会扫描4M等；

Bgr扫描结果可以看到min / avg / max几列，建议重点关注avg，其次是max；

通常8M带宽下，bgr-avg在<-90算是比较ok，如果>-90建议考虑整改硬件的EMI；4M的情况要在8M上-3db来看，即bgr-avg在<-93算是比较ok，如果>-93建议考虑整改；2M的情况要在8M上-6db来看，即bgr-avg在<-96算是比较ok，如果>-96建议考虑整改；1M的情况要在8M上-9db来看，即bgr-avg在<-99算是比较ok，如果>-99建议考虑整改。

图3-4 acs的扫描结果

举例说明一个EMI导致不好的方案板情况：屏幕机在点亮屏幕时和熄灭屏幕时的扫频结果相差很大，如图3-5a和图3-5b所示。

图3-5a 屏幕点亮的扫频情况

图3-5b 屏幕熄灭的扫频情况

这个case里面，开关屏幕时bgr-avg的值差别不太大，但是bgr-max的值相差很多，接近15db，实际用仪器测试板子的Rx灵敏度也是差15db，跟bgr-max的差别基本吻合。

所以这个case要建议查找点亮屏幕时的EMI源头以及如何规避。

3.2.4 各个信道实测

在屏蔽箱内测试背景噪声，是利用AH的测试模式进行的。测试模式下可能还不够接近方案真实的底噪情况，因为跟主控的接口没有完全动起来，主控那边可能也有些EMI会在真正的方案运行中才出来，所以可以考虑在实际的方案下，遍历各个信道进行测试，看每个信道运行的情况是否正常。由于这个测试不好在屏蔽环境测试，要先确认环境没有明显的干扰。

大概的测试思路是，拉一个方案需要的距离，可以不用特别极限，但是要足够远，信号不强了，例如rssi-70dbm左右，看每个信道的通信情况，可以用画面的流畅度，或者应用层统计的丢包率，评估每个信道是否能正常工作。如果发现有的信道正常，有的信道明显卡顿，可以做进一步分析，判断是外部环境噪声干扰导致的，还是板级噪声EMI导致的。如果是板级EMI导致的，可以看是否好消除。如果好消除尽量消除，使得可用的信道尽可能多；如果不好消除，可以考虑把这个信道从chan_list中删掉（注意AP和STA的chan_list要保持一致，同步删除坏信道）。

下面介绍正常方案中手动切信道，实现遍历信道测试的方法。通过下面几个AT+命令：

1. at+cs_en=0：关掉自动切频，避免影响手动切频的测试结果；
2. at+cs_num=xxx：手动设置切频的频点，以700M为基点，如果要设置频点为906，就是=206，如果设置922，就是=222；步进1Mhz（因为协议定义的bit数只8bit，所以只能表示1M步进）；设置CS_NUM后，AP会和STA沟通在CS_CNT后一起切到CS_NUM对应的频点；
3. at+cs_cnt=10：手动设置切频的倒计时beacon周期数（默认10即可），设置在10个beacon周期后AP和STA同步执行切频，可以保持连线；

这几个命令都在AP端设置；都设置完后，过一会打印就可以看到切频成功了，再观察图像是否卡顿即可。