Wi-Fi 6噪声抑制解决方案

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Wi-Fi 6(原称:IEEE 802.11.ax)即第六代无线网络技术,是Wi-Fi标准的名称。是Wi-Fi联盟创建于IEEE 802.11标准的无线局域网技术。Wi-Fi 6主要使用了OFDMA、MU-MIMO等技术,MU-MIMO(多用户多入多出)技术允许路由器同时与多个设备通信,而不是依次进行通信。MU-MIMO允许路由器一次与四个设备通信,Wi-Fi 6将允许与多达8个设备通信,最高速率可达9.6Gbps。

Wi-Fi® 6即便在拥挤的环境中也可使用,因此,需求日益增长。电气和电子工程师协会 (IEEE) 为Wi-Fi 6设立了标准的IEEE 802.11ax。预计它将用于极端拥挤地点(例如车站和机场)的公共Wi-Fi 。得益于调制 (1024QAM) 和可有效地将数据包分配给多个用户的正交频分多址接入 (OFDMA) 技术,Wi-Fi 6提高了最大传输速度。然而,调制 (1024QAM) 对噪声的影响很小,与传统标准相比,噪声抑制措施的重要性可能会增加。

Wi-Fi时间线

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WI-FI标准

检查EVM允许值

Wi-Fi 6的噪声问题可能是传输和接收特性恶化造成的。

EVM是指示传输特性的参数。它的设计使EVM在标准方面保持在-35dB以下。人们认为,环境噪声会导致EVM值降低。Murata使用Wi-Fi 6模块进行了EVM允许值示意图(下图)中所示的测量,查看1024QAM通信中可接受的EVM衰减程度。

EVM允许值图

EVM允许值图

查看EVM允许值的结果

下图(下方图1)是PER对比EVM的测量结果。Murata发现,如果符合通信质量的标准时1024QAM低于10%(误包率),则EVM必须低于-29dBm。

第二个示意图(下方图2)显示了目前EVM和传输波形之间S/N比的关系。Murata发现,如果1024QAM的S/N比恶化5dB,即使设计符合EVM -35dBm(合格值),通信也很困难。

实施噪声抑制措施的必要性有所增加,因为与64QAM的要求裕度为12dB相比,该情况更为恶劣。考虑的噪声可能包括蓝牙®模块信号、高速I/F信号和直流-直流转换器噪声。

PER对比EVM的测量结果

图1

EVM和传输波形之间SN比的关系

图2

预期的噪声问题和措施 - 1

5GHz频段噪声进入

Wi-Fi 6兼容2.4GHz和5GHz频段,但当0.1GHz至1GHz范围内的噪声(直流-直流转换器开关噪声等)施加到2.4GHz频段前端时,就会出现干扰5GHz频段的三阶互调失真(下方图3)。

如果通过电源线路等传输到5GHz频段前端,则会发生通信干扰。

使用基座装置时,原因可能是与使用2.4GHz频带Wi-Fi的设备通信。对于无线装置,原因可能是与蓝牙同时使用。

三阶互调失真对5GHz频段的干扰示例

图3:三阶互调失真对5GHz频段的干扰示例

应用支持5GHz频段的噪声滤波器的措施
应用支持5GHz频段的噪声滤波器,防止噪声进入5GHz频段。Murata BLF03VK是一款噪声滤波器,设计用于有效消除5GHz频段的噪声。

将BLF03VK系列插入电源线路(下方图4)可防止三阶互调失真进入5GHz频段前端。

BLF03VK系列插入电源线路

图4

预期的噪声问题和措施 - 2

干扰高速接口Wi-Fi的噪声

配备高速接口也会导致接收灵敏度下降。

随着Wi-Fi通信速度的加快,内部数据传输接口的速度也将加快,干扰Wi-Fi信号的频率也将得到处理。因此,PCI Express信号辐射,2.4GHz频段Wi-Fi接收灵敏度降低。

另外,由于USB Type-C连接器广受欢迎,支持USB 3.1的工作取得了进展,由于USB 3.1的信号频率接近2.4GHz频段,因此一些示例导致Wi-Fi接收灵敏度下降。

示例:PCI EXPRESS信号影响Wi-Fi灵敏度

PCI EXPRESS信号影响Wi-Fi灵敏度

将噪声滤波器插入不影响信号波形的接口信号线上

在接口信号线路上插入噪声滤波器,消除干扰高速接口Wi-Fi的噪声。然而,由于这些接口使用高速信号,因此用户需要选择不影响信号波形的接口。

原则上,共模扼流线圈/共模噪声滤波器 (CMCC) 不影响差分信号。但由于实际产品在某种程度上存在差模阻抗,因此用户需要选择适用的部件。

示例:来自高速接口的辐射噪声

示例:来自高速接口的辐射噪声

结论

•Wi-Fi 6采用的1024QAM调制方法很容易受到噪声的影响。
•由于Wi-Fi 6是具有2.4GHz和5GHz频段的双频段结构,加上2.4GHz频段发生的三阶互调失真,因此导致5GHz频段的接收灵敏度下降。采取的措施是将BLF03VK系列插入电源线路。
•如果安装高速接口,则Wi-Fi灵敏度会降低。采取的措施是使用共模扼流线圈/共模噪声滤波器,其支持高速接口信号线上的高速信号。

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