Wi-Fi 6E測試方法研究

趙 越，楊駿騰

（國家無線電監測中心檢測中心，北京 100043）

0 引言

2018年，Wi-Fi聯盟宣布以Wi-Fi 6代表支持802.11 ax技術的設備。Wi-Fi 6E（E代表Extended） 作為Wi-Fi6的擴展，其最重要的特性是增加了6GHz頻段（5.925 GHz-7.125 GHz），使得Wi-Fi設備可以在2.4 GHz、5 GHz、6 GHz三個頻段同時工作。

1 設備類型

2020年底，美國FCC發布了Wi-Fi 6E的測試指南[1，2]，對設備的分類、測試項目及測試方法作出了規定。根據規劃，第一階段僅開放室內低功率設備，第二階段開放具有AFC（Automat e d Frequency Coordination）功能的標準功率設備。

1.1 頻段劃分

U-NII5（5.925 GHz-6.425 GHz）：室內低功率設備+標準功率設備；U-NII6（6.425 GHz- 6.525 GHz）：室內低功率設備；U-NI I 7（6.525GHz-6.875 GHz）：室內低功率設備+標準功率設備U-NII8（6.875 GHz-7.125 GHz）：室內低功率設備。

1.2 室內低功率設備

這類設備必須支持競爭式協議（CBP），傳輸之前先監聽將要占用的信道，確認信道處于空閑狀態后才可以使用。室內低功率設備主要有以下幾種：低功率室內AP（Access Point）、受控于低功率室內AP的Wi-Fi擴展器以及室內使用的終端。

為了限制該類設備僅在室內使用，作出如下規定：一是設備必須內置集成天線，并且不能具有或使用耐候外殼；二是禁止在石油平臺、汽車、火車、船只和飛機上安裝低功率室內AP設備，飛行高度超過10 000英尺的大型飛機除外；三是必須通過電源線供電，而不是電池供電。

1.3 標準功率設備

標準功率設備由于其發射功率更高，因此有可能干擾該地區現有的6GHz頻段用戶，為了解決這一問題，FCC提出了自動頻率協調（AFC）。AFC包含現有6GHz頻段使用者的數據庫，包括地理位置、頻率、功率、天線覆蓋范圍等。標準功率設備發射信號之前，必須向AFC提交使用申請，并提供位置、頻率和功率等信息，AFC將根據規則決定是否批準其使用請求或提供替代方案。標準功率設備僅能工作于U-NII5和U-NII7頻段，且不能使用高增益定向天線，地平線以上30°角的EIRP要低于21dBm。

2 測試項目及測試方法

2.1 功率測試

功率測試包含最大輸出功率和最大功率譜密度兩個項目[3]。

2.1.1 被測設備(EUT)的配置

配置EUT，使其在最大功率狀態下連續發射（占空比≥98%）。如果無法實現連續發射，則通過頻譜儀的觸發功能來測試其最大功率。

2.1.2 測試流程

①設置RBW=1MHz；②設置VBW≥3MHz；③掃描點數≥2×span/RBW。（這確保了點到點的間距≤RBW/2，這樣窄帶信號不會在頻點之間丟失）；④掃描時間=自動掃描；⑤檢波器=平均值（rms）；⑥如果傳輸占空比<98%，則使用觸發功能，并確保僅在最大功率脈沖上觸發，如果EUT連續發射，則設置為“自由運行”；⑦跡線平均至少100次；⑧使用峰值搜索功能找到最大值并記錄，這個值就是在1MHz參考帶寬上的最大功率譜密度；⑨使用頻帶功率測量選件，對信號進行積分，得到最大輸出功率值。

2.2 帶寬測試

帶寬測試包含發射帶寬（EBW）和99%占用帶寬（OBW）兩個項目[3]。

2.2.1 發射帶寬（EBW）

①設置RBW=約1%的發射帶寬；②設置VBW>RBW；③檢波器=峰值檢波；④跡線模式=最大值保持；⑤測量比發射信號的最大值低26dB的最大寬度，將此值與頻譜分析儀的RBW設置進行比較，根據需要重新調整RBW并重復測量，直到RBW/EBW大約為1%。

2.2.2 99%占用帶寬（OBW）

①將中心頻率設置為EUT信道中心頻率；②將span設置為OBW的1.5倍至5倍；③將RBW設置為OBW的1%至5%；④設置VBW≥3×RBW；⑤使用99%功率帶寬測量功能得到占用帶寬的值。

2.3 雜散測試

雜散測試基于輻射測量[4]，測量結果與最大輻射方向相對應。測試流程：①將EUT放置在電波暗室中，測試平臺旋轉360°并找到EUT最大輻射方向；②測試天線的高度在離地1米到4米之間變化，以確定輻射的最大值；③天線的水平極化和垂直極化都要進行測量；④測試頻率低于1GHz時，設置為準峰值檢波，并以最大保持模式記錄讀數；⑤測試頻率高于1GHz時，設置為峰值和平均值檢波，并以最大保持模式記錄讀數，如果峰值讀數也符合平均值限值，則無須使用平均值檢波進行測量；⑥EUT的所有模式都應進行測量，并記錄最差情況。

2.4 頻譜發射模板測試

2.4.1 模板設置

在信道邊緣外1MHz處，功率譜密度必須下降20dB；在距信道中心一個信道帶寬處，功率譜密度必須下降28dB；在距離信道中心1.5倍信道帶寬處，功率譜密度必須下降40dB；在各個頻帶內，限值進行線性插值。

2.4.2 測試流程

一是將EUT連接到頻譜分析儀；二是測出發射帶寬（EBW）；三是使用頻譜模板測量功能，根據2.4.1設置模板；四是設置RBW=約1%的發射帶寬（EBW）；五是設置VBW≥3×RBW；六是掃描點數≥[2×span/RBW]；七是掃描時間設置為自動；八是檢波方式設置為RMS；九是跡線平均至少100次；十是使用峰值檢測功能測量最大值；十一是根據需要調整參考電平，使信號的峰值接觸到頻譜模板的頂部。

2.5 競爭式協議（CBP）測試

室內低功率設備必須檢測到至少-62dBm或更低的同信道射頻功率。一旦檢測到頻帶內的射頻功率等于或大于閾值（-62dBm），室內低功率設備必須關閉信號并遠離該信道。

2.5.1 測試連接圖

圖1 競爭式協議測試連接圖

2.5.2 測試方法

2.5.2.1 模擬現有工作信號

可選擇一個10MHz寬的加性高斯白噪聲（AWGN）信號來模擬現有工作信號。

2.5.2.2 測試次數

EUT信號的中心頻率?1可能在現有工作信號10MHz帶寬內，也可能在其外部。為確保EUT可靠地檢測到現有信號，檢測閾值測試應當重復多次，并將現有信號?c2調諧到EUT傳輸帶寬內的不同位置上。檢測閾值測試必須進行的次數如下：①BWEUT≤BWInc時，測試1次，調整現有信號使得?c1=?c2；②BWInc＜BWEUT≤2BWInc時，測試1次，現有信號包含在EUT的帶寬內；③2BWInc＜BWEUT≤4BWInc時，測試2次，現有信號位于EUT信道的下邊緣和上邊緣；④BWEUT＞4BWInc時，測試3次，現有信號位于EUT信道的下邊緣，中間和上邊緣。其中，BWEUT是EUT信號傳輸帶寬；BWInc是模擬現有信號（10MHz帶寬的AWGN信號）；?c1是EUT信號的中心頻率；?c2是模擬現有信號的中心頻率。

2.5.2.3 測試流程

①設置EUT的工作參數，包括功率、頻率、調制和帶寬；②將信號分析儀中心頻率設置為EUT標稱信道中心頻率，span設置為EUT占用帶寬的2倍至5倍，將EUT連接到信號分析儀2；③使用AWGN信號源，生成（但不要發射）10 MHz寬的信號，根據檢測閾值測試要求來確定信號的中心頻率；④將AWGN 信號功率設置為-82 dBm，并通過功分器連接到頻譜分析儀1和EUT上；⑤發射AWGN信號，并在信號分析儀1上驗證其特性；⑥查看信號分析儀2，以驗證是否檢測到AWGN信號以及EUT是否已停止發射，如果EUT繼續發射，則逐漸增加AWGN信號功率電平，直到EUT停止發射；⑦測試并記錄在EUT的天線端口處的AWGN信號電平，在該電平下EUT停止傳輸，重復該步驟至少10次，以驗證EUT能夠以90%（或更高）的成功率檢測到AWGN信號；⑧如果需要多次測試，則返回步驟③，選擇不同的中心頻率，重復該過程。

3 結束語

隨著物聯網等新興應用場景對于無線網絡的爆發式需求，各種新技術、新業務不斷涌現，這就要求無線電檢測技術人員不斷提高對新技術的敏感度，持續跟蹤研究國內外最新技術及測試標準。本文針對Wi-Fi 6E這項新技術展開了研究，重點分析了此類設備的分類原則，給出了功率、帶寬、雜散、頻譜模板等測試項目的檢測方法，重點研究了競爭式協議（CBP）的測試方法。