Murata Rauschunterdrückungsmaßnahmen für Wi-Fi 6
Die Nachfrage nach Wi-Fi® 6 steigt, da es auch in überfüllten Umgebungen zugänglich ist. Das Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) hat den IEEE 802.11ax-Standard für Wi-Fi 6 eingeführt. Es wird erwartet, dass das öffentliche Wi-Fi an extrem überfüllten Orten, wie z. B. Bahnhöfen und Flughäfen genutzt wird. Das Wi-Fi 6 bietet eine verbesserte maximale Übertragungsgeschwindigkeit durch Modulation (1024QAM) und OFDMA (Orthoorthogonal Frequency-Division Multiple Access, OFDMA), eine Technologie, die eine wirksame Zuordnung von Paketen an mehrere Benutzer ermöglicht. Die Modulation (1024QAM) zeigt jedoch bei der Rauschunterdrückung eine schwache Leistung und die Bedeutung von Rauschunterdrückungsmaßnahmen kann im Vergleich zu herkömmlichen Standards zunehmen.
Wi-Fi-Zeitplan
Änderung der Wi-Fi-Standards
Überprüfung des zulässigen EVM-Werts
Rauschprobleme für Wi-Fi 6 können durch die Verschlechterung der Übertragungs- und Empfangseigenschaften verursacht werden.
Das EVM ist ein Parameter, der die Übertragungseigenschaften anzeigt. Es ist so ausgelegt, dass das EVM in Bezug auf den Standard unter -35 dB bleibt. Es wird angenommen, dass das Umgebungsrauschen zu einer Verschlechterung des EVM-Werts führen kann. Murata führte Messungen mit einem Wi-Fi-6-Modul durch, die im Diagramm von zulässigen EVM-Werten (unten) angezeigt werden, um zu überprüfen, wie viel EVM-Verschlechterung in einer 1.024-QAM-Kommunikation akzeptabel ist.
Diagramm von zulässigen EVM-Werten
Überprüfung der Ergebnisse der zulässigen EVM-Werte
Das folgende Diagramm (Abbildung 1, unten) ist das Messergebnis von PER vs. EVM. Murata stellte fest, dass das EVM bei 1.024 QAM weniger als -29 dBm betragen muss, wenn der Standard, der die Kommunikationsqualität erfüllt, weniger als 10 % PER (Paket-Fehlerrate) beträgt.
Die Beziehung des SRV-Verhältnisses zwischen dem EVM und der Transmissionswellenform zu diesem Zeitpunkt ist im zweiten Diagramm angegeben (Abbildung 2, unten). Murata stellte fest, dass die Kommunikation schwierig wird, wenn sich das SRV-Verhältnis für 1.024 QAM um 5 dB verschlechtert, selbst wenn das Design einen Wert für ein EVM von -35 dBm erzielt, der die Anforderungen des Standards erfüllt.
Die Notwendigkeit zur Implementierung von Rauschunterdrückungsmaßnahmen erhöht sich, da die Bedingung härter ist als bei einer erforderlichen Marge von 12 dB in 64 QAM. Das zu berücksichtigende Rauschen kann BLUETOOTH®-Modulsignale, Hochgeschwindigkeits-Z/F-Signale und DC/DC-Wandlerrauschen umfassen.
Abbildung 1
Abbildung 2
Erwartete Rauschprobleme und Maßnahmen – 1
Eintreten von Rauschen ins 5-GHz-Band
Das Wi-Fi 6 ist mit den 2,4-GHz- und 5-GHz-Bändern kompatibel, aber wenn das Rauschen (Schaltrauschen des DC/DC-Wandlers usw.) im 0,1-GHz- bis 1-GHz-Bereich am Frontend des 2,4-GHz-Bandes angelegt wird, tritt eine Intermodulationsverzerrung der dritten Ordnung auf, die das 5-GHz-Band stört (Abbildung 3, unten).
Kommunikationsstörungen entstehen, wenn dies zum Frontend des 5-GHz-Bands über Stromleitungen usw. übertragen werden.
Bei der Verwendung einer Basiseinheit kann die Kommunikation mit Geräten, die ein 2,4-GHz-Band-WLAN verwenden, der Grund sein. Bei drahtlosen Geräten kann dies auf die gleichzeitige Verwendung mit Bluetooth zurückgeführt werden.
Abbildung 3
Beispiele für Störungen im 5-GHz-Band, die aufgrund der Intermodulationsverzerrung der dritten Ordnung auftreten
Maßnahmen zur Anwendung von Rauschfiltern, die das 5-GHz-Band unterstützen
Ein Rauschfilter, der das 5-GHz-Band unterstützt, wird angewendet, um das Eintreten von Rauschen in das 5-GHz-Band zu verhindern. Der BLF03VK von Murata ist ein Rauschfilter, der für die wirksame Rauschunterdrückung im 5-GHz-Band ausgelegt ist.
Das Einsetzen der BLF03VK-Baureihe in die Stromleitung (Abbildung 4, unten) kann verhindern, dass eine Intermodulationsverzerrung der dritten Ordnung in das Frontend des 5-GHz-Bands fließt.
Abbildung 4
Erwartete Rauschprobleme und Maßnahmen – 2
Rauschen, welches das WLAN von Hochgeschwindigkeits-Schnittstellen stört
Die Ausrüstung von Hochgeschwindigkeitsschnittstellen kann ebenfalls zu einer Verschlechterung der Empfangsempfindlichkeit führen.
Wenn die WLAN-Kommunikation schneller wird, steigt auch die Geschwindigkeit der internen Datenübertragungsschnittstellen und die Frequenzen, welche die WLAN-Signale beeinträchtigen, werden ebenfalls verarbeitet. Dies führt dazu, dass PCI-Express-Signale abgestrahlt werden und sich die Empfangsempfindlichkeit im 2,4-GHz-Band-WLAN verschlechtert.
Aufgrund der weiten Verbreitung von USB-Typ-C-Steckverbindern ist die Unterstützung für USB 3.1 weiter fortgeschritten, und da USB 3.1 eine Signalfrequenz nahe dem 2,4-GHz-Band aufweist, gibt es Beispiele, die zu einer Verschlechterung der WLAN-Empfangsempfindlichkeit führen.
Beispiel: PCI Express-Signale beeinflussen die WLAN-Empfindlichkeit
Einsetzen eines Rauschfilters in die Signalleitung, der die Signalwellenform nicht beeinträchtigt
Ein Rauschfilter wird zur Verhinderung von Rauschen, welches das WLAN von Hochgeschwindigkeitsschnittstellen stört, auf die Schnittstellensignalleitung eingesetzt. Da diese Schnittstellen jedoch Hochgeschwindigkeitssignale verwenden, müssen Benutzer diejenigen auswählen, die keine Auswirkungen auf die Signalwellenformen haben.
Grundsätzlich beeinflussen Gleichtakt-Drosselspulen/Gleichtakt-Rauschfilter (CMCC) die Differentialsignale nicht. Da es jedoch bis zu einem gewissen Grad Differenzial-Modus-Impedanzen in tatsächlichen Produkten gibt, müssen Benutzer geeignete Bauteile auswählen.
Beispiel: Strahlungsrauschen von Hochgeschwindigkeits-Schnittstellen
Fazit
• Die 1024QAM-Modulationsmethode, die auf dem Wi-Fi 6 angewendet wird, kann leicht vom Rauschen beeinflusst werden.
• Da es sich beim Wi-Fi 6 um eine Dual-Band-Struktur mit 2,4-GHz- und 5-GHz-Bändern zusammen mit der Intermodulationsverzerrung der dritten Ordnung, die im 2,4-GHz-Band auftritt handelt, führt dies zu einer Verschlechterung der Empfangsempfindlichkeit des 5-GHz-Bandes. Maßnahmen können durch das Einsetzen der BLF03VK-Baureihe in die Stromleitung ergriffen werden.
• Die WLAN-Empfindlichkeit nimmt ab, wenn Hochgeschwindigkeitsschnittstellen installiert sind. Maßnahmen können durch den Einsatz von Gleichtakt-Drosselspulen/Gleichtaktrauschfilter, die Hochgeschwindigkeitssignale auf der Hochgeschwindigkeits-Schnittstellen-Signalleitung unterstützen, ergriffen werden.
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Von Murata empfohlene Bauteile – 2,4 GHz
Von Murata empfohlene Bauteile – 5 GHz
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