Wi-Fi 6的降噪措施

judy-- 周四, 11/12/2020 - 15:09

1. Wi-Fi 6的登场

Wi-Fi的新标准IEEE802.11ax现已被制定，并被命名为“Wi-Fi 6”。

由于它具有通过多值调制（1024QAM）提高最快传输速度，以及通过向多个用户有效分配数据包的技术（OFDMA）对抗拥堵环境等特点，因此有望被应用于车站、机场等过度拥挤的场所的公共Wi-Fi。

但是，由于多值调制（1024QAM）还具有更易受噪声影响的一面，因此与以往的标准相比，降噪措施将有可能变得更为重要。

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Wi-Fi标准的演变

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2. 确认EVM的容许误差

Wi-Fi 6可能存在的噪声问题是发射性能和接收特能的下降。

EVM是用于表示发射特性的参数，按照标准要求，虽然在设计时将EVM定为-35dB以下，但由于周围环境中的噪声的影响，实际数值可能会比设计值更低。如下图所示，我们使用Wi-Fi 6的模块进行测量，并查看了在1024QAM的通信条件下，EVM劣化的可容许范围。

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3. EVM的容许误差的确认结果

下图为“对比PER和EVM”的测量结果。

通过结果可知，如果将满足通信规范的标准定为PER（数据包错误率）在10%以下，则在1024QAM的条件下，EVM就必须为-29dBm以下。

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此时EVM和发射波形的信噪比的关系如下图所示。

通过结果可知，即使1024QAM的设计符合EVM为-35dBm的标准，如果信噪比在此基础上劣化5dB，通信将会变得很困难。

与在64QAM的条件下需要12dB的余量相比条件更为苛刻，降噪措施也就变得更为重要。

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可能产生噪声的原因包括Bluetooth®、模块信号、高速I/F信号、DC-DC转换器等。

4. 可能出现的噪声问题及降噪措施①

噪声侵入5GHz频段

Wi-Fi 6支持2.4GHz和5GHz两个频段，但在2.4GHz频段的前端加入0.1到1GHz左右的噪声（如DC-DC转换器的开关噪声等）时，会产生干扰5GHz频段的三阶互调失真。

三阶互调失真通过电源线等传输到5GHz频段前端后，就会干扰通信。

这可能是由于在主设备上与使用2.4 GHz频段的Wi-Fi的设备进行通信，或在子设备上同时使用Bluetooth®所造成的。

三阶互调失真导致噪声干扰5GHz频段的示例

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使用支持5GHz频段的噪声滤波器的降噪措施

使用支持5GHz频段的噪声滤波器，以防止噪声侵入5GHz频段。BLF03VK系列是为有效去除5GHz频段的噪声而设计的噪声滤波器。

通过将BLF03VK系列插入电源线，可以防止三阶互调失真传输到5GHz频段的前端。

BLF03VK系列

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BLF03VK系列 规格表

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村田推荐的噪声滤波器

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BLF03VK221SNG
BLF03VK600SNL

该产品是抑制Wi-Fi（无线LAN）的通信频率之一5GHz频段的噪声的专用小型（0.6×0.3mm）噪声滤波器。

BLF03VK系列是村田噪声滤波器中首个具有保证5GHz频段下的阻抗值规格的产品。

5. 可能出现的噪声问题及降噪措施②

高速接口干扰Wi-Fi的噪声

装有高速接口也是导致接收灵敏度下降的一个因素。

随着Wi-Fi通信的高速化，内部数据传输接口的速度也将提升，并且还将处理会干扰Wi-Fi信号的频率。

这还导致了PCI Express信号发出辐射，出现2.4GHz频段的Wi-Fi接收灵敏度有所下降的情况。

此外，随着USB Tye-C接口的普及，支持USB3.1的功能也有所增加，由于USB3.1的信号频率接近2.4GHz频段，因此它也被视为降低Wi-Fi接收灵敏度的原因。

PCI Express信号影响Wi-Fi灵敏度的示例

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在信号线中插入噪声滤波器…但需要使用不会影响信号波形的产品

为了去除高速接口干扰Wi-Fi的噪声，需要在接口的信号线中插入噪声滤波器。
但由于这些接口使用的是高速信号，因此需要选择不会影响信号波形的产品。
共模扼流圈/共模噪声滤波器（CMCC）在原理上不会影响差分信号，但在实际产品中存在着一定程度的差模阻抗，因此必须选择合适的元件。

高速接口的辐射噪声示例

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推荐的噪声滤波器

针对2.4GHz
（PCI Express gen3, USB3.1 gen1, HDMI2.1 等）
针对5GHz
（PCI Express gen3, USB3.1 gen2, HDMI2.1 等）

特点

  • 在目标噪声频率下效果较明显
  • 不会对信号波形造成不良影响
  • 已获得多家IC制造商的推荐

6. 总结

  1. Wi-Fi 6采用的1024QAM调制方式容易受到噪声的影响\
  2. 由于Wi-Fi 6具有2.4GHz和5GHz频段的双频配置，因此在2.4GHz频段发生的三阶互调失真可能会降低5GHz频段的接收灵敏度

⇒可通过将BLF03VK系列插入电源线来进行有效降噪

3. 安装高速接口将导致Wi-Fi的灵敏度下降

⇒可通过在高速接口的信号线中使用支持高速信号的共模扼流圈/共模噪声滤波器来进行有效降噪

解决三阶互调失真问题的噪声滤波器

BLF03VK系列
库存检索 阻抗
(＠5GHz)		 额定电流
(＠85℃)		 额定电流
(＠125℃)		 直流电阻
(max)
BLF03VK221SNG Buy now 220±40% 800 500 0.155
BLF03VK600SNL Buy now 60±40% 1200 780 0.065

解决高速接口噪声问题的噪声滤波器

解决2.4GHz频段的噪声问题
库存检索 CM阻抗
(＠100MHz)		 额定电流 直流电阻
(@max)		 直流电阻
(Rdc)
DLM0NSB280HY2 Buy now 28 130 2.375 1.9±25%
DLM0QSB350HY2 Buy now 35 120 2.875 2.3±25%
NFG0QHB242HS2 Buy now 15 100 3.125 2.5±25%

解决5GHz频段的噪声问题
库存检索 CM阻抗
(＠100MHz)		 额定电流 直流电阻
(@max)		 直流电阻
(Rdc)
DLM0NSB120HY2 Buy now 12 160 1.5 1.2±25%
DLM0QSB120HY2 Buy now 12 150 2 1.6±25%
NFG0QHB542HS2 Buy now 5 100 1.625 1.3±25%

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