Wi-Fi 6E测试方法研究

赵 越，杨骏腾

（国家无线电监测中心检测中心，北京 100043）

0 引言

2018年，Wi-Fi联盟宣布以Wi-Fi 6代表支持802.11 ax技术的设备。Wi-Fi 6E（E代表Extended） 作为Wi-Fi6的扩展，其最重要的特性是增加了6GHz频段（5.925 GHz-7.125 GHz），使得Wi-Fi设备可以在2.4 GHz、5 GHz、6 GHz三个频段同时工作。

1 设备类型

2020年底，美国FCC发布了Wi-Fi 6E的测试指南[1，2]，对设备的分类、测试项目及测试方法作出了规定。根据规划，第一阶段仅开放室内低功率设备，第二阶段开放具有AFC（Automat e d Frequency Coordination）功能的标准功率设备。

1.1 频段划分

U-NII5（5.925 GHz-6.425 GHz）：室内低功率设备+标准功率设备；U-NII6（6.425 GHz- 6.525 GHz）：室内低功率设备；U-NI I 7（6.525GHz-6.875 GHz）：室内低功率设备+标准功率设备U-NII8（6.875 GHz-7.125 GHz）：室内低功率设备。

1.2 室内低功率设备

这类设备必须支持竞争式协议（CBP），传输之前先监听将要占用的信道，确认信道处于空闲状态后才可以使用。室内低功率设备主要有以下几种：低功率室内AP（Access Point）、受控于低功率室内AP的Wi-Fi扩展器以及室内使用的终端。

为了限制该类设备仅在室内使用，作出如下规定：一是设备必须内置集成天线，并且不能具有或使用耐候外壳；二是禁止在石油平台、汽车、火车、船只和飞机上安装低功率室内AP设备，飞行高度超过10 000英尺的大型飞机除外；三是必须通过电源线供电，而不是电池供电。

1.3 标准功率设备

标准功率设备由于其发射功率更高，因此有可能干扰该地区现有的6GHz频段用户，为了解决这一问题，FCC提出了自动频率协调（AFC）。AFC包含现有6GHz频段使用者的数据库，包括地理位置、频率、功率、天线覆盖范围等。标准功率设备发射信号之前，必须向AFC提交使用申请，并提供位置、频率和功率等信息，AFC将根据规则决定是否批准其使用请求或提供替代方案。标准功率设备仅能工作于U-NII5和U-NII7频段，且不能使用高增益定向天线，地平线以上30°角的EIRP要低于21dBm。

2 测试项目及测试方法

2.1 功率测试

功率测试包含最大输出功率和最大功率谱密度两个项目[3]。

2.1.1 被测设备(EUT)的配置

配置EUT，使其在最大功率状态下连续发射（占空比≥98%）。如果无法实现连续发射，则通过频谱仪的触发功能来测试其最大功率。

2.1.2 测试流程

①设置RBW=1MHz；②设置VBW≥3MHz；③扫描点数≥2×span/RBW。（这确保了点到点的间距≤RBW/2，这样窄带信号不会在频点之间丢失）；④扫描时间=自动扫描；⑤检波器=平均值（rms）；⑥如果传输占空比<98%，则使用触发功能，并确保仅在最大功率脉冲上触发，如果EUT连续发射，则设置为“自由运行”；⑦迹线平均至少100次；⑧使用峰值搜索功能找到最大值并记录，这个值就是在1MHz参考带宽上的最大功率谱密度；⑨使用频带功率测量选件，对信号进行积分，得到最大输出功率值。

2.2 带宽测试

带宽测试包含发射带宽（EBW）和99%占用带宽（OBW）两个项目[3]。

2.2.1 发射带宽（EBW）

①设置RBW=约1%的发射带宽；②设置VBW>RBW；③检波器=峰值检波；④迹线模式=最大值保持；⑤测量比发射信号的最大值低26dB的最大宽度，将此值与频谱分析仪的RBW设置进行比较，根据需要重新调整RBW并重复测量，直到RBW/EBW大约为1%。

2.2.2 99%占用带宽（OBW）

①将中心频率设置为EUT信道中心频率；②将span设置为OBW的1.5倍至5倍；③将RBW设置为OBW的1%至5%；④设置VBW≥3×RBW；⑤使用99%功率带宽测量功能得到占用带宽的值。

2.3 杂散测试

杂散测试基于辐射测量[4]，测量结果与最大辐射方向相对应。测试流程：①将EUT放置在电波暗室中，测试平台旋转360°并找到EUT最大辐射方向；②测试天线的高度在离地1米到4米之间变化，以确定辐射的最大值；③天线的水平极化和垂直极化都要进行测量；④测试频率低于1GHz时，设置为准峰值检波，并以最大保持模式记录读数；⑤测试频率高于1GHz时，设置为峰值和平均值检波，并以最大保持模式记录读数，如果峰值读数也符合平均值限值，则无须使用平均值检波进行测量；⑥EUT的所有模式都应进行测量，并记录最差情况。

2.4 频谱发射模板测试

2.4.1 模板设置

在信道边缘外1MHz处，功率谱密度必须下降20dB；在距信道中心一个信道带宽处，功率谱密度必须下降28dB；在距离信道中心1.5倍信道带宽处，功率谱密度必须下降40dB；在各个频带内，限值进行线性插值。

2.4.2 测试流程

一是将EUT连接到频谱分析仪；二是测出发射带宽（EBW）；三是使用频谱模板测量功能，根据2.4.1设置模板；四是设置RBW=约1%的发射带宽（EBW）；五是设置VBW≥3×RBW；六是扫描点数≥[2×span/RBW]；七是扫描时间设置为自动；八是检波方式设置为RMS；九是迹线平均至少100次；十是使用峰值检测功能测量最大值；十一是根据需要调整参考电平，使信号的峰值接触到频谱模板的顶部。

2.5 竞争式协议（CBP）测试

室内低功率设备必须检测到至少-62dBm或更低的同信道射频功率。一旦检测到频带内的射频功率等于或大于阈值（-62dBm），室内低功率设备必须关闭信号并远离该信道。

2.5.1 测试连接图

图1 竞争式协议测试连接图

2.5.2 测试方法

2.5.2.1 模拟现有工作信号

可选择一个10MHz宽的加性高斯白噪声（AWGN）信号来模拟现有工作信号。

2.5.2.2 测试次数

EUT信号的中心频率ƒ1可能在现有工作信号10MHz带宽内，也可能在其外部。为确保EUT可靠地检测到现有信号，检测阈值测试应当重复多次，并将现有信号ƒc2调谐到EUT传输带宽内的不同位置上。检测阈值测试必须进行的次数如下：①BWEUT≤BWInc时，测试1次，调整现有信号使得ƒc1=ƒc2；②BWInc＜BWEUT≤2BWInc时，测试1次，现有信号包含在EUT的带宽内；③2BWInc＜BWEUT≤4BWInc时，测试2次，现有信号位于EUT信道的下边缘和上边缘；④BWEUT＞4BWInc时，测试3次，现有信号位于EUT信道的下边缘，中间和上边缘。其中，BWEUT是EUT信号传输带宽；BWInc是模拟现有信号（10MHz带宽的AWGN信号）；ƒc1是EUT信号的中心频率；ƒc2是模拟现有信号的中心频率。

2.5.2.3 测试流程

①设置EUT的工作参数，包括功率、频率、调制和带宽；②将信号分析仪中心频率设置为EUT标称信道中心频率，span设置为EUT占用带宽的2倍至5倍，将EUT连接到信号分析仪2；③使用AWGN信号源，生成（但不要发射）10 MHz宽的信号，根据检测阈值测试要求来确定信号的中心频率；④将AWGN 信号功率设置为-82 dBm，并通过功分器连接到频谱分析仪1和EUT上；⑤发射AWGN信号，并在信号分析仪1上验证其特性；⑥查看信号分析仪2，以验证是否检测到AWGN信号以及EUT是否已停止发射，如果EUT继续发射，则逐渐增加AWGN信号功率电平，直到EUT停止发射；⑦测试并记录在EUT的天线端口处的AWGN信号电平，在该电平下EUT停止传输，重复该步骤至少10次，以验证EUT能够以90%（或更高）的成功率检测到AWGN信号；⑧如果需要多次测试，则返回步骤③，选择不同的中心频率，重复该过程。

3 结束语

随着物联网等新兴应用场景对于无线网络的爆发式需求，各种新技术、新业务不断涌现，这就要求无线电检测技术人员不断提高对新技术的敏感度，持续跟踪研究国内外最新技术及测试标准。本文针对Wi-Fi 6E这项新技术展开了研究，重点分析了此类设备的分类原则，给出了功率、带宽、杂散、频谱模板等测试项目的检测方法，重点研究了竞争式协议（CBP）的测试方法。