【導讀】Wi-Fi 6E/7三頻技術(shù)將提供額外的1200MHz帶寬，為實(shí)現千兆位速度的網(wǎng)關(guān)打開(kāi)大門(mén)。然而，這額外的帶寬還需要一些額外的共存技術(shù)才能在某些環(huán)境中運行。在6GHz頻段，許可運營(yíng)的固網(wǎng)、公共運營(yíng)商，以及本地電視傳輸、廣播輔助和有線(xiàn)電視轉播服務(wù)也在同一帶寬內，因此需要采取一些更高級別的頻譜共存措施。
Wi-Fi 6E/7三頻技術(shù)將提供額外的1200MHz帶寬，為實(shí)現千兆位速度的網(wǎng)關(guān)打開(kāi)大門(mén)。然而，這額外的帶寬還需要一些額外的共存技術(shù)才能在某些環(huán)境中運行。在6GHz頻段，許可運營(yíng)的固網(wǎng)、公共運營(yíng)商，以及本地電視傳輸、廣播輔助和有線(xiàn)電視轉播服務(wù)也在同一帶寬內，因此需要采取一些更高級別的頻譜共存措施。
在下文中，我們將探討這種情況會(huì )造成的影響，以及美國聯(lián)邦通信委員會(huì )（FCC）如何通過(guò)決議來(lái)幫助確保Wi-Fi與其它許可及非許可無(wú)線(xiàn)電能夠公平、一致地共存。
6GHz頻段現有許可運營(yíng)商
正如下圖所示，當前在6GHz頻段中的幾個(gè)“玩家”包括固定無(wú)線(xiàn)、固定衛星和移動(dòng)運營(yíng)商。為在該頻段運營(yíng)，這些現有用戶(hù)已支付許可費用。因此FCC必須采取措施來(lái)保護他們的投資。Wi-Fi 6E和Wi-Fi 7涵蓋整個(gè)UNII-5至UNII-8頻譜；因此，在現有無(wú)線(xiàn)電信號所在區域，需要滿(mǎn)足一些要求來(lái)確保共存；這便是自動(dòng)頻率協(xié)調（AFC）發(fā)揮作用的領(lǐng)域。
為保護6GHz頻段內的現有網(wǎng)絡(luò )運營(yíng)商，超過(guò)低功率室內（LPI）所規定功率水平的非許可設備和任何室外設備只能在A(yíng)FC系統的控制下訪(fǎng)問(wèn)頻譜。這將有助于減少對現有服務(wù)的干擾，并為非許可的創(chuàng )新應用增加所需頻譜。
FCC與6GHz頻段法規
2020年4月，FCC一致投票通過(guò)了6GHz頻段無(wú)線(xiàn)操作的新規則，向Wi-Fi接入點(diǎn)（AP）等非許可設備開(kāi)放了1200MHz頻譜。這一決定將Wi-Fi的可用帶寬增加了兩倍，為回傳、游戲，以及面向更高數據容量、室外網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò )和密集室外部署等場(chǎng)景帶來(lái)更多頻譜。
6GHz頻段的開(kāi)放意味著(zhù)室內和室外Wi-Fi接入點(diǎn)（AP）都能在家中及露天體育場(chǎng)、停車(chē)場(chǎng)、戶(hù)外咖啡館等場(chǎng)所享受高數據速率的視頻流。
用于室內操作的LPI模式AP，在運行時(shí)將考慮到建筑物墻壁會(huì )對設備信號造成一定程度的削減，從而確保不會(huì )干擾已獲許可的現有設備。此外，FCC還定義了一種標準功率AFC控制模式，可為室內和室外操作授權。而對于非許可室內低功率接入點(diǎn)，這一規定為高至320MHz的信道提供了擴展容量與性能的機會(huì )。
FCC的規定授權在6GHz頻段中進(jìn)行兩類(lèi)非許可操作，如下表所示。第一類(lèi)設備將是在UNII-5和UNII-7頻段使用自動(dòng)頻率協(xié)調（AFC）的標準功率接入點(diǎn)；這將允許在5GHz和6GHz頻段中使用非許可寬帶。AFC將減輕可能對現有固定和移動(dòng)許可服務(wù)提供商造成的干擾。標準功率AP在6GHz頻段開(kāi)始運行之前，必須先與AFC系統進(jìn)行交互。我們稍后將在本文詳細討論這一問(wèn)題。
客戶(hù)端設備使用的功率水平取決于接入點(diǎn)的類(lèi)型——即標準功率或LPI AP規定的功率。其最大功率級別取決于使用地點(diǎn)。當客戶(hù)端設備受標準功率AP控制時(shí)，將距離接入點(diǎn)很近；并且進(jìn)行傳輸時(shí)，只能使用AFC系統確定不會(huì )對固定微波鏈路造成干擾的頻率。
這兩項規定都將優(yōu)化非許可Wi-Fi對6GHz頻譜的接入，同時(shí)保護現有服務(wù)。
自動(dòng)頻率協(xié)調（AFC）流程系統詳解
FCC在全美范圍內監管無(wú)線(xiàn)電、電視、有線(xiàn)和衛星的跨州及國際通信，負責執行和實(shí)施所有通信法律與法規。固定微波系統已被要求向FCC注冊——注明其位置和天線(xiàn)高度。這些信息可通過(guò)AFC系統獲取。
AFC系統將設立禁區，禁止非許可設備的運行。例如，在A(yíng)P啟動(dòng)傳輸之前，標準功率AP需要從AFC系統獲取允許或禁止傳輸的頻率列表。由此，AFC系統將為固定服務(wù)微波鏈路帶來(lái)保護。（見(jiàn)下圖）
AFC系統將有助于管理并消除AP與固定及移動(dòng)微波基礎設施系統間任何可能存在的干擾；還能夠保護某些射電天文臺所用的頻率。AFC對微波鏈路的了解基于上圖所示的通用許可系統（ULS）數據庫。其作為UNII-5和UNII-7頻段許可微波鏈路的現有數據庫，也是這些波段微波鏈路的官方許可數據庫，包含基于站點(diǎn)許可的廣泛技術(shù)數據，如發(fā)射機和接收機位置、頻率、帶寬、極化、發(fā)射機EIRP、天線(xiàn)高度，以及所用天線(xiàn)和設備的品牌與型號。
AFC每日與ULS數據庫同步。根據FCC的規定，AP需要每天登入AFC系統，以確認不存在固定微波客戶(hù)端——從而杜絕任何無(wú)線(xiàn)信號干擾。
與AFC系統連接后，AP設備將根據該AP可能產(chǎn)生的干擾模型，確定適合AP使用的Wi-Fi信道。然后，其將計算出一個(gè)AP能夠對現有固定微波系統產(chǎn)生干擾的禁區；進(jìn)行這一計算需要AP的位置和天線(xiàn)高度。
FCC規定對工程師的影響
要充分利用6GHz頻譜，工程師必須采納一些最佳實(shí)踐案例，以確保在滿(mǎn)足FCC要求的同時(shí)獲得愉快的用戶(hù)體驗。
首先，供室內使用的設備最好能在標準和低功耗模式下運行。理想情況下，當出現干擾問(wèn)題時(shí)，設備會(huì )默認為L(cháng)PI模式。
對于室外設備，工程師必須意識到他們的AP產(chǎn)品將受到FCC規則的約束——即需要具備AFC系統功能并符合合規性。因此，設計面向室外AP產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)工程師必須考慮到AFC的系統要求、散熱考量，和環(huán)境條件，同時(shí)滿(mǎn)足標準功率規定。
例如，高功率的標準功率AP設備會(huì )比在低傳輸水平LPI模式運行的設備產(chǎn)生更多熱量。因此，在設計支持標準功率AFC的設備時(shí)，需要更具功率效率的AP組件。
為此，工程師們的明智之舉，是采用基于更高效半導體工藝的標準功率AP單元中使用的組件，以及可在提高功率的同時(shí)控制熱量，并能生成更高效RF信號的高性能濾波器。這將有助于提高AP的性能，進(jìn)而減少熱量的產(chǎn)生。
展望新機遇
的確，提升至6GHz頻率范圍帶來(lái)更大的數據流容量和更佳的用戶(hù)體驗，但這一帶寬空間已被他人使用。FCC意識到了這一點(diǎn)，并與用戶(hù)、系統開(kāi)發(fā)商和標準組織協(xié)作，以確保所有無(wú)線(xiàn)用戶(hù)協(xié)調一致。他們的解決方案是利用AFC系統來(lái)確保該空間內的許可服務(wù)提供商保持其服務(wù)水平，同時(shí)讓其它非許可提供商也能獲得頻譜容量。
雖然AFC目前嚴格適用于FCC的監管區域——也就是美國，但也可能擴展至其它地區；尤其是那些具有相似頻率許可范圍的地區。其中一個(gè)限制因素是各國必須維護成熟的許可技術(shù)清單及其相應的功率水平與位置——當前在美國之外的地區仍然是一個(gè)限制因素。
目前，專(zhuān)注于利用6GHz頻譜優(yōu)勢的工程師，可在器件設計中借助FCC建立的AFC系統為美國消費者打造全新體驗。因此，通過(guò)采用AFC，工程師能夠在受監管區域的UNII-5和UNII-7 6GHz頻段擴展其Wi-Fi產(chǎn)品范圍，最終避免對該頻段的現有用戶(hù)造成干擾。這一系統將助力許可和非許可服務(wù)領(lǐng)域的無(wú)線(xiàn)工程師緊密合作，共同開(kāi)發(fā)未來(lái)的新應用。
（本文轉載自：Qorvo半導體，作者：David Schnaufer，技術(shù)營(yíng)銷(xiāo)傳播經(jīng)理；Jeremy Foland，無(wú)線(xiàn)連接高級產(chǎn)品營(yíng)銷(xiāo)經(jīng)理）
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