Murata Wi-Fi 6のノイズ抑制対策
Wi-Fi®6は混雑した環境であってもアクセスできるため、需要が高まっています。電気・電子技術者協会（IEEE）は、Wi-Fi 6の標準IEEE 802.11axを設定しました。駅や空港といった非常に混雑した場所で公共のWi-Fiに利用されることが期待されています。Wi-Fi 6は、複数のユーザーにパケットを効果的に割り当てる技術である変調（1024QAM）と直交周波数分割多元接続（OFDMA）を使用して最高伝送速度が強化されています。しかし、変調（1024QAM）はノイズに対して弱いため、従来の規格に比べてノイズ抑制対策の重要性が高まる場合があります。
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EVM許容値の確認
Wi-Fi 6のノイズ問題は、伝送および受信特性の低下に起因する場合があります。
EVMは、伝送特性を示すパラメータです。EVMが標準で-35dB未満に維持されるように設計されています。周囲ノイズはEVM値を低下させる可能性があると考えられます。Murataは、Wi-Fi 6モジュールを使用して（下の）EVM許容値の図に示す対策を講じ、1024QAM通信においてEVMの劣化がどれくらい受け入れられるかを確認しました。
EVM許容値の図
EVM許容値の結果を確認する
次の図（下の図1）はPER vs. EVMの計測結果です。Murataは、通信品質に適合する規格である1024QAMが10％PER（パケットエラー率）未満の場合、EVMは-29dBm未満でなければならないことを発見しました。
この時点でのEVMと伝送波形のS/N比の関係は、2番目の図に示されています（下の図2）。Murataは、規格に準拠したEVM -35dBmを設計しても、1024QAMでS/N比が5dB低下すると通信が困難になることを発見しました。
64QAMで必要マージンが12dBの場合に比べて条件が厳しいため、ノイズ抑制対策を講じる必要性が高まっています。考慮すべきノイズには、BLUETOOTH®モジュール信号、高速I/F信号、DC-DCコンバータノイズなどがあげられます。
図1
図2
想定されるノイズの問題と計測 - 1
5GHz帯域でのノイズの流入
Wi-Fi 6は、2.4GHzおよび5GHz帯域との互換性がありますが、0.1GHz～1GHzの範囲でノイズ（DC/DCコンバータのスイッチングノイズなど）が2.4GHz帯域のフロントエンドに印加され、5GHz帯域を妨害する3次相互変調歪みが発生します（下の図3）。
これが電力線を通じて5GHz帯域のフロントエンドに送信されると、通信妨害が発生します。
基本装置を使用している場合、2.4GHz帯域のWi-Fiを使用するデバイスとの通信が原因である可能性があります。ワイヤレス装置では、Bluetoothとの同時使用がその理由となります。
図3
3次相互変調歪みに起因する5GHz帯域への干渉の例
5GHz帯域をサポートするノイズフィルタを適用する対策
5GHz帯域へのノイズの流入をぼうしするために、5GHz帯域をサポートするノイズフィルタを適用します。MurataのBLF03VKは、5GHz帯域でのノイズの効果的な除去を目的に設計されたノイズフィルタです。
BLF03VKシリーズを電力線に挿入すると（下の図4）、5GHz帯域のフロントエンドに3次相互変調歪みが流れることを防止できます。
図4
想定されるノイズの問題と計測 - 2
高速インターフェイスが原因となってWi-Fiを妨害するノイズ
高速インターフェイスの搭載も受信感度の劣化につながる場合があります。
Wi-Fi通信が高速になると、内部データ伝送インターフェイスの速度も上昇し、Wi-Fi信号も周波数に干渉します。この理由から、PCI Express信号が放射され、2.4GHz帯域のWi-Fi受信感度が劣化します。
また、USB Type-Cコネクタの人気が高く、USB 3.1のサポートが進んでいるため、そしてUSB 3.1の信号周波数が2.4GHz帯域に近いためにWi-Fi受信感度の劣化につながった例もあります。
例: Wi-Fi感度に影響を及ぼすPCI Express信号
信号波形に影響を及ぼすことなく信号線にノイズフィルタを挿入する
高速インターフェイスから発生しWi-Fiを妨害するノイズを除去するために、ノイズフィルタをインターフェイスの信号線に挿入します。ただし、これらのインターフェイスには高速信号が使用されているため、ユーザーは信号波形に影響を及ぼさない製品を選ぶ必要があります。
原則として、コモンモードチョークコイル/コモンモードノイズフィルタ（CMCC）は差動信号に影響を及ぼしません。その一方で、一部の例外を除き実際の製品には差動モードインピーダンスがあるため、ユーザーは適用できるパーツを選択する必要があります。
例: 高速インターフェイスからの放射ノイズ
結論
• Wi-Fi 6に適用される1024QAM変調方式は、ノイズによる影響を受けやすい傾向があります。
•Wi-Fi 6は2.4GHzと5GHz帯域のデュアルバンド構造であるため、2.4GHz帯域で発生する3次相互変調歪みとともに5GHz帯域の受信感度の劣化につながります。BLF03VKシリーズを電力線に設置することで対策を講じることができます。
•高速インターフェイスをインストールするとWi-Fi感度の低下が発生します。高速インターフェイス信号線の高速信号をサポートするコモンモードチョークコイル/コモンモードノイズフィルタを使用することで対策を講じることができます。
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