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u-blox M10 GNSS接收機助力快速開發Wi-Fi 6E接入點

ublox ? 來源:ublox ? 2023-03-26 10:45 ? 次閱讀

目錄

到2022年底,市面上支持Wi-Fi 6E的設備將超過3.5億臺

自動頻率協調(AFC)和自主定位

確定接入點地理位置的挑戰

u-blox M10技術平臺提供多種尺寸芯片和模塊

借助M10系列加快產品上市時間

本文作者 | Bernd Heidtmann,u-blox標準精度GNSS產品戰略部產品經理;Nabeel Khan,u-blox美洲地區應用營銷經理

全球對通信技術以及帶寬和吞吐量的需求永無止境,這推動著一輪又一輪的無線技術創新。

在美國聯邦通信委員會(FCC)宣布以免執照方式開放6 GHz頻段的決定后,Wi-Fi 6E于2021年問世,通過接入更廣的頻譜獲得了極大的好處。市場已為新一代Wi-Fi 6E設備的推出做好了充分準備,而人們開始日漸期待下一代Wi-Fi技術Wi-Fi 7,其數據傳輸速率有望達到46Gbps。

各代Wi-Fi技術始終要求用戶獲得頻譜的執照,為了在6 GHz頻段中維系類似的秩序,FCC頒布了無線接入點(AP)制造商必須遵守的法規。

標準功率接入點(定義為發射功率不超過4W EIRP)制造商必須確保其設備能通過經認可的自動頻率協調(AFC)服務準確共享地理位置。這一要求帶來了多項難題,尤其是在接入點目的地是室內位置,且無法通過全球導航衛星系統(GNSS)加以輔助的情況下。

在本篇文章中,我們介紹了u-blox如何利用自身在汽車行業的專業知識開發u-blox M10超低功耗GNSS平臺(點擊下劃線了解更多內容),提供高精度集成化定位解決方案。

u-blox M10平臺的保護級別功能可滿足FCC規定要求,定位精度可達到95%的置信度,對于需要開發成本優化型Wi-Fi 6E接入點,并更快地將產品推向市場的設計人員來說,是一種非常理想的選擇。

01.到2022年底,市面上支持Wi-Fi 6E的設備將超過3.5億臺

自FCC于2020年決定開放6GHz頻段以來,無線行業發展迅猛。Wi-Fi聯盟預期FCC會發布類似公告,此前一直致力于制定Wi-Fi 6E規范,因此在公告發布后,該聯盟很快啟動了Wi-Fi 6E認證計劃,推動了Wi-Fi 6E在全球廣泛部署的勢頭。

2022年9月初,日本開始支持在6GHz頻段中運行Wi-Fi 6E系統,成為迄今提供相應支持的超過22個國家/地區中的新成員,目前還有更多國家和地區計劃采用這項技術。

越來越多的制造商正在為包括筆記本電腦智能手機和電視在內的智能設備配備Wi-Fi 6E,根據Wi-Fi聯盟的估測,到2022年,Wi-Fi 6E設備的全球銷量將超過3.5億臺。

這對用戶確實是個好消息,但免執照使用6GHz頻譜伴隨著一些限制,接入點開發人員必須充分了解這些限制條件。

為了保護頻段中已被許可的服務,美國FCC根據接入點設備的傳輸功率水平(決定著這些設備干擾現有設備的可能性),將接入點設備分為三個類別:

超低功耗接入點,包括手機和車載接入點

用于室內固定用途的低功耗室內接入點(5 dBm/MHz,針對80MHz,為250mW EIRP);

標準功率接入點,能夠傳輸高達4W EIRP,適用于企業設施,例如體育場、運輸和物流設施、制造工廠、園區覆蓋、市政Wi-Fi,以及需要增強室內覆蓋范圍的大型場所。

在上述三個類別中,標準功率接入點有干擾現有的6 GHz鏈路的風險,因此需要某種形式的頻譜協調系統以避免干擾。

02.自動頻率協調(AFC)和自主定位

FCC要求標準功率接入點使用經認可的自動頻率協調(AFC)服務。

根據頻段的不同,AFC系統的名稱有所不同,但應具有相同的核心功能,即:

保護頻譜的持照用戶,避免優先級較低的接入者對其造成干擾(在許多情況下,還要在優先級相同的用戶之間進行協調)。

對發射信號或分配使用權限的請求進行授權

強制使用經授權的設備。

監控頻譜分配情況,在某些情況下還會監控實際使用情況。

AFC服務包含現有6GHz運營商的數據庫,其中包含地理位置、頻率、功率水平、天線覆蓋范圍,任何新接入點都必須在數據庫中注冊。

在工作期間,接入點需要通過以下方式與AFC交互:

自動確定其地理位置,并且測量位置的不確定性。FCC法規要求以米為單位提供不確定性測量值,置信度需要達到95%。

每24小時向AFC系統請求可用信道列表。

(信道可用性請求中必須包括接入點地理位置、接入點序列號和FCCID)。

自主決定使用哪個工作信道和EIRP。

如果與AFC失去連接,則停止在6GHz頻段上發射信號,或是回退到低功率模式。

6GHz標準功率有著至關重要的意義,這推動了世界各地的重要監管活動。

例如,在美國,FCC近期向運營商征集意見,并收到了14家AFC運營商的提案。

在美國以外,加拿大、韓國和沙特阿拉伯已明確計劃采用AFC系統,而包括歐盟和巴西在內的其他國家/地區目前正在就此類系統開展研究。

03.確定接入點地理位置的挑戰

如上所述,要配合使用AFC系統,標準功率Wi-Fi 6E接入點必須能自主確定其位置,而這一要求有可能給接入點開發人員帶來諸多挑戰。

由于信號被遮擋或多徑反射,許多接入點將無法獲取GNSS定位。為克服這些限制,可部署多種技術;GNSS數據可以與其他定位方法結合,包括Wi-Fi精確時間測量、超寬帶(UWB)、藍牙5.1到達角和專有射頻系統的飛行時間(ToF)。

安裝在窗戶附近或室外的接入點可用作“錨點”,結合使用這些方法,實現對現場其他室內接入點的定位。

無論選擇何種方法,都必須使用適當的算法來確定定位精度,確保其達到FCC要求的95%置信度。這項工作非常復雜,可能需要額外的技能組合、開發時間以及成本,并進而影響項目預算和時間表。

04.u-blox M10技術平臺提供多種尺寸芯片和模塊

M10是u-blox的第十代GNSS技術平臺,u-blox GNSS產品已經經過了20余年的技術積累,銷售量已突破5億臺。

u-blox M10采用4×4毫米QFN封裝,在連續追蹤模式下功耗小于15 mW,適用于各種工業和消費使用場景。

提供不同的芯片和模塊外觀尺寸

M10可同時接收四個GNSS星座衛星信號以提供盡可能高的定位可用性,進而確保實現精準可靠的定位精度,此外,M10的高射頻靈敏度則大大縮短了定位所需時間。該技術平臺還具備先進的干擾、欺騙和射頻干擾減輕功能,

u-blox Super-S技術進一步提高了精度,在信號較弱或使用小型天線的環境中可提高性能,在采用非視距天線布置時,可將定位精度提高多達25%。

M10提供靜止模式,使用M10的接入點可利用“保護級別”功能(圖 2),這項功能會考慮所有常見誤差來源,持續計算GNSS接收機的預期誤差上限,確保實現FCC要求的95%置信度定位精度。

持續計算接收機預期誤差上限

u-blox AssistNow服務可錦上添花,提高u-blox M10 GNSS在充滿挑戰的室內環境中的信號捕獲性能,從而更快速、精準地提供首次報告的位置。

05.借助M10系列加快產品上市時間

Wi-Fi 6E的全球使用率正在迅速增加,根據ABI的研究數據,Wi-Fi 6E接入點的全球出貨量將從2022年的150萬臺增加到2024年的520萬臺。

為此,u-blox M10為開發人員提供了一種快速、低功耗的定位解決方案,可滿足標準功率接入點所需的報告不確定性指標,并提供米級精度解決方案。

此外,M10芯片及相關模塊和開發套件可簡化GNSS功能的設計,縮短開發周期并加快了市時間。

審核編輯:湯梓紅

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原文標題:u-blox M10 GNSS接收機助力快速開發Wi-Fi 6E接入點

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