針對WIFI 11ax FCC認證測試用例分析
——11ax協(xié)議所帶來的認證風險評估

王萍萍

中軟國際（上海）科技服務有限公司 上海 201206

11ax新協(xié)議無論是在提升傳輸速率還是在更好地爭取小區(qū)邊緣用戶上都有著它得天獨厚的優(yōu)勢。11ax期望在高密部署的場景中（例如機場，火車站），用戶的平均吞吐量能達到11ac的4倍。11ax引入正交頻分多址（OFDMA）技術，將現(xiàn)有的WIFI信道（20M/40/80/160M），劃分成了間隔只有78.125kHz的子載波信道。將最小的子載波信道稱為RU（Resource Unit），定義了RU Index規(guī)定了對子信道的分配規(guī)則。在協(xié)議規(guī)定的規(guī)則下，只占用一個26 Tones（RU size）的時候， PSD以及邊帶雜散會相對存在高風險。認證測試時候，除了完成必要的增加測試用例之外，我們還需要找出最worse的場景去保證它是符合法規(guī)要求的，怎么增加用例怎么找最worse的測試用例場景就是本文所需要闡述的[1]。

1 11ax增加認證測試用例

11ax是新的WIFI協(xié)議，F(xiàn)CC認證要求產品在所有認證模式都得符合法規(guī)要求，相應增加的11ax模式必須在認證測試中增加相應測試用例。11ax引入了RU，劃分RU又引入Tones（RU size），相對之前的協(xié)議更加復雜，認證測試用例怎么取舍，哪些必須遍歷測試都必須弄清楚。

1.1 Maximum Conducted Output Power 11ax測試用例

功率測試需要在之前的用例基礎上，按照之前信道選擇，只測試MCS0，遍歷所有帶寬所有Tones，選擇典型的RU Index進行測試。

1.1.1 2.4G Maximum Conducted Output Power 11ax測試用例

2.4G功率測試需要選擇低中高三個channel，遍歷所有帶寬（20M/40M），遍歷所有Tones（26/52/106/242/484），只需測試MCS0，選擇典型User RU allocation測試，不需要遍歷所有User RU allocation。

SISO功率分別測試各天線口得到，測試MIMO功率需要在MIMO發(fā)射時候分開測試兩個天線口的功率，最后再疊加計算得到MIMO功率。

1.1.2 5G Maximum Conducted Output Power 11ax測試用例

5G功率選擇20M ch36/40/48/52/56/64/100/120/144/149/157

/165，40M ch38/46/54/62/102/118/142/151/159,80M ch42/58/106

/122/138/155，160M ch50/114，遍歷Tones（26/52/106/242

/484/996/996*2），選擇典型RU Index測試。5G SISO/MIMO功率測試方法同2.4G，風險亦相同。因測試頻點相對較多，測試時間需要較長。

1.2 PSD測試用例

在同樣功率的前提下，實際工作占用最小帶寬的情況無疑是PSD風險最高的場景，對11ax來說，只有一個用戶且只占用一個26 Tones的場景就是規(guī)則下實際占用帶寬最小的情況，一個26 Tones的帶寬=26*78.125kHz,等于2.03M，這個時候新道內主要的能量都集中在這2M多的頻段內，PSD在這里相對就非常高。

1.2.1 2.4G PSD

2.4G 11ax PSD測試時只需測試MCS0，ch1/6/11,遍歷所有Tones

（26/52/106/242/484），只要選擇一個最worse的RU Index且只有一個用戶的場景即可。FCC 2.4G PSD的限值要求是8dBm/3KHz，相當于是33.2dBm/MHz，這個要求是非常松的，基本不會有什么超出的風險存在[2]。

1.2.2 5G PSD

同2.4G一樣，5G PSD也只需測試MCS0。帶寬信道選擇與PSD同，遍歷Tones（26/52/106/242/484/996/996*2），同樣只要選擇一個最worse的RU Index的場景即可。5150-5250M的PSD區(qū)分Station還是AP，Station限值是11dBm/MHz，室內AP限值是17dBm/MHz；5250-5725M的PSD限值要求是11dBm/MHz，不分Station和AP；5725-5850M的PSD限值要求和2.4G一樣是8dBm/MHz；當Station只占用了一個26 Tones的時候，這種情況下帶寬最窄，只有2M多一點，此時的PSD是最高的，我們需要把這種最worse的情況摸底清楚。AP則至少要使用N*4*26個子載波（其中N是20M子信道個數）。

1.3 OBW測試用例

FCC認證對于OBW的要求比較松只在Part 15 C章節(jié)對6dB占用帶寬給了要大于等500KHz的要求，這個在符合802.11協(xié)議的要求下是完全沒有風險的，Part 15 C章節(jié)有效的頻段是2.4-2.4835G和5725-5850M這兩個頻段，那么對于其他的WIFI頻段，F(xiàn)CC是沒有OBW的限值要求的。所以11ax OBW只需要增加這兩個頻段內的用例就可以了。

1.4 2.4G Conductive emission at Band edge傳導邊帶雜散

FCC Part15 C章節(jié)對WIFI2.4GHz～2483.5MHz和5725～5850MHz范圍內的信號的邊帶有著相對帶內能量的抑制比要求，只需測高低信道（ch1/11），只測MCS0，20M/40M帶寬都需要測試，遍歷所有Tones，選擇一個邊帶只有一個最窄26Tones的場景。

傳導邊帶雜散的限值要求是Max Hold& Peak條件下小于-20dBc或者-30dBc，選擇-20dBc的限值對應測試認證功率需選擇Peak Power，選擇-30dBc作為限制則對應測試認證功率可選擇Average Power。這實際上像是一個蹺蹺板的效應，功率測試限值都是30dBm的情況下選擇測試Average Power則可讓我們的產品有更高功率的選擇空間，但是對應-30dBc的邊帶抑制要求，則要求我們的邊帶能量壓得更低（相對-20dBc），這是要求靠近邊帶的信道對功率有所回退才能做到的。-20dBc的邊帶抑制幾乎沒有什么風險，但是要求Peak Power小于30dBm，本身對發(fā)射功率就做了更強的限制。通常AP會選擇前者以獲取中間非靠近邊帶信道的高發(fā)射功率，而對靠近邊帶的信道做降功率處理；而station對發(fā)射功率的要求沒這么高，認證直接選擇測試Average Power滿足-20dBc的邊帶抑制即可[3]。

1.5 2.4G Conductive emission傳導雜散

需測試高中低信道，只測MCS0，20M/40M帶寬都需要測試，遍歷所有Tones。

1.6 Radio Emission at Band edge測試用例

輻射邊帶雜散只需測試靠近邊帶的信號，這些頻點的風險是最高的，同樣只測MCS0，遍歷所有帶寬所有Tones。

1.6.1 2.4G 輻射邊帶雜散

輻射邊帶雜散只需測試靠近邊帶的信號，這些頻點的風險是最高的，同樣只測MCS0，遍歷帶寬，遍歷Tones。FCC輻射邊帶雜散的限值和輻射雜散限值相同，要求是Max Hold& Peak條件下小于74dBuV，Average& RMS條件下小于54dBuV。2.4G輻射邊帶雜散對應的邊界點是2390M和2483.5M。

輻射邊帶雜散要求風險較高，同傳導邊帶雜散一樣，選擇一個邊帶只有一個最窄26Tones的場景，是最worse的場景，要保證該場景也能符合法規(guī)限值要求。

1.6.2 5G輻射邊帶雜散

5G FCC輻射邊帶雜散的限值和輻射雜散限值相同，是區(qū)分限制頻段和非限制頻段的，也就是在限制頻段內是Max Hold& Peak條件下小于74dBuV，Average& RMS條件下小于54dBuV；限制頻段外對Average& RMS條件無限制要求，對Max Hold& Peak條件下的限值還區(qū)分工作頻段，當工作頻段落在5725-5850M內時，邊界點是5725M和5850M，5720-5725M之間限值是從110.6dBuV到122dBuV，5700-5720M之間限值是從105dBuV到110.6dBuV，5650-5700M之間的限值是從68dBuV到105dBuV；5850邊帶與5725邊帶情況對稱；其余遠一些的頻段，則是滿足一般RE頻段雜散要求即可。工作頻段在5725M-5850M內的輻射邊帶限值較松，風險較低。但當工作頻段在5150M-5350M、5470M-5725M范圍內的情況，想應邊界點是5150M/5350M/5460M/5470M/5725M，這些點都須滿足限制頻段Peak& Average雙重要求，尤其是Average限值需小于54dBuV的要求，這是非常嚴格的，相對測試項風險也較高，也需要重點關注。（5470與5725雖然屬于非限制頻段，但是68dBuV的Peak限值要求比限制頻段74dBuV的Peak限值還要嚴格（因為邊帶位置的峰均比過高），當主信號非常靠近邊界點時會出現(xiàn)非限制頻段比限制頻段雜散要求還要嚴苛的情況，KDB789033對這種情況做了注釋，說明此種情況下，非限制頻段只要滿足限制頻段的Peak與Average的雙重要求即可，不滿足Peak 68dBuV的限值亦可。

1.7 Radio Emission測試用例

對WIFI產品來說，輻射雜散主要關注的是各諧波的能量大小不能超過規(guī)定的限值，限值區(qū)分限制頻段和非限制頻段，限制頻段內要求是Max Hold& Peak條件下小于74dBuV，Average&RMS條件下小于54dBuV；限制頻段外對Average& RMS條件無限制要求，對Max Hold& Peak條件下的限值是68dBuV。

1.7.1 2.4G 輻射雜散

在11ax出現(xiàn)之前，2.4G輻射雜散諧波風險最高的是11b 1M，因為相對11b 1M的帶寬最窄，能量越集中，相應諧波能量也越高。針對11ax新協(xié)議，會出現(xiàn)只占用一個26Tones的場景，這個時候OBW最小，相對11b帶寬更窄，需要特別注意此種場景下主頻n次諧波的能量值。

1.7.2 5G 輻射雜散

與2.4G類似，11ax只占用一個26Tones的場景，這個時候OBW最小，也成為5G諧波風險最高的場景。當前5G WIFI RF外圍電路都有配置濾波或者是有FEM（外置PA兼濾波）的，這些對諧波能量都有很好的抑制作用，但諧波點的輻射雜散仍然是是僅次于邊帶雜散的高風險測試項。外置PA本身也很可能存在n次諧波能量超標的問題。

2 結語

FCC認證因11ax引入增加的高風險項主要在PSD，邊帶雜散和諧波雜散這些認證測試項上，最worse的場景都是信道占用率最小的時候的場景。對AP而言，信道占用率最小的情況是占用4*26Tones的場景，此時信道實際占用帶寬（6dB OBW）大概在8.13M；對Station來說，信道占用率最小的情況是占用單個26Tones的場景，此時信道實際占用帶寬（6dB OBW）大概在2.03M。這樣對AP還是Station的測試用例相應最worse的RU Index 的選擇就會有所區(qū)別。對Station的風險會更高。如本文介紹的FCC認證OFDMA所要增加的這么多的測試項測試用例據第三方認證實驗室評估需2個月的測試時長預留，這就提醒我們需要在產品上市前盡早留出相應時間來完成認證，保證能按期拿到證書。