u-blox M10 GNSS接收机助力快速开发Wi-Fi 6E接入点

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到2022年底，市面上支持Wi-Fi 6E的设备将超过3.5亿台

自动频率协调(AFC)和自主定位

确定接入点地理位置的挑战

u-blox M10技术平台提供多种尺寸芯片和模块

借助M10系列加快产品上市时间

本文作者 | Bernd Heidtmann，u-blox标准精度GNSS产品战略部产品经理；Nabeel Khan，u-blox美洲地区应用营销经理

全球对通信技术以及带宽和吞吐量的需求永无止境，这推动着一轮又一轮的无线技术创新。

在美国联邦通信委员会(FCC)宣布以免执照方式开放6 GHz频段的决定后，Wi-Fi 6E于2021年问世，通过接入更广的频谱获得了极大的好处。市场已为新一代Wi-Fi 6E设备的推出做好了充分准备，而人们开始日渐期待下一代Wi-Fi技术Wi-Fi 7，其数据传输速率有望达到46Gbps。

各代Wi-Fi技术始终要求用户获得频谱的执照，为了在6 GHz频段中维系类似的秩序，FCC颁布了无线接入点(AP)制造商必须遵守的法规。

标准功率接入点（定义为发射功率不超过4W EIRP）制造商必须确保其设备能通过经认可的自动频率协调(AFC)服务准确共享地理位置。这一要求带来了多项难题，尤其是在接入点目的地是室内位置，且无法通过全球导航卫星系统(GNSS)加以辅助的情况下。

在本篇文章中，我们介绍了u-blox如何利用自身在汽车行业的专业知识开发u-blox M10超低功耗GNSS平台（点击下划线了解更多内容），提供高精度集成化定位解决方案。

u-blox M10平台的保护级别功能可满足FCC规定要求，定位精度可达到95%的置信度，对于需要开发成本优化型Wi-Fi 6E接入点，并更快地将产品推向市场的设计人员来说，是一种非常理想的选择。

01.到2022年底，市面上支持Wi-Fi 6E的设备将超过3.5亿台

自FCC于2020年决定开放6GHz频段以来，无线行业发展迅猛。Wi-Fi联盟预期FCC会发布类似公告，此前一直致力于制定Wi-Fi 6E规范，因此在公告发布后，该联盟很快启动了Wi-Fi 6E认证计划，推动了Wi-Fi 6E在全球广泛部署的势头。

2022年9月初，日本开始支持在6GHz频段中运行Wi-Fi 6E系统，成为迄今提供相应支持的超过22个国家/地区中的新成员，目前还有更多国家和地区计划采用这项技术。

越来越多的制造商正在为包括笔记本电脑、智能手机和电视在内的智能设备配备Wi-Fi 6E，根据Wi-Fi联盟的估测，到2022年，Wi-Fi 6E设备的全球销量将超过3.5亿台。

这对用户确实是个好消息，但免执照使用6GHz频谱伴随着一些限制，接入点开发人员必须充分了解这些限制条件。

为了保护频段中已被许可的服务，美国FCC根据接入点设备的传输功率水平（决定着这些设备干扰现有设备的可能性），将接入点设备分为三个类别：

超低功耗接入点，包括手机和车载接入点

用于室内固定用途的低功耗室内接入点（5 dBm/MHz，针对80MHz，为250mW EIRP）；

标准功率接入点，能够传输高达4W EIRP，适用于企业设施，例如体育场、运输和物流设施、制造工厂、园区覆盖、市政Wi-Fi，以及需要增强室内覆盖范围的大型场所。

在上述三个类别中，标准功率接入点有干扰现有的6 GHz链路的风险，因此需要某种形式的频谱协调系统以避免干扰。

02.自动频率协调(AFC)和自主定位

FCC要求标准功率接入点使用经认可的自动频率协调(AFC)服务。

根据频段的不同，AFC系统的名称有所不同，但应具有相同的核心功能，即：

保护频谱的持照用户，避免优先级较低的接入者对其造成干扰（在许多情况下，还要在优先级相同的用户之间进行协调）。

对发射信号或分配使用权限的请求进行授权

强制使用经授权的设备。

监控频谱分配情况，在某些情况下还会监控实际使用情况。

AFC服务包含现有6GHz运营商的数据库，其中包含地理位置、频率、功率水平、天线覆盖范围，任何新接入点都必须在数据库中注册。

在工作期间，接入点需要通过以下方式与AFC交互：

自动确定其地理位置，并且测量位置的不确定性。FCC法规要求以米为单位提供不确定性测量值，置信度需要达到95%。

每24小时向AFC系统请求可用信道列表。

（信道可用性请求中必须包括接入点地理位置、接入点序列号和FCCID）。

自主决定使用哪个工作信道和EIRP。

如果与AFC失去连接，则停止在6GHz频段上发射信号，或是回退到低功率模式。

6GHz标准功率有着至关重要的意义，这推动了世界各地的重要监管活动。

例如，在美国，FCC近期向运营商征集意见，并收到了14家AFC运营商的提案。

在美国以外，加拿大、韩国和沙特阿拉伯已明确计划采用AFC系统，而包括欧盟和巴西在内的其他国家/地区目前正在就此类系统开展研究。

03.确定接入点地理位置的挑战

如上所述，要配合使用AFC系统，标准功率Wi-Fi 6E接入点必须能自主确定其位置，而这一要求有可能给接入点开发人员带来诸多挑战。

由于信号被遮挡或多径反射，许多接入点将无法获取GNSS定位。为克服这些限制，可部署多种技术；GNSS数据可以与其他定位方法结合，包括Wi-Fi精确时间测量、超宽带(UWB)、蓝牙5.1到达角和专有射频系统的飞行时间(ToF)。

安装在窗户附近或室外的接入点可用作“锚点”，结合使用这些方法，实现对现场其他室内接入点的定位。

无论选择何种方法，都必须使用适当的算法来确定定位精度，确保其达到FCC要求的95%置信度。这项工作非常复杂，可能需要额外的技能组合、开发时间以及成本，并进而影响项目预算和时间表。

04.u-blox M10技术平台提供多种尺寸芯片和模块

M10是u-blox的第十代GNSS技术平台，u-blox GNSS产品已经经过了20余年的技术积累，销售量已突破5亿台。

u-blox M10采用4×4毫米QFN封装，在连续追踪模式下功耗小于15 mW，适用于各种工业和消费使用场景。

提供不同的芯片和模块外观尺寸

M10可同时接收四个GNSS星座卫星信号以提供尽可能高的定位可用性，进而确保实现精准可靠的定位精度，此外，M10的高射频灵敏度则大大缩短了定位所需时间。该技术平台还具备先进的干扰、欺骗和射频干扰减轻功能，

u-blox Super-S技术进一步提高了精度，在信号较弱或使用小型天线的环境中可提高性能，在采用非视距天线布置时，可将定位精度提高多达25%。

M10提供静止模式，使用M10的接入点可利用“保护级别”功能（图 2），这项功能会考虑所有常见误差来源，持续计算GNSS接收机的预期误差上限，确保实现FCC要求的95%置信度定位精度。

持续计算接收机预期误差上限

u-blox AssistNow服务可锦上添花，提高u-blox M10 GNSS在充满挑战的室内环境中的信号捕获性能，从而更快速、精准地提供首次报告的位置。

05.借助M10系列加快产品上市时间

Wi-Fi 6E的全球使用率正在迅速增加，根据ABI的研究数据，Wi-Fi 6E接入点的全球出货量将从2022年的150万台增加到2024年的520万台。

为此，u-blox M10为开发人员提供了一种快速、低功耗的定位解决方案，可满足标准功率接入点所需的报告不确定性指标，并提供米级精度解决方案。

此外，M10芯片及相关模块和开发套件可简化GNSS功能的设计，缩短开发周期并加快了市时间。

审核编辑：汤梓红