Wi‑Fiの技術仕様とコンプライアンス

• Wi-Fiは、2.4 GHz（ISM）、5 GHz（UNII）、6 GHz（Wi-Fi 6E/7）を含むグローバルに調和された免許不要帯域で動作し、各帯域は地域固有の規制に従います

• 規制のRF適合性テストには、帯域幅制限、スペクトラルマスク、放射電力（EIRP/TRP）、スプリアス放射が含まれ、地域と周波数帯域によって異なります

• DFSとTPCは多くの5 GHzサブバンドで必須であり、認証プロセスの一部として、レーダー検出と動的電力制御が求められます

• 6 GHz帯域での動作が拡大しており、標準電力機器は自動周波数調整（AFC）と地域固有のアクセス規則（例：LPI、VLP）に従います

• 成功する認証は構造化されたプロセスに依存し、要件分析、ラボテスト、文書化、FCC、RED、ISED、MIC、ANATELなどの当局への提出が含まれます

Wi-FiはIEEE 802.11標準ファミリーに基づいており、無線ローカルエリアネットワーク（WLAN）の物理層（PHY）とメディアアクセス制御（MAC）層を定義しています。過去20年間で、Wi-Fiは大幅に進化し、スループット、スペクトラム効率、マルチユーザー機能を向上させています。

新しいWi-Fi世代ごとに、より広いチャネル帯域幅、高次変調方式、拡張された周波数範囲などの技術的進歩が、機器設計、規制適合性、テスト手順に大きな影響を与えています。

以下のセクションでは、性能と認証に影響する最も重要な側面を強調します：帯域幅構成、実世界のスループット、6 GHz帯域などの新しく割り当てられたスペクトラムでの動作。

Wi-Fi機器は、地域のスペクトラム規制への適合性を実証し、免許不要帯域での共存を確保するため、包括的RFテストを受ける必要があります。このセクションでは、ETSI、FCC、および其他のフレームワークによって定義される主要なテストパラメータと、認定試験所で使用される典型的な評価方法について概説します。

占有帯域幅は、Wi-Fi送信機の実際のチャネル使用量を定義し、法的チャネル境界内に留まる必要があります。一般的に2つの測定方法が適用されます：

• 99%占有帯域幅（ETSI）： 総放射電力の99%を含む周波数範囲。

• -26 dBエミッション帯域幅（FCC）： 信号がピークエミッションレベルより26 dB下がる点間で測定される帯域幅。

両方の方法は、OFDMベースの信号に対して通常同等の結果をもたらします。適用可能な方法は地域によって決まります。

適合性注記

• 測定された帯域幅は、公称チャネル幅を大幅に超えてはなりません。

• わずかな許容差は許容されます（例：クロッキングによる）が、定義されたスペクトラルマスクは依然として満たす必要があります。

• サポートされるすべてのチャネル幅（20 / 40 / 80 / 160 / 320 MHz）を個別にテストする必要があります。

• 動的帯域幅動作を持つ機器は、サポートされるすべての構成でテストする必要があります。

• 適応システムについては、最悪ケース帯域幅（最も広い占有スペクトラム）を特定し、文書化する必要があります。

• 規格：ETSI EN 301 893、FCC §15.407

テスト方法

• 被試験機器（DUT）は、無変調搬送波（CW）または事前定義された変調テスト信号（例：PRBS）を使用して連続送信モードで動作されます。

• スペクトラムアナライザの分解能帯域幅（RBW）は、予想される信号帯域幅よりも大幅に小さくなければなりません（例：100 kHz）。

• 測定は、アンテナ構成に応じて、伝導モード（RFポート経由）または放射セットアップ（無響室内）で実行できます。

→ 規制定義および計算詳細については、占有帯域幅の用語集エントリも参照してください。

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送信スペクトラムマスクは、Wi-Fi送信機の許可されたエミッションプロファイルを定義します。これにより、信号エネルギーが割り当てられたチャネル内に封じ込められ、隣接チャネルやサービスに干渉しないことが保証されます。

適合性注記

• 帯域外エミッションは以下を下回る必要があります：

  • -30 dBm/MHz（ETSI、5.47-5.725 GHz外）

  • -27 dBm/MHz EIRP（FCC、認可UNII帯域外）

• 特定の帯域では追加の制約が適用される場合があります（例：UNII-3）。

• マスク制限を超えると非適合になります。

• 軽減策には、電力削減、変調変更、または追加のRFフィルタリングが含まれます。

• スペクトラムマスクテストは通常、スペクトラルトレースプロットで文書化されます。

• 規格：ETSI EN 301 893、FCC §15.407

テスト方法

• DUTはピーク検出モードでスペクトラムアナライザを使用して測定されます。

• 分解能帯域幅は、規格に応じて100 kHzまたは1 MHzに設定されます。

• スイープ範囲は±2×公称チャネル帯域幅をカバーする必要があります。

• 測定は以下で実行されます：

  • 伝導、機器にアクセス可能なRFポートがある場合

  • 放射、アンテナが統合されているか取り外し不可の場合は半無響室内で

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周波数安定性は、Wi-Fi機器が温度や電源電圧の変動などの環境極値全体で搬送周波数を許容限界内に維持することを保証します。これは、隣接チャネルやサービスとの干渉を防止し、スペクトラムの完全性を維持するために不可欠です。

適合性注記

• 典型的な周波数偏差は、すべての指定動作条件下で±20 ppm（parts per million）以内に留まる必要があります。

• 適合性は、指定された最低および最高動作温度と電源電圧での周波数ドリフトを監視することで評価されます。

• FCC適合性については（例：§15.407）、周波数安定性は最悪ケース条件下でのエミッション帯域幅動作を介して間接的に検証されます。

• 一部の規制領域では、送信機が割り当て帯域内に留まることの文書化された証明を明示的に要求します。

• 規格：FCC §15.407、適用可能な地域要件

テスト方法

• 被試験機器（DUT）は環境試験室内に置かれ、動作範囲で指定された温度極値（例：-20°Cから+50°C）に曝されます。

• 同時に、プログラマブル電源を使用して電源電圧を指定された最小値と最大値に調整します。

• DUTを連続送信モード（例：CW信号）で、スペクトラムアナライザを使用して中心周波数を監視します。

• 測定は通常、アンテナが取り外し不可でない限り、伝導モードで実行されます。

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放射電力測定は、Wi-Fi機器が特定の方向または全方向平均でどれだけのRFエネルギーを放射するかを決定します。これらの指標は、規制電力制限への適合性を実証し、機器性能を評価するために重要です。

適合性注記

• EIRP（等価等方放射電力）： アンテナの最大利得方向に放射される総電力で、理想的な等方性放射器を基準とします。ほとんどの規制電力制限（例：100 mWまたは30 dBm）はEIRPで表現されます。

• ERP（実効放射電力）： EIRPから2.15 dBを引いた値で、等方性ソースの代わりに半波長ダイポールを基準とします。ERPは通常、1 GHz未満で動作する機器のFCC規制で使用されます。

• TRP（総放射電力）： 全方向に放射される総電力で、完全な3D空間にわたって積分されます。TRPは、オーバーザエア（OTA）性能、SAR評価、効率測定に関連します。

• 複数のアンテナを持つ機器（例：MIMOシステム）は、最悪ケース総電力を表すモードで評価する必要があります。

• 規格：RED（EU）、FCC §15.407、ANSI C63.10、ISED RSS-Gen

テスト方法

• 被試験機器（DUT）は、校正された吸収材ライニングを持つ半無響室内の電動回転テーブル上に配置されます。

• EIRP/ERPの場合、DUTを回転させて最大放射角度を特定します。ピーク電界強度を固定距離（通常1-3 m）で測定します。

• 結果は、測定アンテナの既知の利得と校正された置換法を使用してEIRPまたはERPに変換されます：

  • 基準信号発生器がDUTを置き換え、校正されたアンテナに接続されます。

  • 測定点で同じ電界強度が観測されるまで発生器出力を調整します。

  • EIRPは発生器出力とアンテナ利得から計算されます。

• TRPの場合、DUTを方位角と仰角の両方で回転させて完全な3D放射パターンを捉えます。総放射電力は、球面上で測定値を積分することで計算されます。

• 伝導測定もアンテナポートあたりの電力を推定するために使用できますが、オーバーザエアシナリオでのTRPとEIRPには放射テストが必要です。

→ 電力定義と変換参照については、EIRPの用語集エントリを参照してください。

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送信電力制御（TPC）は、共有スペクトラム環境、特にレーダー共存が必要な帯域において、総合的なRF曝露を削減するよう設計された規制メカニズムです。機器は、地域規制またはネットワーク条件によって要求される場合、送信電力を動的に削減できる必要があります。

適合性注記

• 欧州連合では、ETSI EN 301 893に従い、TPCはDFS帯域で必須です。機器は最小6 dBの電力調整範囲をサポートする必要があります。

• TPCが実装されていない場合、機器は許可されているよりも3 dB低いEIRP制限で動作する必要があります。この削減は適合宣言書（DoC）に明示的に反映する必要があります。

• 米国（FCC）では、TPCは厳密には必須ではありませんが、DFS感度閾値を満たし、動的スペクトラムアクセス動作をサポートするために必要な場合があります。

• TPCは自動的に（信号フィードバックに基づいて）またはソフトウェア構成を介して実装できます。多くの場合、この機能は無線ファームウェア内に組み込まれており、外部制御できない場合があります。

• 規格：ETSI EN 301 893、FCC §15.407、ISED RSS-247

テスト方法

• 機器を通常動作モードで連続送信するよう構成します。

• TPC機能を外部的にトリガーできる場合、テストエンジニアは起動前後の出力を比較して電力削減範囲を検証する必要があります（例：ソフトウェアコマンドまたはAPI経由）。

• 機能が内部専用の場合、検証は以下に基づく必要があります：

  • 機器文書

  • 製造者宣言

  • 間接観察（例：近接または干渉条件下での出力変動）

• 利用可能な総調整範囲は最低6 dBである必要があり、アンテナのアクセシビリティに応じて伝導または放射セットアップで検証されます。

• TPCを持たない機器は削減された電力制限（-3 dB）に対してテストし、規制提出書類でそれに応じてラベル付けする必要があります。

→ 定義とテスト要件については、用語集の送信電力制御で詳細を学んでください。

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動的周波数選択（DFS）は、5 GHz帯域で動作するWi-Fi機器が、気象、航空、軍事レーダーなどのレーダーシステムに干渉しないことを保証します。DFS対応機器は、レーダー信号を検出し、干渉を避けるために自動的に異なるチャネルに切り替える必要があります。

適合性注記

• DFSは、EUと米国における5250-5350 MHzおよび5470-5725 MHzなど、多くの5 GHzサブバンドで必須です。

• 機器は以下を含む厳格な検出、タイミング、チャネル管理要件に準拠する必要があります：

  • レーダー検出閾値： 通常-62から-64 dBm（アンテナ基準点で測定）

  • CAC（チャネル可用性チェック）： DFSチャネルを使用する前に≥60秒のパッシブスキャニング

  • 運用中監視： 送信中の継続的なレーダー検出

  • チャネル移動時間： 検出から送信停止まで≤10秒

  • 非占有期間（NOP）： 影響を受けたチャネルを再使用してはならない≥30分

  • 誤検出耐性： 機器は有効なレーダーイベントなしにチャネルを空けてはならない

• 機器は以下のように分類されます：

  • マスター機器（例：アクセスポイント）- レーダーを検出し、チャネル切り替えを開始する必要がある

  • スレーブ/クライアント機器 - 通常レーダーを検出しないが、チャネル切り替えコマンドに応答する必要がある

• 規格：ETSI EN 301 893 Annex D、FCC KDB 905462、ISED RSS-247

テスト方法

• DUTはアクティブトラフィック（例：UDPストリーム）でDFSチャネルで動作するよう設定されます。

• シミュレートされたレーダーパルスは、ベクトル信号発生器を介して放射または伝導（サポートされている場合）で注入されます。

• 複数のレーダー信号タイプが使用されます（例：ETSIタイプ1-5またはFCCテスト波形）、それぞれに定義された：

  • パルス幅

  • パルス繰り返し間隔

  • バースト持続時間

• 以下の機器動作を観察し、記録する必要があります：

  • 成功したレーダー検出と指定されたチャネル移動時間内でのチャネル切り替え

  • 最初の送信前のCAC期間の適切な実行

  • レーダー検出後の非占有期間（≥30分）の維持

  • レーダー刺激なしでの動作中の誤検出の不在

• テストログには、レーダー検出、送信停止、チャネル再初期化のタイムスタンプが含まれる必要があります。

• テストは通常、実際のトラフィックと検証されたタイミング条件を持つ半無響室で実行されます。

→ レーダー検出基準と規制コンテキストについては、DFSの用語集エントリを参照してください。

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免許不要周波数帯域では、Wi-Fi機器は他のユーザーや技術とスペクトラムを公平に共有する必要があります。適応性メカニズムは、機器が媒体を永続的に占有せず、他の信号に適切に反応することを保証します。

適合性注記

• ETSI EN 300 328（2.4 GHz）：
  機器は以下のいずれかを実装する必要があります：

  • クリアチャネル評価（CCA）を伴うListen-Before-Talk（LBT）、または

  • 必須のアイドル期間が続く最大送信バースト時間10 ms

• ETSI EN 303 687（6 GHz / Wi-Fi 6E/7）：
  機器はCCAベースの競合アクセスをサポートし、NR-UやLAAなどの他の免許不要サービスとの共存を保証する必要があります。

• 主要技術要件には以下が含まれます：

  • エネルギー検出閾値： 通常-73 dBm（チャネルが空いていると見なされる信号レベル以下）

  • チャネル占有時間（COT）： 定義された規制制限を超えてはならない（特定の観測間隔で測定）

  • 最小アイドル期間： 連続バースト間で必要（機器クラスに依存）

• CSMA/CA（802.11 MAC層）を使用する機器は、設計上一般的に適応性要件を満たしますが、明示的な検証は依然として必要です。

• 規格：ETSI EN 300 328、ETSI EN 303 687

テスト方法

• DUTは、同じチャネルでの同時活動をエミュレートする他の機器または信号発生器からのシミュレートされたトラフィックを持つテスト環境に配置されます。

• 機器は以下を行う必要があります：

  • 送信前にチャネルを感知する（LBT動作）

  • チャネルが忙しい場合は送信を延期する

  • チャネルが空いたら送信を再開する

• トラフィックアナライザまたは信号ロガーを使用して以下を測定します：

  • 定義されたウィンドウ内での総送信時間（COT）

  • アイドル期間の存在と持続時間

  • 媒体活動に対する反応時間

• テストは機器が以下を行うことを確認します：

  • CCA閾値を正しく実装する

  • 許可されたチャネル使用量を超えない

  • 繰り返しサイクル全体で一貫して動作する

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スプリアス放射は、Wi-Fi送信の必要帯域幅外で放射される意図しない無線周波数信号です。これらの放射は、隣接チャネルや其他の無線サービスとの干渉を防ぐため、規制制限以下に留まる必要があります。

適合性注記

• 放射エミッションは、機器の送信周波数に応じて、通常30 MHzから1 GHz（動作帯域以下）および40 GHzまで（帯域以上）の広い周波数範囲で測定する必要があります。

• 機器にアクセス可能なRFコネクタ（例：SMA、U.FL）がある場合、伝導エミッションも評価する必要があります。

• 規制制限は地域と周波数によって異なります：

  • FCC：
    – §15.209による一般電界強度制限（例：960 MHz以下で@3 mでの-55 dBm相当）
    – §15.407によるDFS帯域のより厳しいエミッションマスク

  • ETSI：
    – EN 301 893およびEN 300 328の制限、通常割り当て帯域外で約-30 dBm/MHz

  • ISED：
    – RSS-GenおよびRSS-247を参照、FCCと整合しているが局地化された閾値

• 測定検出器：

  • 最悪ケースエミッションを特定するためのピーク検出器

  • 規格で指定された場合のRMSまたは平均検出器（例：時間平均制限）

• エミッションは通常動作中または連続送信モードで、実行可能な場合は実際の変調を使用して測定する必要があります。変調信号は現実的な機器動作をよりよく反映します。

テスト方法

• 被試験機器（DUT）は、通常動作モードで固定チャネルで最大電力で送信するよう構成されます。

• 放射テストは半無響室内または野外試験場（OATS）で実行されます（特に1 GHz以下の周波数）。

  • DUTを方位角で回転させながら、以下を使用してエミッションを記録します：

    • ピーク検出器（観測された最大エミッション用）

    • 該当する場合はRMS検出器

• 伝導テストは、校正された同軸ケーブルを介してDUTのRFポートをスペクトラムアナライザに接続することで実行されます。

• 測定周波数範囲はDUTの動作帯域に依存します：

  • 2.4 GHz機器： 30 MHzから25 GHz

  • 5 / 6 GHz機器： 30 MHzから40 GHz

• 割り当て帯域外のすべてのエミッションは、関連する地域制限に準拠し、適切なスペクトラルプロットで文書化する必要があります。

→ 測定基準と規制制限については、スプリアス放射の用語集エントリを参照してください。

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AFCは、6 GHz帯域で動作する標準電力Wi-Fi 6EおよびWi-Fi 7機器に必要なスペクトラム共有メカニズムです。これにより、このような機器が固定マイクロ波リンクや衛星地上局などの既存免許ユーザーに有害な干渉を引き起こさないことが保証されます。

適合性注記

• AFCは標準電力機器に適用され、規制フレームワークとAFC許可に応じて、より高い送信電力で屋外または屋内で動作する場合があります。

• 機器は、地理的位置と標高に基づいて許可されたチャネルと最大電力レベルを取得するため、FCC承認のAFCシステムに問い合わせる必要があります。

• 位置報告は正確である必要があります（通常GPSまたは手動設置データ経由）。

• AFCシステムは、ラボ検証およびパブリックトライアルを含む専用承認プロセスを通じてFCCによって検証されます。

• FCC §15.407下での機器テストは以下に焦点を当てます：

  • 正しいクライアント動作（例：セキュア通信、リクエスト頻度）

  • AFC許可への適切な応答

  • AFCシステムが到達不能になった場合のフェイルセーフメカニズム

• 相互運用性： Wi-Fi Allianceは、ベンダーエコシステム全体での一貫した動作を保証するため、オプションのAFC相互運用性仕様を提供します。必須ではありませんが、製品互換性に関連する可能性があります。

テスト方法

• 被試験機器（DUT）はAFCクライアントモードに配置され、実世界のAFC相互作用をエミュレートするよう構成されます。

• テストエンジニアは、オーバーザエアエミュレーションまたは事前定義されたシナリオを使用するテストハーネス経由でAFCクエリと応答をシミュレートします。

• テストは以下を検証します：

  • DUTによる正確な位置報告

  • AFCチャネルと電力許可の正しい解釈と適用

  • セキュアで認証されたAFC通信（例：HTTPS）

  • 有効なAFC応答が利用できない場合の動作（例：送信なし）

• 放射テストは、AFC指定パラメータに基づいて、割り当てられた電力とエミッションマスクへの適合性を確認するため半無響室で実行されます。

→ 位置ベースのスペクトラム共有規則については、用語集のAFCで詳細を学んでください。

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機器の使用目的（例：ハンドヘルド、身体装着、またはウェアラブル）に応じて、規制当局（例：FCC、RED、ISED）は、人体RF曝露制限への適合性を検証するため、電力密度または比吸収率（SAR）の評価を要求する場合があります。これは、ユーザーに近接して高電力レベルで動作するWi-Fi機器に特に関連します。

→ 定義と曝露基準については、SAR用語集エントリを参照してください。
→ ラボテストと認証サポートについては、SARテストサービスで詳細を学んでください。

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