Wi-Fi 7 帶來(lái)了哪些升級(jí)? FEM技術(shù)如何影響Wi-Fi 6E/7

Wi-Fi 7 簡(jiǎn)介

作為“一種新穎且創(chuàng)新的解決方案”，最新的Wi-Fi 7(也稱(chēng)為IEEE 802.11be)標(biāo)準(zhǔn)在此前Wi-Fi 6的基礎(chǔ)上，引入了320MHz帶寬、4096正交調(diào)幅(QAM)、多資源單元(RU)、多鏈路操作(MLO)、增強(qiáng)型多用戶(hù)多路復(fù)用、輸入多輸出(MU-MIMO)和多接入點(diǎn)協(xié)調(diào)(Multi-AP Coordination)等多項(xiàng)前沿技術(shù)。

在上述技術(shù)的加持下，Wi-Fi 7比Wi-Fi 6增加了1.2GHz(5925MHz-7125MHz)的可使用頻帶，也就是說(shuō)Wi-Fi 7相對(duì)于Wi-Fi 6增加了14個(gè)80MHz、7個(gè)160MHz與3個(gè)320MHz「互不重疊」的可使用無(wú)線(xiàn)信道(Channel)。如果對(duì)比早前的802.11n、802.11g和802.11b/a時(shí)期，可用頻譜足足增加了近100倍。同時(shí)，有效帶寬從Wi-Fi 6的160MHz翻倍到320MHz，提供了比Wi-Fi 6更高的數(shù)據(jù)傳輸速率和更低的延遲，可支持高達(dá)40Gbps的吞吐量，約為Wi-Fi 6的三倍。

誰(shuí)在推動(dòng)Wi-Fi 7的采用

2024年1月9日，維護(hù)和開(kāi)發(fā)Wi-Fi標(biāo)準(zhǔn)的組織Wi-Fi聯(lián)盟正式宣布，已完成并推出了Wi-Fi 7高級(jí)無(wú)線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)的認(rèn)證，適用的終端產(chǎn)品可以正式獲得“Wi-Fi 7認(rèn)證”(Wi-Fi CERTIFIED 7?)并以此進(jìn)行銷(xiāo)售。該機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè)，2024年將有超過(guò)2.33億臺(tái)Wi-Fi 7設(shè)備進(jìn)入市場(chǎng)，2028年這一數(shù)字將增加到21億臺(tái)。

就目前來(lái)看，路由器會(huì)成為Wi-Fi 7率先落地的場(chǎng)景，隨著芯片的規(guī)模出貨，各大品牌紛紛推出了新款Wi-Fi 7路由器或推送Wi-Fi 7支持固件。接下來(lái)，智能手機(jī)、筆記本電腦、擴(kuò)展現(xiàn)實(shí)(XR)設(shè)備、機(jī)頂盒、遠(yuǎn)程醫(yī)療等高吞吐、低延遲場(chǎng)景都將會(huì)積極擁抱Wi-Fi 7技術(shù)。

以Qorvo Wi-Fi 7射頻前端產(chǎn)品為例，我們的第一個(gè)量產(chǎn)客戶(hù)就是來(lái)自中國(guó)的小米公司，并在此后陸續(xù)得到OPPO、vivo、Honor等頭部品牌手機(jī)的青睞。同時(shí)，市場(chǎng)主流的Wi-Fi無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)解決方案芯片廠商如高通(Qualcomm)、博通(Broadcom)、聯(lián)發(fā)科(MediaTek)、邁凌科技(MaxLinear)也都對(duì)其加以認(rèn)證并納入?yún)⒖荚O(shè)計(jì)中。有了參考設(shè)計(jì)的輔助，產(chǎn)品開(kāi)發(fā)商就能縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)時(shí)間并簡(jiǎn)化產(chǎn)品驗(yàn)證的工作，加速Wi-Fi 7商業(yè)化與出貨的時(shí)程。

XR是另一個(gè)代表性應(yīng)用案例。由于XR對(duì)時(shí)延極其敏感，如果無(wú)法實(shí)現(xiàn)低時(shí)延，終端將無(wú)用武之地。逼真的沉浸式XR體驗(yàn)需要具備極高刷新率的高清視頻作為支撐，這需要非常高的網(wǎng)速和帶寬。同時(shí)，還需要極大的網(wǎng)絡(luò)容量來(lái)支持大批用戶(hù)能夠同時(shí)體驗(yàn)上述應(yīng)用。此外，云游戲、社交游戲和元宇宙等日漸興起的應(yīng)用，也將不斷考驗(yàn)無(wú)線(xiàn)技術(shù)的極限。對(duì)此，Wi-Fi 7將為行業(yè)提供充足的性能。

全球領(lǐng)先的連接和電源解決方案供應(yīng)商 Qorvo在北京舉辦了以“春光作序，萬(wàn)物更‘芯’”為主題的媒體日，展示了多領(lǐng)域創(chuàng)新成果并深入探討前沿技術(shù)與市場(chǎng)動(dòng)態(tài)。其中就包括了Qorvo面向Wi-Fi 7 規(guī)范的前端射頻模塊(Front End Module)器件與涵蓋整個(gè) 5GHz(UNII1-3)與 6GHz(UNII5-8)的「體聲波」(BAW)濾波器。

Wi-Fi 7 帶來(lái)了哪些升級(jí)?

2024年1月9日，Wi-Fi 標(biāo)準(zhǔn)的組織 Wi-Fi 聯(lián)盟正式宣布，已完成并推出了 Wi-Fi 7 高級(jí)無(wú)線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)的認(rèn)證，適用的終端產(chǎn)品可以正式獲得“Wi-Fi 7認(rèn)證”(Wi-Fi CERTIFIED 7?)并以此進(jìn)行銷(xiāo)售。

Wi-Fi 7 作為下一代無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，引入了 320MHz 帶寬、多鏈路操作(MLO，Multi-Link Operation)、4096 階正交幅度調(diào)制(4K QAM)以及靈活的信道選擇等多項(xiàng)突破性技術(shù)，將帶來(lái)更高的數(shù)據(jù)傳輸速率、更低的延遲以及更強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)連接穩(wěn)定性，為用戶(hù)提供更加流暢和高效的網(wǎng)絡(luò)體驗(yàn)。

具體來(lái)說(shuō)，Wi-Fi 7 帶來(lái)了320 MHz信道，相比之前的Wi-Fi 6涵蓋了2.4GHz、5GHz頻段，Wi-Fi 6E和Wi-i 7則帶來(lái)了對(duì)于6GHz頻段的支持，相比上代的Wi-Fi 6 的帶寬翻倍。同時(shí)，WiFi 7 還能夠支持最多 16 根天線(xiàn)發(fā)送，16 根天線(xiàn)接收信號(hào)( 16 x 16 )，相比上一代標(biāo)準(zhǔn) 8 根天線(xiàn)發(fā)送， 接收信號(hào)也多了一倍，有助于實(shí)現(xiàn)高達(dá)46Gbps的傳輸速度和吞吐量，達(dá)到Wi-Fi 6的4.8倍。

Wi-Fi 7 還支持多鏈路操作 (MLO)，允許設(shè)備通過(guò)多個(gè)鏈路同時(shí)傳輸和接收數(shù)據(jù)，以提高吞吐量、減少延遲并提高可靠性。這本質(zhì)上是一種無(wú)線(xiàn)鏈路聚合，即分布在2.4 GHz、5GHz和6GHz頻帶中的兩個(gè)或三個(gè)頻帶上的綁定連接，可為用戶(hù)提供更高的速度和穩(wěn)定性。

業(yè)界領(lǐng)先的射頻前端模組(FEM)供應(yīng)商Qorvo的觀點(diǎn)認(rèn)為，用于Wi-Fi接入點(diǎn)的非線(xiàn)性FEM技術(shù)是正確實(shí)現(xiàn)三頻段Wi-Fi 6E和Wi-Fi 7設(shè)計(jì)的關(guān)鍵;原因在于，新的非線(xiàn)性方法提高了功率放大器(PA)的效率，降低了功耗。Qorvo表示，這將帶來(lái)一系列優(yōu)勢(shì);其新型非線(xiàn)性FEM元件也已準(zhǔn)備就緒，將于2024年批量投放市場(chǎng)。

迄今為止，線(xiàn)性放大一直是包括Wi-Fi前端模組(FEM)在內(nèi)射頻(RF)設(shè)計(jì)所追求的“圣杯”，即在RF信號(hào)到達(dá)Wi-Fi天線(xiàn)之前用于放大發(fā)射和接收RF信號(hào)(且失真最小)的集成電路。領(lǐng)先的FEM和RF元件供應(yīng)商Qorvo指出，目前，F(xiàn)EM的設(shè)計(jì)和應(yīng)用范式(方法)正在整個(gè)行業(yè)發(fā)生轉(zhuǎn)變。

這一切都是為了降低Wi-Fi設(shè)備的功耗和熱影響?！半S著Wi-Fi無(wú)線(xiàn)設(shè)備通道數(shù)量的增加，降低功耗變得越來(lái)越重要——例如在三頻段或四頻段Wi-Fi 6E或Wi-Fi 7設(shè)計(jì)中;同時(shí)，越來(lái)越小的外形尺寸也是大勢(shì)所趨。這意味著容納散熱器和風(fēng)扇等大型熱管理組件的空間更小，有時(shí)甚至沒(méi)有空間?！盦orvo高級(jí)市場(chǎng)經(jīng)理Jeremy Foland強(qiáng)調(diào)。

針對(duì)此類(lèi)問(wèn)題的解決方案是使用非線(xiàn)性FEM;因?yàn)榕c線(xiàn)性放大器相比，非線(xiàn)性FEM所需的電流更小，功耗可降低20-25%。為避免固有失真造成的信號(hào)衰減，該方案采用了DPD(數(shù)字預(yù)失真)技術(shù)。Jeremy Foland對(duì)此表示，加在客戶(hù)駐地設(shè)備(客戶(hù)端設(shè)備) (CPE) 中確實(shí)是一種全新的方法，Wi-Fi 6E和Wi-Fi 7的時(shí)代即將開(kāi)啟，全新的RF設(shè)計(jì)將廣泛采用這種方案。

“最先進(jìn)的Wi-Fi芯片組采用查表方法為非線(xiàn)性FEM提供預(yù)失真參數(shù)。通過(guò)這種方式，F(xiàn)EM可獲得快速校準(zhǔn)，而且該方案也幾乎不需要消耗任何處理器功耗——我們知道，處理器會(huì)進(jìn)一步增加功耗。”他說(shuō)，最終結(jié)果是，非線(xiàn)性FEM的性能幾乎與線(xiàn)性FEM相當(dāng)，但效率更高。大多數(shù)Wi-Fi芯片組供應(yīng)商都支持DPD的查表方法。

另一個(gè)非常理想的最終結(jié)果可能是降低成本，緣于Wi-Fi 6E和Wi-Fi 7網(wǎng)關(guān)及接入點(diǎn)(AP)的機(jī)械要求和冷卻需求降低。此外，新方法還允許高性能多射頻企業(yè)級(jí)AP符合PoE(以太網(wǎng)供電)預(yù)算的嚴(yán)格限制。Qorvo指出，從環(huán)境可持續(xù)性和能源成本的角度來(lái)看，降低功耗也很關(guān)鍵。Jeremy Foland 說(shuō)：“我們的愿景是實(shí)現(xiàn)零排放。”