Wi-Fi 7 帶來了哪些升級? FEM技術(shù)如何影響Wi-Fi 6E/7
Wi-Fi 7 簡介
作為“一種新穎且創(chuàng)新的解決方案”,最新的Wi-Fi 7(也稱為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Wi-Fi 7相對于Wi-Fi 6增加了14個80MHz、7個160MHz與3個320MHz「互不重疊」的可使用無線信道(Channel)。如果對比早前的802.11n、802.11g和802.11b/a時期,可用頻譜足足增加了近100倍。同時,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。
誰在推動Wi-Fi 7的采用
2024年1月9日,維護(hù)和開發(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高級無線標(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)行銷售。該機(jī)構(gòu)預(yù)測,2024年將有超過2.33億臺Wi-Fi 7設(shè)備進(jìn)入市場,2028年這一數(shù)字將增加到21億臺。
就目前來看,路由器會成為Wi-Fi 7率先落地的場景,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,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、低延遲場景都將會積極擁抱Wi-Fi 7技術(shù)。
以Qorvo Wi-Fi 7射頻前端產(chǎn)品為例,我們的第一個量產(chǎn)客戶就是來自中國的小米公司,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,市場主流的Wi-Fi無線網(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)也都對其加以認(rèn)證并納入?yún)⒖荚O(shè)計中。有了參考設(shè)計的輔助,產(chǎn)品開發(fā)商就能縮短產(chǎn)品開發(fā)時間并簡化產(chǎn)品驗(yàn)證的工作,加速Wi-Fi 7商業(yè)化與出貨的時程。
XR是另一個代表性應(yīng)用案例。由于XR對時延極其敏感,如果無法實(shí)現(xiàn)低時延,終端將無用武之地。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,還需要極大的網(wǎng)絡(luò)容量來支持大批用戶能夠同時體驗(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)無線技術(shù)的極限。對此,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)與市場動態(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 5GHz(UNII1-3)與 6GHz(UNII5-8)的「體聲波」(BAW)濾波器。
Wi-Fi 7 帶來了哪些升級?
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 高級無線標(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)行銷售。
Wi-Fi 7 作為下一代無線通信技術(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突破性技術(shù),將帶來更高的數(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,為用戶提供更加流暢和高效的網(wǎng)絡(luò)體驗(yàn)。
具體來說,Wi-Fi 7 帶來了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則帶來了對于6GHz頻段的支持,相比上代的Wi-Fi 6 的帶寬翻倍。同時,WiFi 7 還能夠支持最多 16 根天線發(fā)送,16 根天線接收信號( 16 x 16 ),相比上一代標(biāo)準(zhǔn) 8 根天線發(fā)送, 接收信號也多了一倍,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)備通過多個鏈路同時傳輸和接收數(shù)據(jù),以提高吞吐量、減少延遲并提高可靠性。這本質(zhì)上是一種無線鏈路聚合,即分布在2.4 GHz、5GHz和6GHz頻帶中的兩個或三個頻帶上的綁定連接,可為用戶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)計的關(guān)鍵;原因在于,新的非線性方法提高了功率放大器(PA)的效率,降低了功耗。Qorvo表示,這將帶來一系列優(yōu)勢;其新型非線性FEM元件也已準(zhǔn)備就緒,將于2024年批量投放市場。
迄今為止,線性放大一直是包括Wi-Fi前端模組(FEM)在內(nèi)射頻(RF)設(shè)計所追求的“圣杯”,即在RF信號到達(dá)Wi-Fi天線之前用于放大發(fā)射和接收RF信號(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)計和應(yīng)用范式(方法)正在整個行業(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無線設(shè)備通道數(shù)量的增加,降低功耗變得越來越重要——例如在三頻段或四頻段Wi-Fi 6E或Wi-Fi 7設(shè)計中;同時,越來越小的外形尺寸也是大勢所趨。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,有時甚至沒有空間?!盦orvo高級市場經(jīng)理Jeremy Foland強(qiáng)調(diào)。
針對此類問題的解決方案是使用非線性FEM;因?yàn)榕c線性放大器相比,非線性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衰減,該方案采用了DPD(數(shù)字預(yù)失真)技術(shù)。Jeremy Foland對此表示,加在客戶駐地設(shè)備(客戶端設(shè)備) (CPE) 中確實(shí)是一種全新的方法,Wi-Fi 6E和Wi-Fi 7的時代即將開啟,全新的RF設(shè)計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性FEM提供預(yù)失真參數(shù)。通過這種方式,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,處理器會進(jìn)一步增加功耗。”他說,最終結(jié)果是,非線性FEM的性能幾乎與線性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看,降低功耗也很關(guān)鍵。Jeremy Foland 說:“我們的愿景是實(shí)現(xiàn)零排放?!?