Wi-Fi 6和Wi-Fi 6E的優(yōu)勢(shì)及用例

如今，除了傳統(tǒng)移動(dòng)設(shè)備，Wi-Fi 前端模塊 (FEM) 也開始支持一些新穎的應(yīng)用。由于 Wi-Fi 技術(shù)的最新進(jìn)步，創(chuàng)新型無線生態(tài)系統(tǒng)呈現(xiàn)爆炸式增長，如游戲、軍事和工業(yè)應(yīng)用。以下是您必須了解的信息。

多年來，Wi-Fi 作為一種通信技術(shù)一直被廣泛使用。 當(dāng)我們?cè)谑澜绺鞯芈眯袝r(shí)，我們都能發(fā)現(xiàn)這一點(diǎn)：在我們的家里、我們的公司、我們當(dāng)?shù)氐纳虉?chǎng)、醫(yī)院、咖啡店等都可以連接 Wi-Fi。我們希望并清楚 Wi-Fi 能夠正常工作，而且我們也可以利用最新的移動(dòng)設(shè)備輕松訪問。但就像所有其他技術(shù)一樣，Wi-Fi 也在不斷進(jìn)步。Wi-Fi 聯(lián)盟和制造商也開始努力提高其頻率范圍，加快其上傳和下載速度，并縮小其外形尺寸。這就是 Wi-Fi 在越來越多的應(yīng)用領(lǐng)域普及的原因所在。

Wi-Fi 6 和 6E 的優(yōu)勢(shì)

自從 1997 年 802.11 Wi-Fi 標(biāo)準(zhǔn)問世以來，截止本博客文章發(fā)表之日，電氣與電子工程學(xué)會(huì) (IEEE) 已經(jīng)發(fā)布了 20 個(gè)不同的 802.11 規(guī)范。2018 年，為簡(jiǎn)化這些規(guī)范提供功能和優(yōu)勢(shì)的方式，Wi-Fi 聯(lián)盟引入了一種代命名方案，從面向 802.11n 的 Wi-Fi 4 開始到面向 802.11be 的 Wi-Fi 7(開發(fā)中)。最新一代 Wi-Fi 6 包括近期批準(zhǔn)的 6 GHz 頻段(即 Wi-Fi 6E)。Wi-Fi 6、6E 和 7 均支持 6 GHz 至 7 GHz 的頻段范圍。

Wi-Fi 6(和 6E)對(duì) Wi-Fi 5 進(jìn)行了改進(jìn)。這些改進(jìn)支持更高的容量、更出色的信號(hào)可靠性和更快的速度。Wi-Fi 6 的關(guān)鍵特性/優(yōu)勢(shì)包括：

上行 MIMO —Wi-Fi 5 只有在下行模式中才支持多用戶 MIMO。Wi-Fi 6 包括上行，所有多個(gè)用戶可同時(shí)上傳和下載數(shù)據(jù)。

更寬調(diào)制 — 帶有 1024 QAM 調(diào)制的 Wi-Fi 6 采用 10 位調(diào)制方案(與 Wi-Fi 5 中的 8 位 256 QAM 調(diào)制相比)，可實(shí)現(xiàn)更高的吞吐量，并將每個(gè)符號(hào)的傳輸容量提高 25%。

更高容量和效率 — Wi-Fi 6 采用正交頻分多址接入 (OFDMA)，而不是 Wi-Fi 5 中的正交頻分復(fù)用 (OFDM)，這樣可以實(shí)現(xiàn) FDD，從而取代 TDD，還能實(shí)現(xiàn)特定信道內(nèi)的資源單元分配。子載波間隔減小至 78.125 kHz(為 Wi-Fi 5 間隔的 25%)，且符號(hào)比 Wi-Fi 5 長 4 倍。所有這些變化結(jié)合在一起，意味著系統(tǒng)更加高效，能夠同時(shí)上傳或下載多個(gè)數(shù)據(jù)包，而不是一次只傳輸一個(gè)數(shù)據(jù)包。

基于調(diào)度的工作 — 在 Wi-Fi 6 中，接入點(diǎn)決定設(shè)備何時(shí)工作，因而能夠更加高效地處理客戶端。資源調(diào)度還能顯著減少休眠期間的能耗，從而延長客戶端的電池續(xù)航時(shí)間。

多頻段 — Wi-Fi 5 和 Wi-Fi 4 只能在 2.4 GHz 和 5 GHz 頻譜范圍內(nèi)運(yùn)行;而 Wi-Fi 6E 除了 2.4 GHz 和 5 GHz 頻段外，還支持最近開放的 6 GHz 頻譜(表示 Wi-Fi 6E)。

非常棒的 Wi-Fi 6/6E 新用例

Wi-Fi 的價(jià)值影響依然非常顯著。Wi-Fi 聯(lián)盟最新研究“ Wi-Fi 的全球經(jīng)濟(jì)價(jià)值”表明，2018 年以來，其經(jīng)濟(jì)價(jià)值增長了近 1.7 倍，從 1.96 萬億美元增長到 3.3 萬億美元。預(yù)計(jì)，到 2025 年，該價(jià)值將達(dá)到 4.9 萬億美元。這明確表明 Wi-Fi 在全球消費(fèi)類和商業(yè)市場(chǎng)領(lǐng)域的重要性。Wi-Fi 6/6E 已經(jīng)應(yīng)用于新型移動(dòng)電話、路由器和網(wǎng)絡(luò)適配器，為更多需要更高帶寬和更低延遲的家庭和工業(yè)應(yīng)用鋪平了道路。新型 Wi-Fi 6 前端模塊 (FEM) 和濾波器設(shè)計(jì)可實(shí)現(xiàn)這些新應(yīng)用，這些設(shè)計(jì)提供了用戶端設(shè)備 (CPE) 和移動(dòng)設(shè)備中優(yōu)化 Wi-Fi 6/ 6E 所需的功能。

從我們的Wi-Fi 專家那獲取更多信息

我們的“Wi-Fi 技術(shù)和趨勢(shì)”博客系列提供了 Qorvo 無線連接解決方案專家的一些見解。在這些博文中，您可以獲得最新 Wi-Fi 設(shè)計(jì)技巧、趨勢(shì)和創(chuàng)新解決方案的見解。

隨著接入點(diǎn)和網(wǎng)絡(luò)適配器開始滿足 Wi-Fi 6/6E 的容量、速度和服務(wù)質(zhì)量 (QoS) 要求，市場(chǎng)將迎來帶寬要求高、延遲敏感的新型產(chǎn)品。這包括：

家庭/消費(fèi)類 — 增強(qiáng)現(xiàn)實(shí) (AR)/虛擬現(xiàn)實(shí) (VR) 眼鏡和投影儀、高清攝像頭以及其他人工智能 (AI)輔助媒體設(shè)備，這些設(shè)備都需要高帶寬和低延遲來實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)或近實(shí)時(shí)視頻響應(yīng)。

工業(yè)/商業(yè) — 工業(yè)物聯(lián)網(wǎng) (IIoT) 應(yīng)用，如攝像頭以及其他實(shí)時(shí)儀器儀表，需要更確定的網(wǎng)絡(luò)行為，以滿足生產(chǎn)線、煉油作業(yè)等的質(zhì)量和安全要求。

軍事 — AR 眼鏡和其他視覺輔助系統(tǒng)，需要在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)現(xiàn)安全性和實(shí)時(shí)確定性。

盡管 Wi-Fi 聯(lián)盟還在繼續(xù)致力于這些應(yīng)用領(lǐng)域的許多標(biāo)準(zhǔn)細(xì)節(jié)，但這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)成熟并隨時(shí)可用。

如移動(dòng)設(shè)備一樣，這些系統(tǒng)需要占用很少空間，同時(shí)具備高帶寬、低延遲吞吐量、類似確定性響應(yīng)、低功耗、線性度和抗干擾性的 Wi-Fi 6/6E 解決方案。

小型移動(dòng)設(shè)計(jì)的挑戰(zhàn)

將 Wi-Fi 6 融入更緊湊的設(shè)備中與移動(dòng)手機(jī)設(shè)計(jì)并沒有什么不同。所面臨的挑戰(zhàn)在于：使用更小巧的低功耗 IC 設(shè)備的同時(shí)，確保與路由器和網(wǎng)絡(luò)適配器相同的聯(lián)網(wǎng)功能和射頻要求遵從性。其中一些挑戰(zhàn)包括：

俘獲和過濾 — 就像 Wi-Fi 5 一樣，更高的頻率會(huì)帶來新的挑戰(zhàn)。6 GHz Wi-Fi 頻率的過渡頻段非常窄。在較小的空間內(nèi)，以最小的插入損耗實(shí)現(xiàn)滿足系統(tǒng)隔離要求的抑制性能成為更重大挑戰(zhàn);沒有屏蔽空間或分立濾波器組件。無論是在 5 GHz 還是 6 GHz 范圍內(nèi)運(yùn)行，Qorvo 的緊湊型體聲波 (BAW)、帶緣和寬帶濾波器都無需在緊密對(duì)齊組件周圍使用屏蔽硬件。在射頻前端中集成這些濾波器可滿足小空間共存的需要。

干擾 — 只要能夠連接網(wǎng)絡(luò)，用戶真的不會(huì)太關(guān)心他們使用的頻率(或技術(shù))。許多設(shè)備都支持多個(gè)無線電，因此 Wi-Fi 6 前端與其他技術(shù)共存變得至關(guān)重要。Qorvo 面向 Wi-Fi 6 的高品質(zhì) BAW 濾波器具有許多優(yōu)勢(shì)，包括：

裙邊極陡

尺寸明顯縮小

可實(shí)現(xiàn)同一器件或臨近器件 Wi-Fi 和 LTE 信號(hào)共存

Qorvo 的濾波器可實(shí)現(xiàn)高性能共存，同時(shí)允許 Wi-Fi 發(fā)射器在接近 FCC 高低帶緣的范圍工作。

范圍 — 更小的設(shè)備和更少的內(nèi)部空間會(huì)限制 Wi-Fi 的覆蓋范圍。頻率越高，帶寬就越大，但物理障礙物的穿透性能就越低。使用像 edgeBoost 和 bandBoost 濾波器這樣的 BAW 技術(shù)，如圖 3 所示，可以幫助設(shè)計(jì)人員最大化其系統(tǒng)的射頻范圍。此外，有效利用能源和集成天線可以在更小的空間內(nèi)提供更多的功能。Qorvo 新型 Wi-Fi 6/6E FEM 和濾波器可滿足小型設(shè)備的設(shè)計(jì)要求，同時(shí)有助于最小化工程工作量，從而交付最優(yōu)解決方案。

空間 — 將所有必要的 Wi-Fi 6 功能和容量壓縮到更小空間，是實(shí)現(xiàn)新一代 Wi-Fi 設(shè)備創(chuàng)新應(yīng)用所面臨的最大挑戰(zhàn)。小空間會(huì)限制物理環(huán)境，并需要對(duì)以下方面進(jìn)行更深入的分析：

功率效率和散熱 — 這些參數(shù)取決于應(yīng)用。IIoT 邊緣傳感器可能嚴(yán)重受限，而汽車的集成解決方案具有更高容差。

天線集成 — 帶集成天線的設(shè)備無需使用多個(gè)外部組件。

EVM — 誤差矢量幅度要求更嚴(yán)格。

多頻段兼容性 — 如上文所述，共存為必要條件。

環(huán)境 — 環(huán)境因應(yīng)用而異，從超冷干燥到非常炎熱潮濕。

可靠性 — Wi-Fi 已達(dá)到了用戶預(yù)期的可靠性水平，且無論設(shè)備大小，都必須實(shí)現(xiàn)該預(yù)期水平。

認(rèn)證 — 雖然 Wi-Fi 用戶希望實(shí)現(xiàn)一定水平的可靠性，但政府和行業(yè)仍要求遵守法規(guī)和實(shí)現(xiàn)預(yù)期性能水平。小型設(shè)備會(huì)對(duì)滿足這些要求的設(shè)計(jì)帶來挑戰(zhàn)，包括法規(guī)遵從性(FCC、FDA、FAA 等)、工業(yè)認(rèn)證和商業(yè)合作伙伴認(rèn)證。

Kevin 的結(jié)語：

除了家庭網(wǎng)關(guān)和智能手機(jī)，Wi-Fi 還將繼續(xù)支持我們?nèi)粘Ｉ钪械母鞣N新技術(shù)。隨著 AR、VR、實(shí)時(shí)工業(yè)安全等最新技術(shù)的發(fā)展，Wi-Fi 開始成為軍事和工業(yè)領(lǐng)域的全新首選技術(shù)?；谶@種發(fā)展勢(shì)頭，Qorvo 繼續(xù)在這些領(lǐng)域與客戶合作，利用我們 Wi-Fi 6/6E FEM 驅(qū)動(dòng)的進(jìn)步，幫助實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)創(chuàng)新。

關(guān)于作者

Kevin Gallagher

Wi-Fi 組件部門高級(jí)產(chǎn)品營銷經(jīng)理

Kevin 擁有超過 33 年的行業(yè)經(jīng)驗(yàn)，是 Qorvo 的移動(dòng) Wi-Fi 專家。他負(fù)責(zé)激勵(lì)我們的團(tuán)隊(duì)創(chuàng)造一流的高性能移動(dòng) Wi-Fi 技術(shù)，幫助我們的客戶突破現(xiàn)有和未來移動(dòng)設(shè)備的極限。

原文標(biāo)題：超越手機(jī)領(lǐng)域：將 Wi-Fi FEM 融入 AR/VR 和 IIOT 中

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審核編輯：湯梓紅