Wi-Fi 7帶來諸多新技術(shù)和新挑戰(zhàn)，射頻前端產(chǎn)品如何應(yīng)對？

電子發(fā)燒友網(wǎng)報道（文/吳子鵬）前不久，Wi-Fi聯(lián)盟宣布，完成并推出Wi-Fi 7高級無線標(biāo)準(zhǔn)的認(rèn)證，將改善家庭、辦公室和工業(yè)用途設(shè)備的連接性能，同時還帶來了新的認(rèn)證標(biāo)志。這無疑是一大產(chǎn)業(yè)利好，Wi-Fi 7將會在2024年迎來更大規(guī)模的爆發(fā)。不過，對于這項全新的Wi-Fi標(biāo)準(zhǔn)，產(chǎn)業(yè)界已經(jīng)籌備良久。

Qorvo無線連接業(yè)務(wù)部亞洲區(qū)高級營銷經(jīng)理Jeff Lin（林健富）在接受電子發(fā)燒友網(wǎng)記者采訪時表示，由于Wi-Fi 7本身有許多創(chuàng)新的功能，對于處理器指令周期與內(nèi)存空間有更高的要求，加上近幾年嚴(yán)峻的國際情勢造成能源成本的增加，種種的因素加成，讓網(wǎng)絡(luò)設(shè)備廠商考慮將Wi-Fi的射頻前端器件由傳統(tǒng)的「線性放大器」改成耗電較低的「非線性放大器」。

Qorvo無線連接業(yè)務(wù)部亞洲區(qū)高級營銷經(jīng)理Jeff Lin（林健富）

Qorvo團(tuán)隊看到這個趨勢，于是在2023年著手Wi-Fi 7的非線性功率放大器的射頻前端模塊，目前Qorvo Wi-Fi 7的非線性功率放大器射頻前端模塊已經(jīng)陸續(xù)被高通、博通與聯(lián)發(fā)科認(rèn)證，即將進(jìn)入量產(chǎn)階段。

作為“首個從頭開始專為 6GHz頻段打造”的標(biāo)準(zhǔn)，Wi-Fi 7擁有非常多的創(chuàng)新，比如多鏈路操作（MLO）、320 MHz信道等。這些創(chuàng)新特性會給終端應(yīng)用帶來怎樣的改變？需要怎樣的射頻前端？我們聽聽林健富的解讀。

Wi-Fi 7的6GHz頻段、320MHz帶寬和MLO

Wi-Fi 7基于IEEE 802.11be技術(shù)，IEEE 802.11be 稱為“極高吞吐量增強（Enhancements for Extremely High Throughput，EHT）”，所以Wi-Fi 7在數(shù)據(jù)吞吐方面的改變是非常直觀的。Wi-Fi 7的理論速度最高可達(dá)46 Gbps，相較于Wi-Fi 6的9.6 Gbps，有數(shù)倍的提升。這里面一個很重要的原因就是Wi-Fi 7更好地利用了6GHz頻段。

林健富指出，Wi-Fi聯(lián)盟在2020年1月正式開放6GHz (5925MHz – 7125MHz)頻段，Wi-Fi 也正式地邁入了「三頻」時代。Wi-Fi 6E與Wi-Fi 7都將6GHz的頻段納入標(biāo)準(zhǔn)。在無線通信的世界里，頻譜是最重要也是最有價值的東西，越大的頻段表示可以傳輸?shù)臄?shù)據(jù)吞吐量越大。

根據(jù)Wi-Fi聯(lián)盟的規(guī)劃，6GHz (UNII5-UNII8)開放了14個額外的80MHz信道，7個額外的160MHz信道，還有3個額外的320MHz信道，這些額外的信道彼此不重疊，能夠有效降低Wi-Fi信道擁塞的問題，對學(xué)校、大型賣場、體育館、商店街、演藝廳等人員密集場所和大型公共設(shè)施有重要價值。

隨著Wi-Fi 6E和Wi-Fi 7的陸續(xù)推出，Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)方案提供商將會把三頻架構(gòu)從目前的2.4G+5G(Low-Band)+5G(High-Band)升級到2.4G+5G(U-NII 1-3)+6G(U-NII 5-8)。林健富介紹稱，針對Wi-Fi 7技術(shù)規(guī)范和相關(guān)升級需求，Qorvo開發(fā)了2.4G、5G與6G的射頻前端模塊?！霸谌l的架構(gòu)下，每一個頻段都不能被其他頻段干擾，同時自身的頻段也不能去干擾別的頻段，因此每個頻段的射頻前端模塊需要有一定的隔離度，Qorvo 在無線射頻的領(lǐng)域上積累了許多的經(jīng)驗，與其他競爭對手相比，必然在Wi-Fi 7的產(chǎn)品開發(fā)上占有一定的優(yōu)勢?！彼诮榻B中提到。

雖然Wi-Fi 6E和Wi-Fi 7都有6G頻段，不過兩者還是有差別的，其中之一是Wi-Fi 7在6G頻段提供320MHz帶寬。從160MHz到320MHz，通道容量翻了一倍。不過，林健富認(rèn)為，320MHz帶寬在提供更大容量的同時，也帶來了兩個問題：傳輸?shù)木嚯x與信號的穿透力?！?20MHz帶寬的使用場景會局限在短距但高速的傳輸，如點對點(point to point)或是回授網(wǎng)絡(luò)(Backhaul Network)的應(yīng)用，Wi-Fi路由器大部分的運作模式還是在中低吞吐量且中長距離傳輸?shù)氖褂脠鼍??！?br />
對于Wi-Fi 7，產(chǎn)業(yè)界比較關(guān)注的創(chuàng)新還有MLO。這是一種MAC層改進(jìn)方案，使用MLD（多鏈路設(shè)備）無縫動態(tài)切換來實現(xiàn)負(fù)載平衡和低延遲?！癕LO可說是Wi-Fi 7中最具創(chuàng)新的關(guān)鍵技術(shù)之一，MLO大多是通過Wi-Fi主芯片本身處理器強大的運算能力與流程順滑架構(gòu)扎實的軟件算法來實現(xiàn)，對于射頻前端器件并沒有特別的要求，只需要射頻前端本身的EVM Floor能支持Wi-Fi 7的規(guī)范，并有良好的線性度與接收靈敏度，基本上無論是STR（同時發(fā)送和接收）或是NSTR（非同步收發(fā)操作）模式的MLO都能達(dá)到不錯的效果?！绷纸「辉谑茉L中說到。

Wi-Fi 7帶來哪些挑戰(zhàn)，對射頻前端有怎樣的要求

根據(jù)Wi-Fi聯(lián)盟的預(yù)測數(shù)據(jù)，預(yù)計2024年將有超過2.33億臺Wi-Fi 7設(shè)備進(jìn)入市場，到2028年將增加到21億臺。當(dāng)然，由于Wi-Fi 7是“首個從頭開始專為 6GHz頻段打造”的標(biāo)準(zhǔn)，在打造相關(guān)設(shè)備時，需要全新的射頻前端，也需要應(yīng)對一些全新的挑戰(zhàn)。

比如，我們開篇談到了非線性放大器。林健富指出，非線性放大器本身相比于線性放大器雖然有比較低的功耗，但是它必須搭配主芯片廠商的DPD(Digital Pre-Distortion；數(shù)字預(yù)失真補償)算法來修正本身非線性放大器的輸出失真，并增進(jìn)放大器本身的EVM，這個部分需要FEM的廠商與Wi-Fi芯片供貨商一起配合開發(fā)?！敖?jīng)過驗證，以4x4x4三頻的Wi-Fi 7路由器為例，使用非線性的射頻前端模塊的設(shè)計，其耗電量相對于使用線性射頻前端模塊的設(shè)計能節(jié)省約5W的功率消耗。非線性射頻前端模塊讓W(xué)i-Fi 7的路由器能在不犧牲無線信號輸出功率與EVM的情況下同時節(jié)省功耗，讓W(xué)i-Fi 7的路由器能在效能與節(jié)能中取得平衡?！?br />
這其實也延伸出另一個問題，那就是使用高頻段和高并發(fā)之后，Wi-Fi 7必然需要應(yīng)對功耗方面的挑戰(zhàn)。系統(tǒng)功耗對Wi-Fi AP的設(shè)計一直是個嚴(yán)厲的挑戰(zhàn)，尤其是高階三頻路由器或是網(wǎng)絡(luò)拓展器(Extender)，8路甚至是12路的設(shè)計都屢見不鮮。不過，林健富強調(diào)，這恰恰能夠發(fā)揮Qorvo的產(chǎn)品優(yōu)勢，“Qorvo的射頻前端器件在業(yè)界一直都是以低功耗著稱，這也是Qorvo本身產(chǎn)品與競爭對手的一個差異，在Wi-Fi 7也不例外，除了本身功放的高線性、低EVM與低躁放的高接收靈敏度，耗電量也低于業(yè)界的其他競爭者?！?br />
克服了這些挑戰(zhàn)和難題之后，Wi-Fi 7在終端市場爆發(fā)已經(jīng)不可阻擋。根據(jù)Wi-Fi聯(lián)盟的暢想，Wi-Fi 7對多用戶AR/VR/XR、沉浸式3D培訓(xùn)、電子游戲、混合現(xiàn)實工作、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)和汽車等用例都將帶來明顯的賦能價值。有業(yè)者認(rèn)為，由于高速率、高穩(wěn)定和高安全等突出特性，Wi-Fi 7將讓工業(yè)用戶更加堅定地用Wi-Fi去替代有線光纖。對此，林健富也談了自己的看法。

他指出，“Wi-Fi 7在工業(yè)運用上是可行的，因為多AP協(xié)同調(diào)度、MLO、Multi-RU、Preamble Puncturing等突破性技術(shù)創(chuàng)新能讓整個Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)的可靠性(Reliability)與可用性(Capacity&Utilization)大幅提升，加上Wi-Fi 7開放了6G頻段，使用者可以利用特定的頻段來傳輸特定的數(shù)據(jù)，而且有能力同時連接更多的終端裝置，且不會有嚴(yán)重的傳輸延遲或是Time Out的問題。據(jù)我所知，有些專注于企業(yè)與工業(yè)應(yīng)用的無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備公司已經(jīng)開始基于Wi-Fi 7的標(biāo)準(zhǔn)來開發(fā)特殊商用與工業(yè)用的無線路由器與設(shè)備，非常樂見Wi-Fi 7的未來充滿了開創(chuàng)性，并為市場帶來了新的活力?！?br />
當(dāng)然，從應(yīng)用的角度來說，Wi-Fi 7代表著創(chuàng)新，但也能夠完美兼容過往的用例。比如，對于Qorvo提出的“One Pod per Room”概念，Wi-Fi傳輸技術(shù)負(fù)責(zé)整個智慧家庭的傳輸主干，利用網(wǎng)狀Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)來實現(xiàn)無死角的網(wǎng)絡(luò)覆蓋。有了Wi-Fi 7之后，Wi-Fi 7所提供的創(chuàng)新技術(shù)，如MLO、Multi-AP Coordination、Multi-RU等，能提供更有效率且更穩(wěn)定的Wi-Fi聯(lián)機(jī)，更好地落實One Pod Per Room架構(gòu)，并讓這一概念真正實現(xiàn)。

在Wi-Fi 7領(lǐng)域，目前Qorvo已經(jīng)推出了多款射頻前端產(chǎn)品，已被市場主流的Wi-Fi無線網(wǎng)絡(luò)解決方案芯片廠商認(rèn)證，如高通、博通、聯(lián)發(fā)科、邁凌科技，并納入其所屬的「參考設(shè)計」，有了參考設(shè)計的輔助，產(chǎn)品開發(fā)商能縮短產(chǎn)品開發(fā)時間并簡化產(chǎn)品驗證的工作，加速Wi-Fi 7商業(yè)化與出貨的時程。

Qorvo同樣重視國內(nèi)Wi-Fi 7市場的發(fā)展?！半m然中國目前沒有開放6GHz的頻段，但Wi-Fi 7規(guī)范中所定義的如多AP協(xié)同調(diào)度、MLO、Multi-RU等突破性技術(shù)創(chuàng)新，不但可以解決目前Wi-Fi使用上的痛點，并讓W(xué)i-Fi系統(tǒng)能有更高的吞吐量、更低的延遲、支持更多終端產(chǎn)品的連接、更高的聯(lián)機(jī)效率、更好的加密等。這些Wi-Fi技術(shù)的進(jìn)步與創(chuàng)新，讓愈來愈多新奇的、充滿想象的應(yīng)用也將實現(xiàn)真正的「無線化」并能真正落地?！绷纸「槐硎?，“Qorvo針對中國市場，將會開發(fā)整合性更高，價格更優(yōu)化的產(chǎn)品來面對日益「內(nèi)卷」的中國網(wǎng)通市場，并透過與客戶的協(xié)同合作，加速并簡化產(chǎn)品的開發(fā)與設(shè)計?！?br />