Wi-Fi 7帶來諸多新技術和新挑戰(zhàn)，射頻前端產品如何應對？

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高級無線標準的認證，將改善家庭、辦公室和工業(yè)用途設備的連接性能，同時還帶來了新的認證標志。這無疑是一大產業(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標準，產業(yè)界已經籌備良久。

Qorvo無線連接業(yè)務部亞洲區(qū)高級營銷經理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存空間有更高的要求，加上近幾年嚴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)絡設備廠商考慮將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)務部亞洲區(qū)高級營銷經理Jeff Lin（林健富）

Qorvo團隊看到這個趨勢，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陸續(xù)被高通、博通與聯(lián)發(fā)科認證，即將進入量產階段。

作為“首個從頭開始專為 6GHz頻段打造”的標準，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，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的頻段納入標準。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)絡系統(tǒng)方案提供商將會把三頻架構從目前的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技術規(guī)范和相關升級需求，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 在無線射頻的領域上積累了許多的經驗，與其他競爭對手相比，必然在Wi-Fi 7的產品開發(fā)上占有一定的優(yōu)勢。”他在介紹中提到。

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(Backhaul Network)的應用，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，產業(yè)界比較關注的創(chuàng)新還有MLO。這是一種MAC層改進方案，使用MLD（多鏈路設備）無縫動態(tài)切換來實現(xiàn)負載平衡和低延遲。“MLO可說是Wi-Fi 7中最具創(chuàng)新的關鍵技術之一，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)盟的預測數(shù)據(jù)，預計2024年將有超過2.33億臺Wi-Fi 7設備進入市場，到2028年將增加到21億臺。當然，由于Wi-Fi 7是“首個從頭開始專為 6GHz頻段打造”的標準，在打造相關設備時，需要全新的射頻前端，也需要應對一些全新的挑戰(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)?！敖涍^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計，其耗電量相對于使用線性射頻前端模塊的設計能節(jié)省約5W的功率消耗。非線性射頻前端模塊讓Wi-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Wi-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必然需要應對功耗方面的挑戰(zhàn)。系統(tǒng)功耗對Wi-Fi AP的設計一直是個嚴厲的挑戰(zhàn)，尤其是高階三頻路由器或是網(wǎng)絡拓展器(Extender)，8路甚至是12路的設計都屢見不鮮。不過，林健富強調，這恰恰能夠發(fā)揮Qorvo的產品優(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。”

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、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)同調度、MLO、Multi-RU、Preamble Puncturing等突破性技術創(chuàng)新能讓整個Wi-Fi網(wǎng)絡的可靠性(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)應用的無線網(wǎng)絡設備公司已經開始基于Wi-Fi 7的標準來開發(fā)特殊商用與工業(yè)用的無線路由器與設備，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 />
當然，從應用的角度來說，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傳輸技術負責整個智慧家庭的傳輸主干，利用網(wǎng)狀Wi-Fi網(wǎng)絡架構來實現(xiàn)無死角的網(wǎng)絡覆蓋。有了Wi-Fi 7之后，Wi-Fi 7所提供的創(chuàng)新技術，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，更好地落實One Pod Per Room架構，并讓這一概念真正實現(xiàn)。

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

Qorvo同樣重視國內Wi-Fi 7市場的發(fā)展。“雖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)同調度、MLO、Multi-RU等突破性技術創(chuàng)新，不但可以解決目前Wi-Fi使用上的痛點，并讓Wi-Fi系統(tǒng)能有更高的吞吐量、更低的延遲、支持更多終端產品的連接、更高的聯(lián)機效率、更好的加密等。這些Wi-Fi技術的進步與創(chuàng)新，讓愈來愈多新奇的、充滿想象的應用也將實現(xiàn)真正的「無線化」并能真正落地。”林健富表示，“Qorvo針對中國市場，將會開發(fā)整合性更高，價格更優(yōu)化的產品來面對日益「內卷」的中國網(wǎng)通市場，并透過與客戶的協(xié)同合作，加速并簡化產品的開發(fā)與設計?！?br />