Wi-Fi 7帶來(lái)諸多新技術(shù)和新挑戰，射頻前端產(chǎn)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(wú)線(xiàn)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(shí)還帶來(lái)了新的認證標志。這無(wú)疑是一大產(chǎn)業(yè)利好，Wi-Fi 7將會(huì )在2024年迎來(lái)更大規模的爆發(fā)。不過(guò)，對于這項全新的Wi-Fi標準，產(chǎn)業(yè)界已經(jīng)籌備良久。

Qorvo無(wú)線(xiàn)連接業(yè)務(wù)部亞洲區高級營(yíng)銷(xiāo)經(jīng)理Jeff Lin（林健富）在接受電子發(fā)燒友網(wǎng)記者采訪(fǎng)時(shí)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(luò )設備廠(chǎng)商考慮將Wi-Fi的射頻前端器件由傳統的「線(xiàn)性放大器」改成耗電較低的「非線(xiàn)性放大器」。

Qorvo無(wú)線(xiàn)連接業(yè)務(wù)部亞洲區高級營(yíng)銷(xiāo)經(jīng)理Jeff Lin（林健富）

Qorvo團隊看到這個(gè)趨勢，于是在2023年著(zhù)手Wi-Fi 7的非線(xiàn)性功率放大器的射頻前端模塊，目前Qorvo Wi-Fi 7的非線(xiàn)性功率放大器射頻前端模塊已經(jīng)陸續被高通、博通與聯(lián)發(fā)科認證，即將進(jìn)入量產(chǎn)階段。

作為“首個(gè)從頭開(kāi)始專(zhuān)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(huì )給終端應用帶來(lái)怎樣的改變？需要怎樣的射頻前端？我們聽(tīng)聽(tīng)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(chēng)為“極高吞吐量增強（Enhancements for Extremely High Throughput，EHT）”，所以Wi-Fi 7在數據吞吐方面的改變是非常直觀(guān)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，有數倍的提升。這里面一個(gè)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(kāi)放6GHz (5925MHz – 7125MHz)頻段，Wi-Fi 也正式地邁入了「三頻」時(shí)代。Wi-Fi 6E與Wi-Fi 7都將6GHz的頻段納入標準。在無(wú)線(xiàn)通信的世界里，頻譜是最重要也是最有價(jià)值的東西，越大的頻段表示可以傳輸的數據吞吐量越大。

根據Wi-Fi聯(lián)盟的規劃，6GHz (UNII5-UNII8)開(kāi)放了14個(gè)額外的80MHz信道，7個(gè)額外的160MHz信道，還有3個(gè)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(wèn)題，對學(xué)校、大型賣(mài)場(chǎng)、體育館、商店街、演藝廳等人員密集場(chǎng)所和大型公共設施有重要價(jià)值。

隨著(zhù)Wi-Fi 6E和Wi-Fi 7的陸續推出，Wi-Fi網(wǎng)絡(luò )系統方案提供商將會(huì )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(chēng)，針對Wi-Fi 7技術(shù)規范和相關(guān)升級需求，Qorvo開(kāi)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(gè)頻段都不能被其他頻段干擾，同時(shí)自身的頻段也不能去干擾別的頻段，因此每個(gè)頻段的射頻前端模塊需要有一定的隔離度，Qorvo 在無(wú)線(xiàn)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(kāi)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(guò)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(guò)，林健富認為，320MHz帶寬在提供更大容量的同時(shí)，也帶來(lái)了兩個(gè)問(wèn)題：傳輸的距離與信號的穿透力?！?20MHz帶寬的使用場(chǎng)景會(huì )局限在短距但高速的傳輸，如點(diǎn)對點(diǎn)(point to point)或是回授網(wǎng)絡(luò )(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(cháng)距離傳輸的使用場(chǎng)景?！?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（多鏈路設備）無(wú)縫動(dòng)態(tài)切換來(lái)實(shí)現負載平衡和低延遲?！癕LO可說(shuō)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(guò)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(shí)的軟件算法來(lái)實(shí)現，對于射頻前端器件并沒(méi)有特別的要求，只需要射頻前端本身的EVM Floor能支持Wi-Fi 7的規范，并有良好的線(xiàn)性度與接收靈敏度，基本上無(wú)論是STR（同時(shí)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(fǎng)中說(shuō)到。

Wi-Fi 7帶來(lái)哪些挑戰，對射頻前端有怎樣的要求

根據Wi-Fi聯(lián)盟的預測數據，預計2024年將有超過(guò)2.33億臺Wi-Fi 7設備進(jìn)入市場(chǎng)，到2028年將增加到21億臺。當然，由于Wi-Fi 7是“首個(gè)從頭開(kāi)始專(zhuān)為 6GHz頻段打造”的標準，在打造相關(guān)設備時(shí)，需要全新的射頻前端，也需要應對一些全新的挑戰。

比如，我們開(kāi)篇談到了非線(xiàn)性放大器。林健富指出，非線(xiàn)性放大器本身相比于線(xiàn)性放大器雖然有比較低的功耗，但是它必須搭配主芯片廠(chǎng)商的DPD(Digital Pre-Distortion；數字預失真補償)算法來(lái)修正本身非線(xiàn)性放大器的輸出失真，并增進(jìn)放大器本身的EVM，這個(gè)部分需要FEM的廠(chǎng)商與Wi-Fi芯片供貨商一起配合開(kāi)發(fā)?！敖?jīng)過(guò)驗證，以4x4x4三頻的Wi-Fi 7路由器為例，使用非線(xiàn)性的射頻前端模塊的設計，其耗電量相對于使用線(xiàn)性射頻前端模塊的設計能節省約5W的功率消耗。非線(xiàn)性射頻前端模塊讓W(xué)i-Fi 7的路由器能在不犧牲無(wú)線(xiàn)信號輸出功率與EVM的情況下同時(shí)節省功耗，讓W(xué)i-Fi 7的路由器能在效能與節能中取得平衡?！?br />
這其實(shí)也延伸出另一個(gè)問(wèn)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。系統功耗對Wi-Fi AP的設計一直是個(gè)嚴厲的挑戰，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路的設計都屢見(jiàn)不鮮。不過(guò)，林健富強調，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(zhù)稱(chēng)，這也是Qorvo本身產(chǎn)品與競爭對手的一個(gè)差異，在Wi-Fi 7也不例外，除了本身功放的高線(xiàn)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 />
克服了這些挑戰和難題之后，Wi-Fi 7在終端市場(chǎng)爆發(fā)已經(jīng)不可阻擋。根據Wi-Fi聯(lián)盟的暢想，Wi-Fi 7對多用戶(hù)AR/VR/XR、沉浸式3D培訓、電子游戲、混合現實(shí)工作、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)和汽車(chē)等用例都將帶來(lái)明顯的賦能價(jià)值。有業(yè)者認為，由于高速率、高穩定和高安全等突出特性，Wi-Fi 7將讓工業(yè)用戶(hù)更加堅定地用Wi-Fi去替代有線(xiàn)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(shù)創(chuàng )新能讓整個(gè)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(kāi)放了6G頻段，使用者可以利用特定的頻段來(lái)傳輸特定的數據，而且有能力同時(shí)連接更多的終端裝置，且不會(huì )有嚴重的傳輸延遲或是Time Out的問(wèn)題。據我所知，有些專(zhuān)注于企業(yè)與工業(yè)應用的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )設備公司已經(jīng)開(kāi)始基于Wi-Fi 7的標準來(lái)開(kāi)發(fā)特殊商用與工業(yè)用的無(wú)線(xiàn)路由器與設備，非常樂(lè )見(jiàn)Wi-Fi 7的未來(lái)充滿(mǎn)了開(kāi)創(chuàng )性，并為市場(chǎng)帶來(lái)了新的活力?！?br />
當然，從應用的角度來(lái)說(shuō)，Wi-Fi 7代表著(zhù)創(chuàng )新，但也能夠完美兼容過(guò)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)負責整個(gè)智慧家庭的傳輸主干，利用網(wǎng)狀Wi-Fi網(wǎng)絡(luò )架構來(lái)實(shí)現無(wú)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定的Wi-Fi聯(lián)機，更好地落實(shí)One Pod Per Room架構，并讓這一概念真正實(shí)現。

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(chǎng)主流的Wi-Fi無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )解決方案芯片廠(chǎng)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(chǎn)品開(kāi)發(fā)商能縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)時(shí)間并簡(jiǎn)化產(chǎn)品驗證的工作，加速Wi-Fi 7商業(yè)化與出貨的時(shí)程。

Qorvo同樣重視國內Wi-Fi 7市場(chǎng)的發(fā)展?！半m然中國目前沒(méi)有開(kāi)放6GHz的頻段，但Wi-Fi 7規范中所定義的如多AP協(xié)同調度、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(diǎn)，并讓W(xué)i-Fi系統能有更高的吞吐量、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(lái)愈多新奇的、充滿(mǎn)想象的應用也將實(shí)現真正的「無(wú)線(xiàn)化」并能真正落地?！绷纸「槐硎?，“Qorvo針對中國市場(chǎng)，將會(huì )開(kāi)發(fā)整合性更高，價(jià)格更優(yōu)化的產(chǎn)品來(lái)面對日益「內卷」的中國網(wǎng)通市場(chǎng)，并透過(guò)與客戶(hù)的協(xié)同合作，加速并簡(jiǎn)化產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)與設計?！?br />