開(kāi)發(fā)Wi-Fi 6/6E移動(dòng)設備新優(yōu)勢

2021年的數據已經(jīng)公布，如果您對Wi-Fi在現代生活中發(fā)揮的重要作用有任何疑問(wèn)，請斟酌一下統計數據：現在地球上每個(gè)人至少有兩臺Wi-Fi設備。目前全球人口接近79億，但Wi-Fi聯(lián)盟報告稱(chēng)，去年使用的Wi-Fi設備有164億臺。

新一代Wi-Fi正在迅速增長(cháng)

Wi-Fi聯(lián)盟同時(shí)報告了2021年的設備出貨量，最新一代Wi-Fi出貨速度正迅猛提升，令人印象深刻。2021年，Wi-Fi設備的總出貨量為42億部，其中Wi-Fi 6為22億部（占52%），Wi-Fi 6E為3.38億部（占8%）。

換言之，在2019年發(fā)布后僅僅兩年，Wi-Fi 6就已經(jīng)成為公認標準，占新Wi-Fi設備的一半以上，而Wi-Fi 6E使用的6 GHz頻段推出僅幾個(gè)月后，Wi-Fi 6E設備就開(kāi)始大量出貨。

Wi-Fi的全球價(jià)值迅速增長(cháng)

Wi-Fi 6/6E是變革性技術(shù)

很容易理解為什么Wi-Fi 6正在蓬勃發(fā)展。更快的高網(wǎng)速和對密集、擁擠網(wǎng)絡(luò )的更佳管理等增強的整體性能與新頻譜可謂強強聯(lián)合。這意味著(zhù)視頻流和游戲等熟悉的體驗將得到提升，需要高帶寬和低延遲的新一代令人印象深刻的應用現在觸手可及。

5G移動(dòng)通信的部署是Wi-Fi 6增長(cháng)的另一個(gè)因素。Wi-Fi 6和5G是互補技術(shù)，它們使用許多相同的技術(shù)，包括OFDMA和MU-MIMO傳輸。當5G移動(dòng)設備進(jìn)入信號較弱的室內時(shí)，可以切換到Wi-Fi 6，而不會(huì )中斷信號。對于自動(dòng)駕駛汽車(chē)、醫療監測、智能制造等要求嚴苛的5G應用來(lái)說(shuō)，這一功能必不可少，必須保證室內和室外的連接不間斷，以實(shí)現無(wú)縫操作。Wi-Fi聯(lián)盟報告稱(chēng)，2021年63%的移動(dòng)流量被分流到Wi-Fi，這表明近三分之二的移動(dòng)通信會(huì )話(huà)利用Wi-Fi熱點(diǎn)來(lái)保持移動(dòng)設備的連接。隨著(zhù)5G的繼續推廣，這一數字只會(huì )上漲。

Wi-Fi 6/6E對設計人員來(lái)說(shuō)更具挑戰性

從設計的角度來(lái)看，功能的增加以復雜性增加為代價(jià)，從Wi-Fi 5升級到Wi-Fi 6對任何工程師來(lái)說(shuō)都是艱難的過(guò)渡。例如，MU-MIMO功能在Wi-Fi 6中得到了升級，從單向運行轉變?yōu)殡p向運行，因此設計師必須處理上行鏈路和下行鏈路功能。同樣，Wi-Fi 5采用單用戶(hù)正交頻分（OFDM）時(shí)，Wi-Fi 6將其升級到多用戶(hù)格式（OFDMA），這可能更難有效地管理。

但對于移動(dòng)系統的設計人員來(lái)說(shuō)，最大的挑戰可能是升級到高階正交幅度調制（QAM）和帶寬。從Wi-Fi 5的256 QAM轉換為Wi-Fi 6的1024 QAM，吞吐量更高，容量可增加25%，每個(gè)符號有10位而不是8位。再加上最大信道帶寬從80 MHz增加到160 MHz，頻段擴展到7.125 GHz，這對系統的射頻部分提出了更高的性能要求。要獲得合適的性能水平，可能需要更高的技術(shù)專(zhuān)長(cháng)。

Wi-Fi 6無(wú)線(xiàn)高速互聯(lián)網(wǎng)連接

就算在條件較好的情況下，射頻優(yōu)化也是出了名的困難，但Wi-Fi 6的嚴苛要求使此類(lèi)優(yōu)化更具挑戰性。它們的容忍度更小，因此即使是微小的調整也會(huì )顯著(zhù)改變整個(gè)系列的Wi-Fi信號、性能和能效。

為避免陷入錯綜復雜的射頻優(yōu)化問(wèn)題，設計團隊使用名為前端模塊（FEM）的預集成的射頻產(chǎn)品來(lái)節省時(shí)間和精力。前端模塊是專(zhuān)為完善射頻鏈而構建的解決方案。前端模塊位于天線(xiàn)和無(wú)線(xiàn)系統的連接片上系統（SoC）之間，是一種專(zhuān)門(mén)構建的解決方案，可完善射頻鏈并提升整體性能。在高端移動(dòng)Wi-Fi 6/6E系統中，它是設計中較重要的一個(gè)部分。

前端模塊的優(yōu)勢

前端模塊可節省時(shí)間，同時(shí)實(shí)現更好的設計。所有產(chǎn)品都以高度集成的小型解決方案來(lái)提供，因此設計速度更快。單個(gè)前端模塊部件的放置靈活性意味著(zhù)射頻鏈的每一段都可以得到充分優(yōu)化。集成射頻放大器可增強微弱的輸入信號，而不會(huì )對噪聲性能產(chǎn)生顯著(zhù)影響，因此射頻鏈更靈敏，能夠更好地從多個(gè)輸入信號進(jìn)行選擇。在傳輸（TX）端，恩智浦FEMS以高效方式提高了正在傳輸的信號的功率電平，因此，在上行鏈路中也會(huì )顯著(zhù)提升性能并擴展傳輸范圍。

一群學(xué)生在便攜式設備上體驗Wi-Fi 6/6E

恩智浦率先從雙前端模塊遷移到單前端模塊

Wi-Fi 6/6E的第一批前端模塊，包括恩智浦提供的前端模塊，都是雙前端模塊。每個(gè)前端模塊都配備了兩個(gè)單片前端IC。例如，我們于2020年年中推出了WLAN8101x系列，將兩個(gè)前端IC放入規格為3 x 4 mm的QFN封裝中。

然而，射頻設計不會(huì )長(cháng)期停滯不前，我們的工程師們一直在努力超越自我。WLAN8101x系列面世僅八個(gè)月后，我們就實(shí)現了新突破，率先推出了一款單通道Wi-Fi 6E前端模塊。WLAN7205C專(zhuān)為智能手機設計，是業(yè)界首批單通道Wi-Fi 6解決方案，采用2 x 2 mm QFN封裝提供單片集成功率放大器（PA）、開(kāi)關(guān)和低噪聲放大器（LNA）。

與需要更大封裝的雙IC WLAN8101x相比，單IC WLAN7205C可以放置在離天線(xiàn)更近的地方。這減少了前端模塊后的走線(xiàn)損耗并提高了性能。PA后的低損耗可提供卓越的發(fā)射效率，LNA前的低損耗可最大限度地提高接收靈敏度。更靠近天線(xiàn)的位置還可以提高射程，延長(cháng)電池續航時(shí)間，并實(shí)現更快的數據傳輸。

另一個(gè)恩智浦率先完成的成績(jì)

現在，恩智浦推出了WLAN7207C（5-7 GHz）和WLAN7207H（2.4 GHz和藍牙），將單個(gè)前端模塊提升到新的水平。這些完全集成的前端模塊針對新款智能手機進(jìn)行了優(yōu)化，提供了極高的線(xiàn)性度，并支持低功耗模式。它們不需要外部匹配的組件，設計更緊湊、更經(jīng)濟、更易完成。它們?yōu)槊總€(gè)頻段提供三種Tx工作模式，可更好地微調功效，還提供兩種Rx工作模式，可在LNA模式和旁路模式之間實(shí)現增益步進(jìn)。更重要的是，它們采用了微小的封裝。WLAN7207C采用2 x 2 mm HWFLGA16封裝，而WLAN7207H采用HFCPLGA18封裝，尺寸僅為2.4 x 2.0 mm。

與恩智浦的其他Wi-Fi前端模塊一樣，WLAN7207x系列采用業(yè)界領(lǐng)先的Qubic SiGe：C BiCMOS技術(shù)生產(chǎn)，工作效率非常高，有助于確保Wi-Fi信號在噪聲、失真和雜散信號方面的衰減達到最小。

在移動(dòng)應用中使用恩智浦WLAN7207C和WLAN7207H產(chǎn)品增強Wi-Fi 6/6E性能

更棒的智能手機體驗

集成了WLAN7207x系列的智能手機將提升Wi-Fi性能，而對電池續航幾乎沒(méi)有影響。信號保持線(xiàn)性且易于管理，可提高數據速率并延長(cháng)覆蓋范圍。這將轉化為更加連續體驗，因為在走動(dòng)時(shí)進(jìn)行視頻通話(huà)需要更可靠的連接。同時(shí)，射頻鏈的高效率意味著(zhù)性能的提高對電池續航能力幾乎沒(méi)有影響。

Wi-Fi 7展望

WLAN7207x系列反映了高性能射頻設計的最新能力，但也讓開(kāi)發(fā)人員為未來(lái)開(kāi)發(fā)做好了準備。IEEE已經(jīng)在研究Wi-Fi 7（802.11be），Wi-Fi聯(lián)盟預測Wi-Fi 7最早將于2023年開(kāi)始使用。Wi-Fi 7有望在Wi-Fi 6和Wi-Fi 6E成功的基礎上進(jìn)一步發(fā)展，以更先進(jìn)的方式（2.4/5/6 GHz）使用三個(gè)頻段。因此，支持Wi-Fi 6/6E的WLAN7207系列是很快過(guò)渡到Wi-Fi 7設計的天然橋梁。

采取下一步行動(dòng)

如需了解恩智浦的Wi-Fi 6/6E解決方案，尤其是WLAN7207x，請訪(fǎng)問(wèn)WLAN前端IC和模塊專(zhuān)用頁(yè)面。

作者：

Rick van Kemenade

恩智浦半導體營(yíng)銷(xiāo)經(jīng)理

Rick作為恩智浦智能天線(xiàn)解決方案產(chǎn)品系列的營(yíng)銷(xiāo)經(jīng)理，負責恩智浦高度集成的5G和Wi-Fi 6射頻前端IC產(chǎn)品組合，服務(wù)于基礎設施和移動(dòng)市場(chǎng)。