全新射頻前端為WiFi7全場景應(yīng)用鋪路
2022-07-15
來源:中國電子報(bào)
一直與移動通信網(wǎng)絡(luò)并進(jìn)的WiFi網(wǎng)絡(luò),正在構(gòu)筑自己新的應(yīng)用空間。WiFi7的出現(xiàn),不僅在支持的頻率、實(shí)現(xiàn)的無線吞吐量上比WiFi6有所提升,還在更多應(yīng)用場景上布局,以期擴(kuò)大WiFi7的整體市場。而推動WiFi7前進(jìn)的力量也發(fā)生了變化,此次的主角是高通。
日前,高通推出一款關(guān)鍵組成部分——全新的WiFi7射頻前端模組,而在今年年初和5月份,高通已經(jīng)接連發(fā)力,圍繞WiFi7發(fā)布其第三代高通專業(yè)聯(lián)網(wǎng)平臺,以及手機(jī)側(cè)的FastConnect 7800移動連接系統(tǒng)。高通認(rèn)為,此次射頻前端模組的發(fā)布,可以進(jìn)一步將WiFi7用在智能手機(jī)之外廣泛的終端品類上,包括汽車、擴(kuò)展現(xiàn)實(shí)(XR)、PC、可穿戴設(shè)備、移動寬帶和物聯(lián)網(wǎng)等。
射頻前端越來越重要
單純從速率來看,如果說WiFi6是千兆技術(shù),WiFi7則是在此基礎(chǔ)上速率提升10倍左右的技術(shù)。無論5G還是WiFi,無線通信速率的提升,一方面受益于更多的可用頻率,另一方面受益于天線技術(shù)的改進(jìn)。
從3G到4G,再從4G到5G,射頻工程師從根本上重塑了射頻前端的無線信令和傳輸架構(gòu),增加了載波聚合、高階調(diào)制和多入多出天線等主要功能。通過整合更多的無線頻譜來整體改善無線連接及性能,移動設(shè)備中的射頻設(shè)計(jì)也因此變得相當(dāng)復(fù)雜。
在5G時,射頻設(shè)計(jì)的挑戰(zhàn)更加巨大。射頻前端包括調(diào)制解調(diào)器和終端天線間的眾多射頻組件,影響并管理無線發(fā)送和接收的全部信號。與4G早期不到20個頻段組合相比,5G有超過10000個頻段組合,顯著增加了射頻前端的復(fù)雜性。
從4G發(fā)展到5G,需要更多的天線來支持4x4 MIMO天線,并覆蓋Sub-6GHz下從600MHz到7GHz的各個頻率。天線調(diào)諧器的使用有助于將現(xiàn)有天線重新用于多個頻率以減少實(shí)體天線的數(shù)量,即使這樣幫助很大,但5G的非獨(dú)立組網(wǎng)需要數(shù)以萬計(jì)的載波聚合組合,而毫米波頻譜的特殊性需要多個無線電連接。這無疑增加了射頻前端的元器件數(shù)量、成本和復(fù)雜程度。
挑戰(zhàn)同時也帶來了巨大的機(jī)遇。5G網(wǎng)絡(luò)部署及5G智能手機(jī)的普及提速,帶動了全球射頻市場高速增長。據(jù)Gartner預(yù)測,到2026年射頻前端市場規(guī)模將達(dá)到210億美元,2019年至2026年間的復(fù)合年增長率為8.3%。
在5G智能手機(jī)中,很難逃避5G射頻前端設(shè)計(jì)中不斷增長和演進(jìn)的需求,業(yè)界能做的最好的事情就是管控這種復(fù)雜性,高通就是其中的翹楚。
布局射頻前端業(yè)務(wù)
“這些嚴(yán)峻挑戰(zhàn)沒有使我們放慢腳步。為了幫助行業(yè)解決5G帶來的復(fù)雜性, 高通設(shè)計(jì)了移動行業(yè)首個從調(diào)制解調(diào)器到射頻前端的完整解決方案。”高通技術(shù)公司產(chǎn)品管理副總裁Valerio Filauro說,“綜合性的設(shè)計(jì)理念是關(guān)鍵所在。從數(shù)量繁多的組件,到各種特性及功能,我們將之視為一個完整的系統(tǒng)。這也是我們射頻前端具備的智能水平遠(yuǎn)超競品的原因。”
能夠支持?jǐn)?shù)千兆比特速率的5G需要使用更多無線頻譜,這會增加終端功耗和散熱。其實(shí),手機(jī)的散熱問題一直是技術(shù)成熟程度的標(biāo)志之一。為了解決這個問題,高通使用了5G的寬帶包絡(luò)追蹤技術(shù)。包絡(luò)追蹤能夠極度精細(xì)地管理5G終端發(fā)射無線信號的功率——只需精確地使用所需能量,從而避免浪費(fèi)。這意味著設(shè)計(jì)更時尚的終端,無需配備更大的電池,即可提供全天續(xù)航。不僅如此——這還意味著更多能量可用于提升速率和網(wǎng)絡(luò)覆蓋。
高通應(yīng)對5G射頻復(fù)雜性的另一個解決方案是將AI應(yīng)用于其調(diào)制解調(diào)器及射頻系統(tǒng)中。其中AI輔助信號增強(qiáng)技術(shù),是全球首創(chuàng)的AI天線調(diào)諧技術(shù),它利用AI智能地偵測手部握持手機(jī)的動作,并動態(tài)調(diào)諧天線,實(shí)現(xiàn)更低的通話掉線率、更快速率、更佳覆蓋和更長續(xù)航的體驗(yàn)。
射頻前端市場需求的增長,使其在高通公司的重要性越來越強(qiáng),并成為與手機(jī)、汽車、物聯(lián)網(wǎng)并列的四大關(guān)鍵業(yè)務(wù)領(lǐng)域。
過去,高通的潛在市場規(guī)模是150億美元,包括MSM和MDM芯片出貨,以及技術(shù)許可業(yè)務(wù);如今,高通的潛在市場規(guī)模已增長至1000億美元,主要得益于新增的旗艦級和高端Android終端、射頻前端和汽車業(yè)務(wù)。而且高通比計(jì)劃提前一年實(shí)現(xiàn)在智能手機(jī)射頻前端市場營收第一的目標(biāo)。憑借領(lǐng)先的射頻前端性能和跨全品類的業(yè)務(wù)擴(kuò)展,2021年高通射頻前端單元累計(jì)出貨量達(dá)80億個,其中單個組件出貨量均超過3億個。
現(xiàn)在,高通將其調(diào)制解調(diào)器和射頻的優(yōu)勢擴(kuò)展至WiFi,全新推出的WiFi7射頻模組進(jìn)一步擴(kuò)展了高通在智能手機(jī)之外的射頻前端業(yè)務(wù),這一射頻前端可以應(yīng)用于汽車和物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域,將推動高通射頻前端業(yè)務(wù)的持續(xù)增長。WiFi射頻前端模組融合了WiFi基帶芯片和天線之間所需的關(guān)鍵組件,全新的WiFi7前端射頻模組支持5G與WiFi共存,與高通ultraBAW濾波器配合以支持5G/WiFi并發(fā),增強(qiáng)使用蜂窩網(wǎng)絡(luò)終端的無線連接性能。而自1998年以來,高通一直在WiFi上有持續(xù)不斷的投入,從2015年至今,高通在全球所有的WiFi應(yīng)用及相關(guān)技術(shù)方面出貨的WiFi芯片已超過60億顆。在路由器平臺,高通也是全球第一的解決方案提供商。
WiFi7具備更好的連接特性
在過去幾年中, WiFi在不斷提升、適應(yīng)和演進(jìn),速率提高、性能優(yōu)化,使用場景也在不斷擴(kuò)大。對于無線連接的需求,一方面向高帶寬、低時延演進(jìn),另一方面也需要降低干擾、有更好的穩(wěn)定性。
WiFi6得到規(guī)模應(yīng)用后,用戶對無線網(wǎng)絡(luò)性能的要求進(jìn)一步在提升,WiFi7的時代即將到來?;谠跁r延、速度和容量等方面的優(yōu)化組合,WiFi7將成為擴(kuò)展現(xiàn)實(shí)(XR)、元宇宙、社交游戲和邊緣計(jì)算等最前沿應(yīng)用場景的核心。高通不僅致力于定義每一代全新WiFi技術(shù)的極致速度和容量,還通過增加關(guān)鍵增強(qiáng)特性,顯著提升WiFi技術(shù)的低時延性能。
WiFi7能實(shí)現(xiàn)更快的連接。WiFi的可用頻譜在增加,而且頻譜帶寬也在擴(kuò)大。目前,在5GHz、6GHz頻譜中,已經(jīng)涵蓋了160MHz帶寬的特性。隨著WiFi7的引入,增加了對240MHz甚至是320MHz帶寬的支持。而且先進(jìn)的4K QAM調(diào)制解調(diào)技術(shù),可以在有限的帶寬中盡可能提供更高的吞吐量。
WiFi7一大技術(shù)特點(diǎn)是啟用了多連接技術(shù),可以使所有數(shù)據(jù)同時或者交替進(jìn)行傳輸。在5GHz、6GHz頻譜疊加使用的場景下,手機(jī)和路由器所在的系統(tǒng)能得到更高的吞吐量,當(dāng)然系統(tǒng)也可以選擇性地進(jìn)行連接。WiFi7還具備自適應(yīng)連接的能力。例如“前導(dǎo)碼打孔(Preamble Puncturing)”的創(chuàng)新性解決方案,支持AP接入點(diǎn)在不受上述干擾影響的同時,可以使用連續(xù)信道。
推動實(shí)現(xiàn)高性能WiFi7生態(tài)
WiFi7射頻模組的推出,再加上此前高通推出的路由網(wǎng)絡(luò)側(cè)的第三代高通專業(yè)聯(lián)網(wǎng)平臺,以及手機(jī)側(cè)的FastConnect 7800移動連接系統(tǒng),使WiFi7的應(yīng)用場景更加多元。
為了更好的支持和適應(yīng)當(dāng)今WiFi技術(shù)所面對的新趨勢、新應(yīng)用和新場景,高通推出了高性能端到端WiFi7生態(tài)系統(tǒng),憑借在路由網(wǎng)絡(luò)側(cè)的第三代高通專業(yè)聯(lián)網(wǎng)平臺,以及手機(jī)側(cè)的FastConnect 7800移動連接系統(tǒng),支持廠商為用戶打造應(yīng)對上述趨勢的WiFi7聯(lián)網(wǎng)終端,提升聯(lián)網(wǎng)體驗(yàn)。
在路由網(wǎng)絡(luò)側(cè),第三代高通專業(yè)聯(lián)網(wǎng)平臺是目前全球性能優(yōu)秀的商用WiFi7網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施平臺組合。具體表現(xiàn)為:面向下一代企業(yè)級接入點(diǎn)、高性能路由器和運(yùn)營商網(wǎng)關(guān),支持6路至16路數(shù)據(jù)流網(wǎng)絡(luò)連接;支持包括320MHz信道等WiFi7關(guān)鍵特性,可以實(shí)現(xiàn)高達(dá)33Gbps的無線接口容量和超過10Gbps的峰值吞吐量;從單個信道的性能來說,單信道無線物理層(PHY)速率提升至11.5Gbps,單信道的用戶容量超過500個。
高通FastConnect 7800移動連接系統(tǒng)是針對手機(jī)的WiFi7解決方案,可向后兼容采用前代WiFi標(biāo)準(zhǔn)的終端,支持高達(dá)5.8Gbps的峰值速度和低于2ms的時延。支持高頻多連接并發(fā)技術(shù)。通過新一代的智能雙藍(lán)牙技術(shù),即擁有優(yōu)化連接的兩個射頻,F(xiàn)astConnect 7800為Snapdragon Sound驍龍暢聽技術(shù)、藍(lán)牙LE Audio(藍(lán)牙低功耗音頻)和藍(lán)牙5.3帶來強(qiáng)大支持,使藍(lán)牙配件的信號連接范圍增加近1倍、配對時間縮短一半,用戶可以輕松即時地調(diào)整智能手機(jī)和電腦間或耳塞和車內(nèi)免提系統(tǒng)間的藍(lán)牙連接。
高通高級副總裁兼射頻前端業(yè)務(wù)總經(jīng)理Christian Block表示:“憑借全新產(chǎn)品,高通技術(shù)公司正將我們在射頻前端技術(shù)的領(lǐng)導(dǎo)力向汽車和物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域擴(kuò)展,助力OEM廠商應(yīng)對行業(yè)特定的巨大挑戰(zhàn),如開發(fā)成本和可擴(kuò)展性。采用高通技術(shù)公司解決方案的OEM廠商,可以設(shè)計(jì)具有更高性能、更持久電池續(xù)航和更快商用上市時間的產(chǎn)品,從而加快創(chuàng)新步伐并向消費(fèi)者提供更出色的體驗(yàn)。”
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