新的 Wifi 6 芯片組給無線升級

新的 Wifi 6 芯片組給無線升級 

由于其在工業(yè)、辦公、消費(fèi)和電信產(chǎn)品中的普及，Wifi 可能是電信歷史上最成功的無線協(xié)議。越來越難找到任何沒有 Wifi 或藍(lán)牙的“智能”消費(fèi)電子產(chǎn)品，我們不應(yīng)該期望這些協(xié)議很快就會消失。新的 Wifi 6 協(xié)議繼續(xù)對過去的產(chǎn)品進(jìn)行創(chuàng)新，將 Wifi 功能擴(kuò)展到更高的數(shù)據(jù)速率和更多的空間流。此外，頻段格局隨著 Wifi 6 的變化而變化，每個(gè)頻道有 4 個(gè)可能的帶寬。

主要制造商發(fā)布的一些原始 Wifi 6 產(chǎn)品是聯(lián)發(fā)科等公司的 SoC，它們針對 5G 智能手機(jī)市場。博通和高通等其他主要網(wǎng)絡(luò)和電信制造商發(fā)布了具有競爭力的產(chǎn)品。今天，其他半導(dǎo)體制造商正在開發(fā)自己的 Wifi 6 芯片組產(chǎn)品組合，針對任何無線產(chǎn)品。

在我們介紹一些用于新電子產(chǎn)品的示例 Wifi 6 芯片組選項(xiàng)之前，讓我們先看看 IEEE 802.11ax 標(biāo)準(zhǔn)中的技術(shù)規(guī)范，以及 Wifi 6 與前幾代 Wifi 相比有何變化。

Wifi 6 的變化

最新一代 Wifi 在頻率方面與前幾代相似，但主要變化集中在空間流、數(shù)據(jù)速率和帶寬分配上。這里的想法是滿足企業(yè)、辦公室、家庭和車輛環(huán)境中對更多聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的需求，但不會犧牲吞吐量或遠(yuǎn)離 5 GHz Wifi 的基本頻率范圍。

我們?nèi)绾尾拍茉诓辉黾虞d波頻率（或載波數(shù)量，如 5G 中所做的那樣）的情況下，提高新標(biāo)準(zhǔn)中可以服務(wù)的數(shù)據(jù)速率和設(shè)備數(shù)量？答案在于調(diào)制和擴(kuò)展頻段，這對于分別提供更高的數(shù)據(jù)速率和更多的載波至關(guān)重要。Wifi 6 芯片組支持 MU-MIMO（多用戶、多輸入多輸出），可為來自多個(gè)用戶的數(shù)據(jù)流提供空間復(fù)用。換句話說，空間分離的網(wǎng)絡(luò)用戶可以同時(shí)訪問一個(gè)信道，并且路由器/接入點(diǎn)使用波束控制將數(shù)據(jù)發(fā)送回請求用戶。

請注意，上行鏈路和下行鏈路都使用了 MU-MIMO，這意味著只要兩個(gè)設(shè)備都與此數(shù)據(jù)速率兼容，就可以在兩個(gè)方向上應(yīng)用最大數(shù)據(jù)速率。這給天線設(shè)計(jì)人員帶來了構(gòu)建 MIMO 相控陣天線并選擇合適的收發(fā)器來支持波束成形的壓力。

Wifi 6E 高達(dá) 7 GHz

正如每個(gè)人都在適應(yīng) Wifi 6 一樣，在 IEEE 802.11ax 標(biāo)準(zhǔn)的擴(kuò)展下也發(fā)布了 Wifi 6E。截至 2020 年底，Wifi 6E 產(chǎn)品的獲批發(fā)布仍有待批準(zhǔn)，將現(xiàn)有 Wifi 擴(kuò)展到 6 GHz 頻段仍需獲得監(jiān)管部門的批準(zhǔn)。FCC 于 2020 年 12 月批準(zhǔn)了第一款商用 Wifi 6E 設(shè)備，Wifi 聯(lián)盟現(xiàn)在有針對開發(fā)者的6E 認(rèn)證計(jì)劃。Wifi 6E 在 5 GHz Wifi 的高端之外包括額外的 1200 MHz 頻譜，如下圖所示。

       這種高達(dá)約 7 GHz 頻率的擴(kuò)展將使三頻設(shè)備成為可能，即可以同時(shí)服務(wù)于 3 個(gè)可能頻段的產(chǎn)品。目前支持三頻產(chǎn)品的芯片組屈指可數(shù)，下面我將一一介紹。

2.4/5 GHz Wifi 與 Wifi 6/6E

在下表中，我總結(jié)了 Wifi at 2.4/5 GHz 和 Wifi 6 的一些重要性能規(guī)格。請注意，我省略了 Wifi 6E，因?yàn)橐?guī)格基本相同，協(xié)議只是運(yùn)行到更高的頻率，如上圖所示。從這張表中，我們可以清楚地看到，Wifi 6 有很多方面讓它對設(shè)計(jì)師更具吸引力。其中包括每個(gè)頻道中更寬的頻率范圍、1024-QAM 與 64-或 256-QAM 的對比，以及更多空間流以服務(wù)更多用戶。

       從上表我們應(yīng)該可以看出，與 802.11ac 標(biāo)準(zhǔn)下的 Wifi 5 相比，由于 1024-QAM，系統(tǒng)只能達(dá)到最大數(shù)據(jù)速率。然而，Wifi 6 的偉大之處在于更高的數(shù)據(jù)速率和空間復(fù)用擴(kuò)展到 2.4 GHz，比其他 2.4 GHz Wifi 有了很大的改進(jìn)。

       向后兼容性

每當(dāng)新一代經(jīng)典技術(shù)推出時(shí)，大家都會擔(dān)心與老一代和產(chǎn)品的向后兼容性。Wifi 6 也不例外。但是，這些標(biāo)準(zhǔn)允許 Wifi 6/6E 和 802.11a/b/g/n/ac 之間的向后兼容性。顯然，終端設(shè)備不會因?yàn)榻尤朦c(diǎn)升級到 Wifi 6 產(chǎn)品而體驗(yàn)到數(shù)據(jù)速率的提高，在這種情況下，客戶端設(shè)備也需要與 Wifi 6 兼容。

目前，市場上已經(jīng)有交換機(jī)、路由器等多種Wifi 6網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品，但我們?nèi)栽诘却齏ifi 6E產(chǎn)品上市。由于聯(lián)發(fā)科和博通等公司的新型 SoC，一些較新的智能手機(jī)也支持 Wifi 6。

帶 Wifi 6/6E 的增壓無線網(wǎng)絡(luò)

如今，Wifi 6 芯片組正在進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域，智能手機(jī)、電器、智能物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品和其他設(shè)備采用相同的標(biāo)準(zhǔn)只是時(shí)間問題。Wifi 6E 芯片組仍然是新的，要在更多產(chǎn)品中采用這些芯片組還需要一段時(shí)間。但是，創(chuàng)新型公司可以使用上面顯示的組件集以新產(chǎn)品快速進(jìn)入市場。最終，我們將看到與其他高速/高頻協(xié)議相同類型的收發(fā)器/PHY 集成到處理器中。

除了上面顯示的 Wifi 6/6E 芯片組之外，更高級的無線產(chǎn)品還需要一系列其他組件。上面展示的組件是Wifi 6/6E中支持聯(lián)網(wǎng)功能所需的主要組件；無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的其他一些基本組件包括：

MCU、FPGA 或 MPU 作為主機(jī)控制器

相控陣波束成形 IC

小功率穩(wěn)壓器

低 ESL 電容器

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