Wi-Fi 7 带来了哪些升级? FEM技术如何影响Wi-Fi 6E/7

Wi-Fi 7 简介

作为“一种新颖且创新的解决方案”，最新的Wi-Fi 7(也称为IEEE 802.11be)标准在此前Wi-Fi 6的基础上，引入了320MHz带宽、4096正交调幅(QAM)、多资源单元(RU)、多链路操作(MLO)、增强型多用户多路复用、输入多输出(MU-MIMO)和多接入点协调(Multi-AP Coordination)等多项前沿技术。

在上述技术的加持下，Wi-Fi 7比Wi-Fi 6增加了1.2GHz(5925MHz-7125MHz)的可使用频带，也就是说Wi-Fi 7相对于Wi-Fi 6增加了14个80MHz、7个160MHz与3个320MHz「互不重叠」的可使用无线信道(Channel)。如果对比早前的802.11n、802.11g和802.11b/a时期，可用频谱足足增加了近100倍。同时，有效带宽从Wi-Fi 6的160MHz翻倍到320MHz，提供了比Wi-Fi 6更高的数据传输速率和更低的延迟，可支持高达40Gbps的吞吐量，约为Wi-Fi 6的三倍。

谁在推动Wi-Fi 7的采用

2024年1月9日，维护和开发Wi-Fi标准的组织Wi-Fi联盟正式宣布，已完成并推出了Wi-Fi 7高级无线标准的认证，适用的终端产品可以正式获得“Wi-Fi 7认证”(Wi-Fi CERTIFIED 7™)并以此进行销售。该机构预测，2024年将有超过2.33亿台Wi-Fi 7设备进入市场，2028年这一数字将增加到21亿台。

就目前来看，路由器会成为Wi-Fi 7率先落地的场景，随着芯片的规模出货，各大品牌纷纷推出了新款Wi-Fi 7路由器或推送Wi-Fi 7支持固件。接下来，智能手机、笔记本电脑、扩展现实(XR)设备、机顶盒、远程医疗等高吞吐、低延迟场景都将会积极拥抱Wi-Fi 7技术。

以Qorvo Wi-Fi 7射频前端产品为例，我们的第一个量产客户就是来自中国的小米公司，并在此后陆续得到OPPO、vivo、Honor等头部品牌手机的青睐。同时，市场主流的Wi-Fi无线网络解决方案芯片厂商如高通(Qualcomm)、博通(Broadcom)、联发科(MediaTek)、迈凌科技(MaxLinear)也都对其加以认证并纳入参考设计中。有了参考设计的辅助，产品开发商就能缩短产品开发时间并简化产品验证的工作，加速Wi-Fi 7商业化与出货的时程。

XR是另一个代表性应用案例。由于XR对时延极其敏感，如果无法实现低时延，终端将无用武之地。逼真的沉浸式XR体验需要具备极高刷新率的高清视频作为支撑，这需要非常高的网速和带宽。同时，还需要极大的网络容量来支持大批用户能够同时体验上述应用。此外，云游戏、社交游戏和元宇宙等日渐兴起的应用，也将不断考验无线技术的极限。对此，Wi-Fi 7将为行业提供充足的性能。

全球领先的连接和电源解决方案供应商 Qorvo在北京举办了以“春光作序，万物更‘芯’”为主题的媒体日，展示了多领域创新成果并深入探讨前沿技术与市场动态。其中就包括了Qorvo面向Wi-Fi 7 规范的前端射频模块(Front End Module)器件与涵盖整个 5GHz(UNII1-3)与 6GHz(UNII5-8)的「体声波」(BAW)滤波器。

Wi-Fi 7 带来了哪些升级?

2024年1月9日，Wi-Fi 标准的组织 Wi-Fi 联盟正式宣布，已完成并推出了 Wi-Fi 7 高级无线标准的认证，适用的终端产品可以正式获得“Wi-Fi 7认证”(Wi-Fi CERTIFIED 7™)并以此进行销售。

Wi-Fi 7 作为下一代无线通信技术标准，引入了 320MHz 带宽、多链路操作(MLO，Multi-Link Operation)、4096 阶正交幅度调制(4K QAM)以及灵活的信道选择等多项突破性技术，将带来更高的数据传输速率、更低的延迟以及更强的网络连接稳定性，为用户提供更加流畅和高效的网络体验。

具体来说，Wi-Fi 7 带来了320 MHz信道，相比之前的Wi-Fi 6涵盖了2.4GHz、5GHz频段，Wi-Fi 6E和Wi-i 7则带来了对于6GHz频段的支持，相比上代的Wi-Fi 6 的带宽翻倍。同时，WiFi 7 还能够支持最多 16 根天线发送，16 根天线接收信号( 16 x 16 )，相比上一代标准 8 根天线发送， 接收信号也多了一倍，有助于实现高达46Gbps的传输速度和吞吐量，达到Wi-Fi 6的4.8倍。

Wi-Fi 7 还支持多链路操作 (MLO)，允许设备通过多个链路同时传输和接收数据，以提高吞吐量、减少延迟并提高可靠性。这本质上是一种无线链路聚合，即分布在2.4 GHz、5GHz和6GHz频带中的两个或三个频带上的绑定连接，可为用户提供更高的速度和稳定性。

业界领先的射频前端模组(FEM)供应商Qorvo的观点认为，用于Wi-Fi接入点的非线性FEM技术是正确实现三频段Wi-Fi 6E和Wi-Fi 7设计的关键;原因在于，新的非线性方法提高了功率放大器(PA)的效率，降低了功耗。Qorvo表示，这将带来一系列优势;其新型非线性FEM元件也已准备就绪，将于2024年批量投放市场。

迄今为止，线性放大一直是包括Wi-Fi前端模组(FEM)在内射频(RF)设计所追求的“圣杯”，即在RF信号到达Wi-Fi天线之前用于放大发射和接收RF信号(且失真最小)的集成电路。领先的FEM和RF元件供应商Qorvo指出，目前，FEM的设计和应用范式(方法)正在整个行业发生转变。

这一切都是为了降低Wi-Fi设备的功耗和热影响。“随着Wi-Fi无线设备通道数量的增加，降低功耗变得越来越重要——例如在三频段或四频段Wi-Fi 6E或Wi-Fi 7设计中;同时，越来越小的外形尺寸也是大势所趋。这意味着容纳散热器和风扇等大型热管理组件的空间更小，有时甚至没有空间。”Qorvo高级市场经理Jeremy Foland强调。

针对此类问题的解决方案是使用非线性FEM;因为与线性放大器相比，非线性FEM所需的电流更小，功耗可降低20-25%。为避免固有失真造成的信号衰减，该方案采用了DPD(数字预失真)技术。Jeremy Foland对此表示，加在客户驻地设备(客户端设备) (CPE) 中确实是一种全新的方法，Wi-Fi 6E和Wi-Fi 7的时代即将开启，全新的RF设计将广泛采用这种方案。

“最先进的Wi-Fi芯片组采用查表方法为非线性FEM提供预失真参数。通过这种方式，FEM可获得快速校准，而且该方案也几乎不需要消耗任何处理器功耗——我们知道，处理器会进一步增加功耗。”他说，最终结果是，非线性FEM的性能几乎与线性FEM相当，但效率更高。大多数Wi-Fi芯片组供应商都支持DPD的查表方法。

另一个非常理想的最终结果可能是降低成本，缘于Wi-Fi 6E和Wi-Fi 7网关及接入点(AP)的机械要求和冷却需求降低。此外，新方法还允许高性能多射频企业级AP符合PoE(以太网供电)预算的严格限制。Qorvo指出，从环境可持续性和能源成本的角度来看，降低功耗也很关键。Jeremy Foland 说：“我们的愿景是实现零排放。”