Wi-Fi 8是下一代的Wi-Fi 标准,旨在进一步提升无线网络的性能和用户体验。预计 Wi-Fi 8 的最终规格将在 2028 年发布,首批基于草案规范的产品预计将在 2028 年初面世。
Qorvo作为全球领先的射频技术供应商,在无线射频领域拥有深厚的技术积累和广泛的市场影响力。Qorvo致力于通过技术创新推动无线网络的发展。
图:Qorvo亚太区无线连接事业部高级行销经理Jeff Lin
Qorvo亚太区无线连接事业部高级行销经理Jeff Lin指出,Wi-Fi 8的重点不再是单纯提高传输速度,而是通过优化频谱利用和提升网络稳定性来改善用户体验。例如超低延迟和超高可靠性(Ultra High Reliability, UHR)就是两个关键指标。此外,作为Wi-Fi 技术领先射频前端供应商,Qorvo已经布局多个关键技术与产品,如非线性DPD数字预失真技术,采用 DPD 可以将功耗降低达 6W,大幅度提升能源效率。
专注于超低延迟和超高可靠性
根据Wi-Fi联盟目前公布的信息,当前整个Wi-Fi市场的经济效益大约为4.3兆美元。迄今为止,全球已经出货了459亿个带有Wi-Fi功能的设备,并且整个市场仍在持续增长。Jeff Lin表示:“虽然自2024年起,Wi-Fi 7才开始投入市场,但是Wi-Fi 8预计将在2028年发布。并且现有的Wi-Fi 6设备不会完全消失,但其比例可能会逐渐降低,而Wi-Fi 7设备的占比则会逐渐上升。这就是目前Wi-Fi市场的整体发展状况。”
与Wi-Fi 7相比,Wi-Fi 8在最大信道带宽、频段、最大物理速率和调制方式等方面基本一致,最大信道带宽仍为320MHz,支持2.4GHz、5GHz和6GHz频段,最大物理速率为23Gbps,采用的仍然是4096-QAM调制方式。
Jeff Lin分析,Wi-Fi 8并没有强调吞吐量,而是专注于超高可靠性。每一代Wi-Fi协定都有其独特的追求目标和期望达成的目的。例如,Wi-Fi 6和Wi-Fi 7主要追求的分别是高效(High Efficiency)和极高吞吐量(Extreme High Throughput)。
Wi-Fi 8的目标是提供一个更稳定、更低延迟的无线网络环境。为了实现这一目标,AP(无线路由机)和Client(无线网卡)会在不同频段和频道之间进行高效的协调。通过优化频段和频道的利用率,Wi-Fi 8能够提高网络连接的稳定性,从而为用户提供更优质的无线网络体验。
Wi-Fi 8在设计上遇到的挑战
对于Qorvo来说,Wi-Fi 8在设计上也面临某些挑战,Jeff Lin总结:
第一,设计需要协调众多功能和技术,例如Multi-Link Operation等。这些功能虽然在Wi-Fi 7中已经有所应用,但它们也带来了一个问题:如何更高效地利用这些协调器或不连续频带。这对我们设计前端模块(FEM)提出了挑战。
目前,Wi-Fi 7 有3个频段,分别是2.4G、5G和6G。频段越多,频段之间的干扰可能性就越大。这意味着可能需要更多的前端模块(FEM)或更多的滤波器来应对这些复杂情况。因此,如何简化这些设计,来减弱不同频段之间产生的互相干扰,是当下需要解决的关键问题。
第二,由于需要处理更多的“协调”功能,前端模块(FEM)的设计变得更加复杂。过去,FEM的设计相对简单,主要功能是发射和接收信号。然而,在Wi-Fi 8中,为了实现更高效的通信,FEM需要支持更多的发射模式。
因此,目前在Wi-Fi 8的设计中,需要为FEM增加更多功能,使其能够支持多种发射模式,以满足复杂的通信需求。
第三,随着Wi-Fi 8的发展,系统中的通道数量不断增加,导致整体功耗显著上升。高功耗会使设备产生大量热量,而射频器件对温度极为敏感,温度变化可能会导致偏频等问题。在过去AP设计中,通常采用较为简单的2×2等配置,设计相对容易。然而,Wi-Fi 8追求Ultra High Reliability,对设备稳定性提出了更高要求。
因此,在设计Wi-Fi 8产品时,必须将温度因素纳入考量,这就需要考虑在射频器件上集成温度传感器(Thermal Sensor),以便实时监测环境温度的变化。当温度升高或降低时,就可以根据温度数据进行相应的补偿。例如,通过优化FEM与前端射频器件、滤波器进行有效补偿,来减少频率偏差和误差,从而确保整个系统的稳定运行。
应对非线性放大器与DPD技术的挑战
Jeff Lin表示,从Wi-Fi 7以后,前端射频器件设计上逐渐从传统的线性放大器向非线性放大器转变。非线性放大器不需要维持本身射频功率放大器(PA)的线性度,因此在设计PA时耗电量会较低。然而,从系统角度来看,尽管非线性放大器本身功耗较低,但系统要求输出信号仍需保持线性。为了解决这一问题,需要引入一种特殊的机制——数字预失真(DPD)技术。通过DPD技术,可以将非线性放大器的输出调整,使其达到线性效果。
Jeff Lin称,Qorvo在实际应用中遇到了一些挑战。虽然DPD技术理论上是一个有效的解决方案,但由于不同的主芯片厂商在数字预失真算法的实现能力上存在差异,因此每个厂商的DPD算法都会对整个系统的表现产生影响。这就导致Qorvo在设计射频功率放大器(PA)时,不仅要优化自身产品的性能,还需要与市场上主流的Wi-Fi主芯片厂商进行前期的合作,共同调整DPD算法,来开发一个比较好的非线性PA+DPD方案,让协同工作能够达到最佳效果。
RISC-V 2030 研究报告