元宇宙、物联网、汽车的下一个必争之地?WiFi 7射频前端先声夺人
作者 | 电子发烧友2022-07-05

万物互联正加速到来,疫情已经驱动人们工作和生活方式的转变,对高性能无线连接的需求以前所未有的速度增长。更快的宽带互联网接入、更高分辨率的视频流和 VR 游戏等要求更高的应用,正在推动对5G和Wi-Fi 7的需求。5G基于频谱聚合,已经能够实现高达10Gbps的峰值速率;而WiFi 7速度是当前商用的WiFi 6E的2.4倍,能够带来更快的速度、更低的时延。

从元宇宙、物联网到汽车,最先进的5G和Wi-Fi连接都是实现产业潜能的技术利器。以对高速率低时延传输有很高要求的XR为例。国金证券研报显示,元宇宙行业正处于初期投资阶段,以10年来看,预计游戏、社交、商业等元宇宙价值链将占据科技行业的15%到20%;VR、AR、MR等XR元宇宙硬件终端,5G、6G、WiFi 6E和WiFi 7的技术承载,AI数据中心高速运算芯片都是推进元宇宙落地的关键基础设施。

5G复杂性骤增射频前端可有利器?

射频是各类移动终端通信功能的核心元器件。射频前端是调制解调器和终端天线间的一套射频组件,影响并管理无线发送和接收的全部信号。5G终端中最关键的子系统之一就是射频前端。5G终端需要支持大量的全新频段,从7GHz以下频段到毫米波频段。刚进入4G时代,一台移动终端需要支持的频段还不到20个。如今迈入5G时代,已经有超过10000个频段组合,显著增加了射频前端的复杂性。

针对指数级提升的复杂性,技术研发型企业高通采用了具有开创性的方法。首先,是采用系统级方案,推动5G终端设计模式转变——骁龙5G调制解调器及射频系统是移动行业首款从调制解调器、射频前端到天线的完整解决方案,集成先进的5G调制解调器、射频收发器、射频前端、毫米波天线模组以及软件框架,目前已经推出了五代产品。

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另一个思路,是将AI应用于调制解调器及射频系统中。仅仅面向Sub-6GHz频段,5G手机的天线就至少有9根。把越来越多的天线纳入更小巧的终端,对于终端厂商而言是真正的挑战,这对信号质量和用户体验而言都至关重要。而骁龙X70,引入原生5G AI处理能力,以开创性的方式利用AI技术实现5G性能的大幅提升。

仿真数据表明:在AI辅助信道状态反馈和动态优化技术支持下,基于Sub-6GHz连接,在小区边缘,能在移动场景实现高达73%的吞吐量提升,在步行场景实现高达26%的吞吐量提升;全球首个AI辅助毫米波波束管理技术,在人口密集市区环境,能实现高达28%的网络覆盖提升;AI辅助自适应天线调谐,利用AI智能侦测用户握持终端的手部位置,并实时动态调谐天线,使情境感知能力提高30%,从而支持更高的传输速度和能效,以及更广的网络覆盖范围。

5G网络部署及5G智能手机普及提速,带动全球射频市场高速增长。据Gartner预测,到2026年射频前端市场规模将达到210亿美元,2019年至2026年间的复合年增长率为8.3%。

WiFi 7已来射频前端向上解法如何?

5G之外的无线连接技术,也在推动着射频市场的增长。Yole射频研究团队预计,WiFi、蓝牙、UWB将在2026年为连接性射频前端市场带来30亿美元的规模,2021年至2026年的复合年增长率为8.4%,芯片组的市场价值不包括在内。这一增长是由智能手机中转向更高的连接性射频BoM,包括UWB、WiFi 6E和2x2 MIMO的快速实施推动。

而无线局域网和WiFi的不断演进,又进一步提高了射频前端的复杂性,因为蜂窝连接和WiFi信号必须保持分离,否则就会出现大量射频干扰的风险。WiFi 6E和WiFi 7标准已引入6GHz的频谱。因此,射频前端必须有先进的过滤技术,避免射频信号的重叠。

今年6月底,高通推出支持Wi-Fi 7的射频前端模组。高通表示,新产品专为蓝牙、WiFi 6E和新一代WiFi 7设计,适用于智能手机之外广泛的终端品类,包括汽车、XR、PC、可穿戴设备、移动宽带和物联网等。

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该模组,就支持5G与Wi-Fi共存,还能与高通ultraBAW滤波器配合以支持5G/Wi-Fi并发,增强使用蜂窝网络终端的无线连接性能。

从这款模组,我们不难发现,高通在WiFi 7射频前端的思路。他们的方案是,在模组中融合Wi-Fi基带芯片和天线之间所需的关键组件,放大并适配信号以支持最优无线传输。这样,制造商可利用模组,快速、经济地开发Wi-Fi客户端设备。据悉,该模组正在向客户出样,商用终端预计将于2022年下半年上市。

而在今年2月和5月,高通先后推出了面向移动终端侧的Wi-Fi 7芯片FastConnect 7800,以及面向网络侧的Wi-Fi 7产品——第三代高通专业联网平台,提供端到端的Wi-Fi 7支持。

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在MWC2022上,高通率先推出了FastConnect 7800,这是全球首款Wi-Fi 7产品,峰值速率也是业界最高,达到了5.8Gbps, 时延低于2ms,功耗比上一代减少50%。

5月,高通又将WiFi能力扩展到了网络侧,推出了第三代高通专业联网平台,面向企业级接入点、WiFi网状网络、运营商网关和顶级家用路由器,支持6路至16路数据流网络连接,支持包括320MHz信道等WiFi 7关键特性,无线接口容量高达33Gbps,峰值吞吐量超过10Gbps,性能指标非常亮眼。

值得一提的是,这款WiFi 7平台已经商用——6月15日,新华三推出了业界首款WiFi 7家用路由器,型号为 H3C Magic BE18000,采用第三代高通专业联网平台,最大频宽320MHz,支持18000M无线速率、6GHz频段、双万兆网口。

而在家用场景之外,广泛的行业用例也将为WiFi 7带来更大的舞台。“我们能看到目前的AR眼镜需要通过有线连接,但未来AR眼镜将会是以无线连接的方式呈现。”一位AR公司创始人对记者表示。

今年5月,高通推出了采用骁龙XR2平台的全新无线AR智能眼镜参考设计,移除了AR眼镜与兼容智能手机、Windows PC或处理单元之间的连接线;同时,基于该参考设计,高通还推出了搭载 FastConnect 6900的XR软件套件,将智能手机和AR 眼镜之间的通信时延降低到 3 毫秒以下。

随着高通FastConnect 7800 WiFi 7连接系统的商用,未来AR、VR终端将进一步实现速率提升和时延的优化,从而让终端用户真正感受到栩栩如生的视觉效果和无拘无束的XR体验,真正迈入元宇宙。在其中,WiFi 7射频前端模组也将发挥重要作用,支持终端厂商推出性能更高、续航更持久、更快商用的产品。

在汽车领域,网联化、智能化和电动化浪潮铺面而来,5G 和WiFi先进技术的应用,不仅将为驾乘人员的座舱娱乐体验带来提升,还将推动车与万物的互联。

WiFi 7和5G正在加速发展,走向千家万户,深入千行百业,作为科技连接美好未来的生动注脚。

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