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從 CSMA 到 OFDMA

自 1997 年首次發(fā)布 Wi-Fi 以來(lái)，標(biāo)準(zhǔn)不斷發(fā)展，為用戶(hù)帶來(lái)更快的速度和更高的頻譜效率。早期的 Wi-Fi 標(biāo)準(zhǔn)使用載波偵聽(tīng)多路訪(fǎng)問(wèn) (CSMA) 協(xié)議，其中在開(kāi)始數(shù)據(jù)傳輸之前檢查通道的流量。然后是正交頻分復(fù)用 (OFDM) 協(xié)議，其中數(shù)據(jù)包含在多個(gè)載波頻率上。

Wi-Fi 7 之前的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)版本

Wi-Fi 5 通過(guò)提供每秒千兆位數(shù)據(jù)速率來(lái)加速 Wi-Fi 標(biāo)準(zhǔn)。它包括100 MHz的更寬帶寬、更多的MIMO空間流以及高達(dá)256 QAM的高密度調(diào)制（正交幅度調(diào)制）。它的繼任者Wi-Fi 6 / 6E通過(guò)利用OFDMA協(xié)議提供了四倍的可擴(kuò)展性。

OFDMA 將傳輸數(shù)據(jù)包組合在一起，并將它們同時(shí)發(fā)送到多個(gè)端點(diǎn)。它將網(wǎng)絡(luò)吞吐量提高了三倍。得益于 1024 QAM 高密度調(diào)制，它還具有更高的安全性和降低 75% 的延遲。

W-Fi 6E采用了多項(xiàng)新技術(shù)。Wi-Fi 7將使用其中一些技術(shù)和新的技術(shù)來(lái)充分利用新的6 GHz頻譜。它結(jié)合了多種技術(shù)，如自動(dòng)頻率協(xié)調(diào)，多鏈路操作和4K QAM，以增加無(wú)線(xiàn)功能、減少延遲并使Wi-Fi更加靈活和響應(yīng)用戶(hù)。

自動(dòng)頻率協(xié)調(diào) (AFC) 

如前所述，Wi-Fi 7利用了Wi-Fi 6E中首次亮相的一些技術(shù)，AFC就是這些技術(shù)之一。Wi-Fi 6E 和Wi-Fi 7 進(jìn)入 6 GHz 頻段。然而，氣象雷達(dá)系統(tǒng)和射電天文學(xué)家也依賴(lài)于這個(gè)頻段。

AFC 通過(guò)在不干擾其他系統(tǒng)的頻帶中傳輸，使 WLAN 可以圍繞現(xiàn)有用戶(hù)運(yùn)行。當(dāng)附近沒(méi)有其他系統(tǒng)使用此頻譜時(shí)，它還會(huì)增加系統(tǒng)的吞吐量。

多個(gè)資源單元分配。圖片由英特爾提供

為了實(shí)現(xiàn)這種頻率協(xié)調(diào)，IEEE 802.11ax 支持通過(guò)刺穿操作信道向用戶(hù)分配資源單元 （RU）。在Wi-Fi 6中，每個(gè)用戶(hù)都被分配到一個(gè)特定的RU來(lái)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)幀，這限制了頻譜的靈活性。Wi-Fi 7通過(guò)為每個(gè)用戶(hù)分配多個(gè)RU來(lái)解決此問(wèn)題，從而提高頻譜效率。

多鏈路操作 (MLO)

MLO利用了這樣一個(gè)事實(shí)，即Wi-Fi現(xiàn)有的5 GHz頻段和新的6 GHz頻段相對(duì)更接近。此功能將允許設(shè)備同時(shí)連接到兩個(gè)通道以發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。這兩個(gè)通道也可以串聯(lián)使用，這意味著如果連接速度較慢，數(shù)據(jù)通信可以在另一個(gè)通道中進(jìn)行。

MLO以及在MAC（媒體訪(fǎng)問(wèn)控制）和網(wǎng)絡(luò)物理層上運(yùn)行的功能將有助于將Wi-Fi 7延遲降至10毫秒以下。

MLO 具有顯著提高吞吐量的潛力，但它也需要更多可能的相位和幅度組合，以對(duì)應(yīng)不同的二進(jìn)制數(shù)據(jù)序列。因此，Wi-Fi 7 使用 4096 QAM，一種每符號(hào)傳輸 12 位的調(diào)制方案。也就是說(shuō)，它一次可以疊加4096個(gè)信號(hào)。

向 Wi-Fi 7 的轉(zhuǎn)變

根據(jù)韓國(guó) IT News 的一篇文章，英特爾最近在 7 月的亞太區(qū)新聞發(fā)布會(huì)上宣布了其計(jì)劃在 2024 年將 Wi-Fi 7 商業(yè)化，其頻率帶寬是 Wi-Fi 6 的兩倍。英特爾報(bào)告稱(chēng)，下一代 WLAN 標(biāo)準(zhǔn)的處理速度是 5.8 Gbps 的 2.4 倍，并且在轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)時(shí)支持最高 36 Gbps 的速度。 

英特爾表示，它預(yù)測(cè) Wi-Fi 7 將推動(dòng)包括游戲、AR、VR 和機(jī)器人技術(shù)在內(nèi)的技術(shù)進(jìn)步。最終標(biāo)準(zhǔn)正在考慮 Wi-Fi 7 的幾個(gè)附加功能。在韓國(guó) IT 新聞的文章中，英特爾無(wú)線(xiàn)解決方案事業(yè)部副總裁兼總經(jīng)理指出，距離 802.11be 的最終發(fā)布還有一年多的時(shí)間。考慮到這一點(diǎn)，“我們?nèi)杂袡C(jī)會(huì)進(jìn)一步提高處理速度，”他說(shuō)。不過(guò)，高通和聯(lián)發(fā)科已經(jīng)準(zhǔn)備發(fā)布基于 Wi-Fi 7 的產(chǎn)品。

現(xiàn)有Wi-Fi 7 芯片方案

隨著 Wi-Fi 7 的出現(xiàn)，一些芯片供應(yīng)商已經(jīng)開(kāi)始推出支持新 Wi-Fi 規(guī)范的解決方案。

聯(lián)發(fā)科完整的 Wi-Fi 7 平臺(tái)

5 月下旬，聯(lián)發(fā)科發(fā)布了 Filogic 880 和 Filogic 380 Wi-Fi 7 平臺(tái)，用于電子領(lǐng)域的高帶寬應(yīng)用。Filogic 880將 Wi-Fi 7 接入點(diǎn)與先進(jìn)的主機(jī)處理器和網(wǎng)絡(luò)處理單元相結(jié)合，以支持 Wi-Fi、以太網(wǎng)和數(shù)據(jù)包處理性能。

MediaTek 的 Filogic 880 和 Filogic 380 Wi-Fi 7 設(shè)備針對(duì)高帶寬應(yīng)用。

Filogic 880 采用可擴(kuò)展架構(gòu)，支持高達(dá) 4x4 的五頻帶寬，最高速度為 36 Gbps。它還提供各種接口和外圍設(shè)備，以實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的靈活性。 

同時(shí)，Filogic 380是一款單芯片 6 nm Wi-Fi 7 和藍(lán)牙 5.3 解決方案，用于優(yōu)化連接。它支持 Wi-Fi 技術(shù)，例如 MLO、多 RU 和 4K QAM。此外，它還具有每通道高達(dá) 5 Gbps 的數(shù)據(jù)速度和雙 2x2 無(wú)線(xiàn)電，可實(shí)現(xiàn)雙基同步操作。

高通的 Wi-Fi 射頻前端模塊

今年 6 月，Qualcomm Technologies發(fā)布了針對(duì) Wi-Fi 和藍(lán)牙應(yīng)用的新RFFE（射頻前端）模塊。這些模塊專(zhuān)為智能手機(jī)、汽車(chē)技術(shù)、計(jì)算機(jī)、可穿戴設(shè)備、物聯(lián)網(wǎng) (IoT) 等而設(shè)計(jì)。

Qualcomm 的射頻前端 (RFFE) 將功率放大器 (PA)、低噪聲放大器 (LNA)、濾波器和開(kāi)關(guān)集成在一個(gè)模塊中。

高通表示，其 Wi-Fi RFFE 模塊由雙工器、雙工器、提取器和聲學(xué)濾波器等重要組件組成，用于調(diào)節(jié)信號(hào)以實(shí)現(xiàn)最佳無(wú)線(xiàn)傳輸。這些產(chǎn)品補(bǔ)充了 Qualcomm ultraBAW和ultraSAW濾波器技術(shù)，提高了其射頻性能，幫助 OEM 輕松開(kāi)發(fā)節(jié)能無(wú)線(xiàn)解決方案。

Wi-Fi 7 蓄勢(shì)待發(fā)

如果從Wi-Fi的歷史中可以吸取任何教訓(xùn)，那就是這些協(xié)議需要時(shí)間才能從規(guī)范開(kāi)發(fā)轉(zhuǎn)向技術(shù)開(kāi)發(fā)，然后最終轉(zhuǎn)向產(chǎn)品開(kāi)發(fā)。由于在這個(gè)有利可圖的細(xì)分市場(chǎng)中，風(fēng)險(xiǎn)始終很高，芯片、路由器和其他設(shè)備的工程工作必須開(kāi)始與規(guī)范工作并行進(jìn)行，顯然，Wi-Fi 7正在全力以赴，蓄勢(shì)待發(fā)。

原文：

https://www.allaboutcircuits.com/news/wi-fi-7-solutions-gear-up-for-next-gen-system-designs/