全新射频前端为WiFi7全场景应用铺路

日前，高通推出一款关键组成部分——全新的WiFi7射频前端模组，而在今年年初和5月份，高通已经接连发力，围绕WiFi7发布其第三代高通专业联网平台，以及手机侧的FastConnect 7800移动连接系统。高通认为，此次射频前端模组的发布，可以进一步将WiFi7用在智能手机之外广泛的终端品类上，包括汽车、扩展现实（XR）、PC、可穿戴设备、移动宽带和物联网等。


射频前端越来越重要

单纯从速率来看，如果说WiFi6是千兆技术，WiFi7则是在此基础上速率提升10倍左右的技术。无论5G还是WiFi，无线通信速率的提升，一方面受益于更多的可用频率，另一方面受益于天线技术的改进。

从3G到4G，再从4G到5G，射频工程师从根本上重塑了射频前端的无线信令和传输架构，增加了载波聚合、高阶调制和多入多出天线等主要功能。通过整合更多的无线频谱来整体改善无线连接及性能，移动设备中的射频设计也因此变得相当复杂。

在5G时，射频设计的挑战更加巨大。射频前端包括调制解调器和终端天线间的众多射频组件，影响并管理无线发送和接收的全部信号。与4G早期不到20个频段组合相比，5G有超过10000个频段组合，显著增加了射频前端的复杂性。

从4G发展到5G，需要更多的天线来支持4x4 MIMO天线，并覆盖Sub-6GHz下从600MHz到7GHz的各个频率。天线调谐器的使用有助于将现有天线重新用于多个频率以减少实体天线的数量，即使这样帮助很大，但5G的非独立组网需要数以万计的载波聚合组合，而毫米波频谱的特殊性需要多个无线电连接。这无疑增加了射频前端的元器件数量、成本和复杂程度。

挑战同时也带来了巨大的机遇。5G网络部署及5G智能手机的普及提速，带动了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%。

在5G智能手机中，很难逃避5G射频前端设计中不断增长和演进的需求，业界能做的最好的事情就是管控这种复杂性，高通就是其中的翘楚。


布局射频前端业务

“这些严峻挑战没有使我们放慢脚步。为了帮助行业解决5G带来的复杂性， 高通设计了移动行业首个从调制解调器到射频前端的完整解决方案。”高通技术公司产品管理副总裁Valerio Filauro说，“综合性的设计理念是关键所在。从数量繁多的组件，到各种特性及功能，我们将之视为一个完整的系统。这也是我们射频前端具备的智能水平远超竞品的原因。”

能够支持数千兆比特速率的5G需要使用更多无线频谱，这会增加终端功耗和散热。其实，手机的散热问题一直是技术成熟程度的标志之一。为了解决这个问题，高通使用了5G的宽带包络追踪技术。包络追踪能够极度精细地管理5G终端发射无线信号的功率——只需精确地使用所需能量，从而避免浪费。这意味着设计更时尚的终端，无需配备更大的电池，即可提供全天续航。不仅如此——这还意味着更多能量可用于提升速率和网络覆盖。

高通应对5G射频复杂性的另一个解决方案是将AI应用于其调制解调器及射频系统中。其中AI辅助信号增强技术，是全球首创的AI天线调谐技术，它利用AI智能地侦测手部握持手机的动作，并动态调谐天线，实现更低的通话掉线率、更快速率、更佳覆盖和更长续航的体验。

射频前端市场需求的增长，使其在高通公司的重要性越来越强，并成为与手机、汽车、物联网并列的四大关键业务领域。

过去，高通的潜在市场规模是150亿美元，包括MSM和MDM芯片出货，以及技术许可业务；如今，高通的潜在市场规模已增长至1000亿美元，主要得益于新增的旗舰级和高端Android终端、射频前端和汽车业务。而且高通比计划提前一年实现在智能手机射频前端市场营收第一的目标。凭借领先的射频前端性能和跨全品类的业务扩展，2021年高通射频前端单元累计出货量达80亿个，其中单个组件出货量均超过3亿个。

现在，高通将其调制解调器和射频的优势扩展至WiFi，全新推出的WiFi7射频模组进一步扩展了高通在智能手机之外的射频前端业务，这一射频前端可以应用于汽车和物联网领域，将推动高通射频前端业务的持续增长。WiFi射频前端模组融合了WiFi基带芯片和天线之间所需的关键组件，全新的WiFi7前端射频模组支持5G与WiFi共存，与高通ultraBAW滤波器配合以支持5G/WiFi并发，增强使用蜂窝网络终端的无线连接性能。而自1998年以来，高通一直在WiFi上有持续不断的投入，从2015年至今，高通在全球所有的WiFi应用及相关技术方面出货的WiFi芯片已超过60亿颗。在路由器平台，高通也是全球第一的解决方案提供商。

WiFi7具备更好的连接特性

在过去几年中， WiFi在不断提升、适应和演进，速率提高、性能优化，使用场景也在不断扩大。对于无线连接的需求，一方面向高带宽、低时延演进，另一方面也需要降低干扰、有更好的稳定性。

WiFi6得到规模应用后，用户对无线网络性能的要求进一步在提升，WiFi7的时代即将到来。基于在时延、速度和容量等方面的优化组合，WiFi7将成为扩展现实（XR）、元宇宙、社交游戏和边缘计算等最前沿应用场景的核心。高通不仅致力于定义每一代全新WiFi技术的极致速度和容量，还通过增加关键增强特性，显著提升WiFi技术的低时延性能。

WiFi7能实现更快的连接。WiFi的可用频谱在增加，而且频谱带宽也在扩大。目前，在5GHz、6GHz频谱中，已经涵盖了160MHz带宽的特性。随着WiFi7的引入，增加了对240MHz甚至是320MHz带宽的支持。而且先进的4K QAM调制解调技术，可以在有限的带宽中尽可能提供更高的吞吐量。

WiFi7一大技术特点是启用了多连接技术，可以使所有数据同时或者交替进行传输。在5GHz、6GHz频谱叠加使用的场景下，手机和路由器所在的系统能得到更高的吞吐量，当然系统也可以选择性地进行连接。WiFi7还具备自适应连接的能力。例如“前导码打孔（Preamble Puncturing）”的创新性解决方案，支持AP接入点在不受上述干扰影响的同时，可以使用连续信道。

推动实现高性能WiFi7生态

WiFi7射频模组的推出，再加上此前高通推出的路由网络侧的第三代高通专业联网平台，以及手机侧的FastConnect 7800移动连接系统，使WiFi7的应用场景更加多元。

为了更好的支持和适应当今WiFi技术所面对的新趋势、新应用和新场景，高通推出了高性能端到端WiFi7生态系统，凭借在路由网络侧的第三代高通专业联网平台，以及手机侧的FastConnect 7800移动连接系统，支持厂商为用户打造应对上述趋势的WiFi7联网终端，提升联网体验。

在路由网络侧，第三代高通专业联网平台是目前全球性能优秀的商用WiFi7网络基础设施平台组合。具体表现为：面向下一代企业级接入点、高性能路由器和运营商网关，支持6路至16路数据流网络连接；支持包括320MHz信道等WiFi7关键特性，可以实现高达33Gbps的无线接口容量和超过10Gbps的峰值吞吐量；从单个信道的性能来说，单信道无线物理层（PHY）速率提升至11.5Gbps，单信道的用户容量超过500个。

高通FastConnect 7800移动连接系统是针对手机的WiFi7解决方案，可向后兼容采用前代WiFi标准的终端，支持高达5.8Gbps的峰值速度和低于2ms的时延。支持高频多连接并发技术。通过新一代的智能双蓝牙技术，即拥有优化连接的两个射频，FastConnect 7800为Snapdragon Sound骁龙畅听技术、蓝牙LE Audio（蓝牙低功耗音频）和蓝牙5.3带来强大支持，使蓝牙配件的信号连接范围增加近1倍、配对时间缩短一半，用户可以轻松即时地调整智能手机和电脑间或耳塞和车内免提系统间的蓝牙连接。

高通高级副总裁兼射频前端业务总经理Christian Block表示：“凭借全新产品，高通技术公司正将我们在射频前端技术的领导力向汽车和物联网领域扩展，助力OEM厂商应对行业特定的巨大挑战，如开发成本和可扩展性。采用高通技术公司解决方案的OEM厂商，可以设计具有更高性能、更持久电池续航和更快商用上市时间的产品，从而加快创新步伐并向消费者提供更出色的体验。”