Wi-Fi 6E“过渡”身份实锤，Wi-Fi 7会带来哪些不一样的体验？

Wi-Fi技术诞生于1999年，是一种基于IEEE 802.11标准的无线局域网技术。从最早的802.11 b/g/a到2019年的802.11ax，几乎每一代的迭代都以约5年为周期，而在这之后，Wi-Fi技术的迭代周期明显加快。两年后的2021年出现了Wi-Fi 6E，频段扩展至6GHz，2024年伊始，单流最大速率达46 Gbps的Wi-Fi 7又来了。

相比前几代技术, Wi-Fi 7最大的特征是最大带宽增加到了320 MHz，比Wi-Fi 6直接翻倍，采用4K QAM（4096-QAM），传输速率更高，延迟降低，让Wi-Fi 7更适合低延迟、高吞吐场景，例如AR/VR/XR、电子游戏、沉浸式3D培训、汽车和工业物联网等。

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（802.11 be）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。

在兼容性上，基于Wi-Fi向下兼容的标准特性，搭载Wi-Fi 7的产品，与采用此前几代标准产品之间都能完美兼容性，例如旧手机、平板设备在Wi-Fi 7网络下都能在2.4GHz与5GHz频段下正常使用。

Wi-Fi 7从2022年的芯片落地，到2023年支持相关技术的路由器落地，如今2024年有望迎来各种终端设备的爆发，为整个电子产业带来一波新的增长。根据Wi-Fi联盟数据，预计2024年将有超过2.33亿台Wi-Fi 7设备进入市场，到2028年将增加到21亿台。

Wi-Fi 6E注定是一个过渡标准

目前，2019年推出的Wi-Fi 6已经是市场主流，相关供应链也已发展成熟。这在产品价格上就能反映出来，例如华为AX3 Wi-Fi 6 路由器在京东商城上售价为229元（人民币，下同），TP-Link AX3000路由器售价249元，更低端的AX1800售价甚至只要150元左右。在终端设备上，目前手机、平板电脑和大部分商规笔记本电脑产品也都将Wi-Fi 6当做标准配置。

反观仅仅一年后（2020年）推出的Wi-Fi 6E，就没那么幸运了，在其尚未普及的情况下，Wi-Fi 7的设备就已经开始陆续推出。鉴于在Wi-Fi 5后标准迭代的速度加快，很多厂商甚至选择跳过6E，直接进入Wi-Fi 7。

这应证了业内关于“Wi-Fi 6E只是6到7之间过渡产品”的说法，“以现有市场的趋势来看确实如此。”Qorvo无线连接业务部亚洲区高级营销经理Jeff Lin（林健富）在接受《电子工程专辑》采访时表示，“目前网通业者正式发布的Wi-Fi 6E产品，相较Wi-Fi 6产品的比例，不足后者十分之一。”

Qorvo无线连接业务部亚洲区高级营销经理Jeff Lin（林健富）

Jeff总结了造成这一现象的几大因素。

首先，Wi-Fi 6E开放了UNII-5到UNII-8 (5925MHz-7125MHz)的频段，所以相比于Wi-Fi 6双频架构(2.4G/5G)，在硬件上会多出一套6GHz射频硬件，成本多了三分之一；

其次，由于各国对于频段采取不同的电信法规限制，6GHz频段不能像2.4GHz或5GHz那样通用，造成了Wi-Fi 6E或Wi-Fi 7设备无法在全世界通用。例如中国并没有开放6GHz频段，所以Wi-Fi 6E与Wi-Fi 7设备在中国只能运作在2.4GHz与5GHz频段范围；

最后，Wi-Fi 6E面对的W-Fi 7是“根红苗正”的新一代Wi-Fi规范，除了6GHz频段，其演进的新技术还包括4096-QAM、MLO、Multi-RU等，大大增进了Wi-Fi的传输效能。即使6GHz频段受到了地域性的法规限制，其未来的发展与市场预期都要远强于6E。

综上所述Jeff认为，未来几年Wi-Fi 6的市场份额会继续的增长，而Wi-Fi 7则会随着测试认证标准的发布，与上下游产业链的推动下，在2024年第二季度开始起量，“至于Wi-Fi 6E，则不会有太明显的成长，且会渐渐被Wi-Fi 7取代。”

Wi-Fi 7和前几代技术最大的区别

之前的Wi-Fi 6协议在2.4GHz和5GHz频段免授权频谱有限且拥挤，现有Wi-Fi在运行VR/AR等新兴应用时，不可避免地会遇到QoS低的问题。为了实现最大吞吐量提升的目标，Wi-Fi 7引入了6GHz频段，并增加新的带宽模式，包括连续240MHz，非连续160+80MHz，连续320 MHz和非连续160+160MHz。

WiFi 7 vs WiFi 6

此外Wi-Fi 6的最高调制方式是1024-QAM，其中调制符号承载10bits。为了进一步提升速率，Wi-Fi 7将会引入4096-QAM，使得调制符号承载12bit。在相同的编码下，Wi-Fi 7的4096-QAM比Wi-Fi 6的1024-QAM可以获得20%的速率提升。

Wi-Fi 7不同于5,6代技术的另一大特点是多链路操作（Multi-Link Operation，MLO)，支持在站（STA，如你的手机）和Wi-Fi接入点（AP，如你的路由器）之间建立多个链接，在2.4GHz、5GHz和6GHz上建立了新的频谱管理、协调和传输机制，可同时连接到所有频段，实现了所有可用频谱资源的高效利用，增加吞吐量、减少延迟，并提高可靠性。

工作组定义了多链路聚合相关的技术，主要包括增强型多链路聚合的MAC架构、多链路信道接入和多链路传输等相关技术。其中MLO是对MAC层的一种改进，它使用MLD（多链路设备）多链路聚合来无缝动态切换来实现负载平衡和低延迟，实现更高的吞吐量、更低的延迟和更高的可靠性。Wi-Fi 7 MLO主要包括两种模式：STR模式和NSTR模式。

STR模式（同时发送和接收操作）是指同时收发模式或异步模式。也就是说，两个或更多的链路完全独立工作，它们不会相互干扰。

STR模式

NSTR模式（非同步收发操作）是指非同时收发模式或同步模式。也就是说，不允许同时进行接收和发送操作。在同一时间，所有链路只能接收或所有链路可以发送数据。

NSTR模式

除了上面谈到的，Wi-Fi 7还有几个主要技术更新：

多资源单元（Multi-RU）。在Wi-Fi 6中，每个用户只能在分配到的特定RU上发送或接收帧，大大限制了频谱资源调度的灵活性。为解决该问题，进一步提升频谱效率，Wi-Fi 7中定义了允许将多个RU分配给单用户的机制，允许一个用户对应多个RU的组合，提升资源利用率和信息传输速度。当然，为了平衡实现的复杂度和频谱的利用率，协议中对RU的组合做了一定的限制，即：小规格RU（小于242-Tone的RU）只能与小规格RU合并，大规格RU（大于等于242-Tone的RU）只能与大规格RU合并，不允许小规格RU和大规格RU混合使用。

支持多AP（Access Point，接入点）间的协同调度。目前在802.11的协议框架内，AP之间实际上是没有太多协作的关系。自动调优、智能漫游等常见的WLAN功能都属于厂商自定义的特性。AP间协作的目的也仅是优化信道选择，调整AP间负载等，以实现射频资源高效利用、均衡分配的目的。Wi-Fi 7中的多AP间的协同调度，包括小区间的在时域和频域的协调规划，小区间的干扰协调，以及分布式MIMO，可以有效降低AP之间的干扰，极大的提升空口资源的利用率。

值得一提的是，Wi-Fi 7将MIMO数据流提升为16条，变成了16×16UL/DL MU-MIMO。从单个路由器来说，理论上可以通过16根天线来收发信号，理论上可以将物理传输速率提升两倍以上。而Wi-Fi 7另一个新特性——CMU-MIMO，比MU多了一个C，这个C就是代表Coordinated（协同），意思是CMU-MIMO的16条数据流可以不由一个AP提供，而是由多个AP同时提供，对应了Wi-Fi 7的多AP协同调度功能。 

多AP间的协同调度的方式有很多，包括C-OFDMA（Coordinated Orthogonal Frequency-Division Multiple Access）、CSR（Coordinated Spatial Reuse）、CBF（Coordinated Beamforming）和JXT（Joint Transmission）等。

前导码打孔技术（Preamble Puncturing）。在某些情境下，现有用户会在空闲的连续信道中（如20MHz或40MHz）占用一部分带宽，这种情况下通常会阻止AP接入点使用该频谱。前导码打孔解决方案支持AP接入点在不受上述干扰影响的同时，将主信道和剩下的不连续的可用从信道进行捆绑，让使用该连续信道成为可能。虽然打孔量减少了总体带宽，但仍能实现比其他方式更宽的信道，减少了频宽浪费，提升了频谱利用率。

在多链路操作、多AP协同调度、时间敏感网络以及增强的重传机制加持下，Wi-Fi 7具备了更高效更灵活的特性。

这些Wi-Fi技术的进步与创新，让愈来愈多新奇的、充满想象的应用实现真正的“无线化”，如Facebook的元宇宙(Meta Universe)应用、4K/8K高分辨率无线显示屏幕、实时互动的高分辨率在线游戏、与动作视觉同步机器手臂/机器人、高清无线监控系统，以及现在最火的AI高速数据传输与分析等。

Qorvo在Wi-Fi 7上的布局

基于在射频领域多年的积累，Qorvo针对Wi-Fi 7提供完整的无线前端射频模组(RF Front-End Module)和滤波器(Filters)解决方案，同时兼顾低功耗与小封装的优势，可以为产品开发提供更大的空间和灵活性。

据Jeff介绍，Qorvo在宽带前端模块（FEM）产品上涵盖了设计、生产、测试、应用等流程，“公司拥有全球先进的GaN、GaAs、SOI等工艺水平，可以快速开发出高效率、高线性、高集成度的FEM。例如公司首款面向Wi-Fi 7的非线性FEM QPF4702，支持从5.1GHz至7.1GHz的整个5GHz和6GHz频段。”

迄今为止，线性放大一直是包括Wi-Fi FEM在内RF设计所追求的“圣杯”，但随着Wi-Fi无线设备数量的增加，降低功耗和外形尺寸变得越来越重要。例如在三频段或四频段Wi-Fi 7设计中，容纳散热器和风扇等大型热管理组件的空间更小了，有时甚至没有空间。

针对此类问题的解决方案就是使用非线性FEM。与线性放大器相比，非线性FEM所需的电流更小，因此功耗可降低20-25%。为避免固有失真造成的信号衰减，Qorvo的方案还采用了DPD（数字预失真）技术，大多数Wi-Fi芯片组供应商都采用DPD查表方法为非线性FEM提供预失真参数。通过这种方式，非线性FEM可获得快速校准，而且在几乎不需要任何处理器功耗的情况下性能几乎与线性FEM相当，但效率更高。

Jeff说道，“目前用于Wi-Fi接入点的非线性FEM技术，在提高功率放大器（PA）效率的同时，降低了功耗和冷却成本，是正确实现三频段Wi-Fi 7设计的关键。向非线性FEM的转型预计将成为市场的长期趋势，企业级AP和服务提供商网关产品将率先采用这项新技术。” 

此外早在3年多前，当Wi-Fi 7还处于早期标准制定阶段时，Qorvo就已经与主流Wi-Fi主芯片厂商高通(Qualcomm)、博通(Broadcom)、联发科(MediaTek)、迈凌科技(MaxLinear)合作开发能够支持Wi-Fi 7的产品，例如支持UNII 1-3（5G频段）的QPQ5500以及支持UNII 5-8（6G频段）的QPQ5601，同时兼顾低功耗与小封装的优势，让网络设备厂商在产品开发上拥有更大的空间与弹性。

谈到Wi-Fi 7 技术规格上全面升级，给射频元件的设计带来的挑战，Jeff认为，320MHz的带宽与4096QAM调变，意味着前端射频器件要能有能力支持更低的EVM floor。随着Wi-Fi技术的演进，FEM必须能支持的EVM floor从Wi-Fi 4的-30dB，到Wi-Fi 5的-35dB，再到Wi-Fi 6 的-43dB。

“到了Wi-Fi 7，则一举将FEM要求的EVM Floor推升到-47 dB。”Jeff表示，Qorvo的Wi-Fi 7 FEM产品有着非常好的EVM指标，可以最大限度地把有用不失真信号通过天线发射出去，以保证接收端准确无误的解调出来有用信号。同时支持良好的320MHz带宽传输质量，大大增加接入终端设备，提升吞吐量，“通过使用Qorvo的FEM (PA+LNA+SW)，能进一步提高覆盖范围距离。其中PA可以极大的增强信号发射功率，LNA可以提高信号的接收灵敏度。”

Qorvo一直与市场主流的Wi-Fi芯片厂商保持着良好的合作关系，包括前期合作开发参考设计板，以确保整机性能满足客户的指标需求。过去因为不同layout、不同板材的射频指标性都会有差异，导致产品在设计初期EVM问题一直难以解决。而Qorvo通过改善匹配，确保每一级芯片都能完美的发挥出最优性能，并针对关键指标，都留有一定的余量，以确保批量出货的一致性。

哪些领域率先落地？

有观点认为，Wi-Fi 7对于宽带网络和使用场景的要求比较高，如果不是千兆宽带或家里有几十台设备需要联网的话，盲目升级的性价比不高。对此Jeff表示认同，他认为就目前主流市场与一般Wi-Fi使用场景来说，Wi-Fi 6已经足以应付，Wi-Fi 7虽然有很多新的技术，但是本身的硬件成本相对于Wi-Fi 6来说的确偏高，“若没有极端的应用场景如AR/VR或是数十台终端设备需要同时高速传输，我认为使用者不用急于将家中的Wi-Fi路由器升级为Wi-Fi 7。”

Wi-Fi 7除了会率先在路由器上落地外，预计会在手机、笔电、XR设备、机顶盒、远程医疗等高吞吐、低延迟场景率先落地。就目前所知，市场上主流的安卓系统手机厂商将在2024年开始发布搭配Wi-Fi 7芯片的智能手机，同时某些中高端的笔记本电脑也会开始出货搭配Wi-Fi 7模块的产品。

随着Wi-Fi技术向Wi-Fi 7进阶，Wi-Fi 7全面商用的第一枪已经打响，市场当前尚处于早期阶段，国内厂商也迎来了又一次的追赶机遇。随着芯片的规模出货，各大品牌纷纷推出新款Wi-Fi 7路由器或推送Wi-Fi 7支持固件，手机厂商也在陆续给自家设备陆续OTA以增加对Wi-Fi 7网络的支持。

Wi-Fi 6在2019年推出后，用了三年到2022年才实现对Wi-Fi 5市占的超越。而Wi-Fi 7的标准认证规范于2024年1月8日正式的公布，意味着愈来愈多Wi-Fi 7设备会在2024年上市。虽然目前市场主流还是以Wi-Fi 6为主，但随着未来Wi-Fi终端产品的规格升级，上游供应链的成熟，越来越多需要高吞吐量、低延迟、高分辨率画面的互动视频应用与游戏需求，预估Wi-Fi 7的普及率将在2027年与目前的Wi-Fi 6持平，2028年会超越Wi-Fi 6成为新的市场主流。

Jeff表示，Qorvo将会继续与芯片制造商、Wi-Fi联盟和监管机构合作，加速Wi-Fi新技术的推进并与设备商密切合作推动下一代产品尽快上市。

据悉，Qorvo的新型非线性FEM元件已准备就绪，将于2024年批量投放市场。

关于受访人

Jeff Lin是 Qorvo 常驻亚洲的 Wi-Fi 专家，拥有 20 多年的无线和半导体技术经验，能够帮助 Qorvo 客户优化 Wi-Fi 解决方案，解决各种棘手的射频设计难题。