去年,WiFi 7规范正式确立,CERTIFIED 7认证项目正式开启。这一举措不仅标志着WiFi 7时代的逐步到来,而且进一步推动了WiFi 8的发展步伐。依照IEEE的规划,WiFi 8的推出时间预计在2028年前后,而其对应的标准(即IEEE 802.11bn)自2023年的项目授权请求(PAR)获得批准以来,负责的团队已着手确定更多的具体内容。
尽管距离正式推出尚有时日,目前市面上尚无支持WiFi 8的设备问世,但总体的发展方向已然明确。WiFi 8在保持频宽和频道数量不变的前提下,将致力于提高有效传输速率和优化用户使用体验。这种调整对射频器件的研发可能带来更高的难度,同时也为射频制造商带来了更多的成长空间。
WiFi 8转换发展路径
近期,WiFi标准不断进行更新升级。WiFi 6的问世标志着无线网络技术经历了一次质的飞跃,它不仅显著提升了网络传输速度,而且在多设备并发连接时的性能也得到了显著优化。建立在WiFi 6之上的WiFi 6E,更是通过扩展频段,使得网络的整体表现更为卓越。WiFi 7在承袭WiFi 6E优势的同时,进一步拓宽了技术边界,引入了诸如320MHz的频段宽度、4096QAM的基频接入技术以及MultiRU等多项创新功能。
WiFi 8标准的设定并未改变这一发展态势,它不再单纯追求频宽和频道数量的增加,也不再仅仅侧重于数据传输速度的提升,而是转而注重于传输质量的显著提升。WiFi 8在继承WiFi 7的23Gbps带宽、4096QAM调制方式、信道数量以及频段(包括2.4GHz、5GHz和6GHz)的基础上,新增了协调空间重用(Co-SR)、协调波束成形(Co-BF)、动态子信道操作(DSO)以及更精细的数据速率控制等技术。
WiFi 8的目标在于实现极高的稳定性。从其功能设计上便能明显看出,它并未侧重于提升频宽或增加传输速率,而是专注于如何让接入点和客户端之间实现更高效的连接,并思考如何打造一个更加稳定、延迟更低的无线网络环境。Qorvo亚太区无线连接事业部高级营销经理林健富这样阐述道。
慧智微公司的副总裁彭洋洋同样提到,就传输速度而言,WiFi 8与WiFi 7并无显著差异。两者均使用了2.4/5/6GHz这三个频段,均采用了4096-QAM的最高调制技术,均能够支持320MHz的最大信道带宽,并且理论上均能实现高达46Gbps的峰值传输速率。尽管速率并未显著增加,但这并不代表WiFi技术就此停滞不前。WiFi 8版本的核心发展目标是提升实际运行效率和稳定性,旨在在保持硬件配置不变的前提下,改善多设备、高密度环境下的使用体验,而非单纯追求理论上的速度提升。
一种现实选择?
之所以会出现这样的转变,或许是业界的一种现实选择。
赵星,唯捷创芯的市场经理,强调指出:在WiFi标准历代的演变过程中,主要是通过拓展新的频段、增加信号流数量、采用更宽的信号频带以及更高阶的调制技术,从而提升了系统的数据传输速率;此外,还借助MU-MIMO、MLO等先进技术,有效提升了数据传输的效率。随着WiFi 7的问世,其理论上的最大传输速率已突破至46Gbps。尽管在实际应用中无法完全达到理论上的数值,但WiFi7在大多数常规使用情况下所提供的理论传输速率已足够使用。不过,在复杂的使用环境中,信号的稳定性、数据传输的效率以及延迟表现仍有欠缺,无法充分满足诸如增强现实、虚拟现实、高清视频流、远程医疗服务、智能工厂以及智慧城市建设等领域对即时响应的需求。
WiFi 8,亦称802.11bn(超高可靠性),其命名本身就揭示了其目标——提升数据传输的可靠性。WiFi 8引入了多项新功能,旨在优化现有资源,通过这些改进,不仅增强了传输的可靠性,还显著减少了延迟。这些改进满足了未来对低延迟和实时数据处理要求较高的应用需求。
WiFi 8并未沿袭先前标准的老套路,选择拓宽信号频宽、采用更高级别的调制技术以及增加信号流数量,赵星指出这背后主要有两个因素:首先,WiFi 7在传输速率方面已能满足大多数日常使用需求;其次,仅在这些技术层面进行提升,并不能有效解决未来新兴应用对可靠性和低延迟方面的迫切需求。
二是技术实现的挑战与收益相较现行的WiFi 8方案有所逊色。以信号带宽的扩展为例,在6GHz至7GHz的频段内,仅有6个320MHz的信道可供选择,而这其中不相互干扰的信道仅有3个。若要扩大带宽,可用的信道数量将大幅减少,导致实际使用效率不高。此外,更宽的带宽对于达成高品质信号传输目标也提出了更高的要求。在更高级的调制技术领域,WiFi 7目前采用了4K-QAM的调制技术,若要实现进一步的提升,则需升级至16K-QAM。然而,这样的升级仅能带来理论最大速率的16%增长。不过,这一升级过程在实现上面临着极高的复杂性和高昂的成本。此外,若考虑到覆盖范围,其实际的投报率并不会太高。
更高的精度,更多的协调!
即便不刻意追求提升传输速度,WiFi 8对射频元件等硬件设施的需求并未减少。在WiFi 8技术时代,众多事物都需要进行相应的协调配合。WiFi 7标准引入了多链路操作和多资源单元等特性,然而,如何更高效地运用这些协调器以及不连续的频段,成为了FEM设计时的一大挑战。在2.4G、5G、6G等不同频段上,射频制造商需面对的一个挑战是,如何有效减少频段间的相互干扰。回顾过去,研发前端模块(FEM)时只需关注发射与接收两个层面,然而进入WiFi 8时代,问题变得更加复杂。此时,不仅需要设计更多的协调器,还要考虑到支持更多种类的发射模式。正如林富健所言。

彭洋洋所述,WiFi 8的变革对射频器件提出了具体要求,主要体现在以下几方面:首先,多接入点协同技术促使器件精度显著提升;其次,若要实现多个接入点与单一终端设备的连接,必须对多个接入点的功率、相位等参数进行精确调控;因此,射频器件需具备更高的性能一致性和稳定性。此外,WiFi 8中蕴含着一种名为协调波束成形(Co-BF)的关键技术,它通过多台接入点(AP)设备,将信号精准聚焦至活跃的用户设备,以此降低对非必要区域及闲置设备的信号传输。同时,这项技术对射频器件的控制精度提出了极高的要求。
二是由动态资源管理引发的软件定义射频需求。在WiFi8中,动态协调机制被突出强调为关键特性。要实现这一特性,射频设备同样需要具备动态调整的能力,以便满足协议中对于资源调度的特定要求。在WiFi7及更早的版本中,射频设备的工作模式较为单一,通常只有1至2种工作状态,这限制了它们对复杂资源配置需求的应对能力。随着WiFi 8的问世,射频器件的配置需根据资源调度进行,此类器件变得不可或缺。
第三点,系统的复杂性呈现出指数级的提升。在WiFi 7及更早的版本中,射频组件主要负责功能的实现,因此系统的架构和设计方案相对较为简单,使用的射频组件数量也相对较少。然而,在WiFi 8中,为了确保连接的稳定性和灵活性,必须构建一个更为复杂的射频系统。这可能导致需要引入更多的滤波器以及其他组件,以解决不同频段之间可能出现的信号干扰问题。还将引入更多种类的智能天线切换开关元件,以便实现天线系统的便捷灵活转换。
第四点,成本优化的压力明显增强。在WiFi 8技术中,提升连接的稳定性和运行效率的根本目的在于支撑更多设备的接入。参照WiFi 6和WiFi 7的商业化进程,WiFi 8需要在性能和成本之间寻求一个平衡点。预计到2025年,WiFi 6和WiFi 7将逐步成为市场上的主流产品。TSR的预测显示,2025年WiFi 6设备的市场出货量预计将达17亿部,WiFi 7的出货量也将突破2亿部。与此同时,部分厂商已将WiFi 6 FEM组件的成本降至每颗0.15美元,WiFi 7 FEM组件的成本则降至每颗0.2美元。随着协议升级至WiFi 8版本,为了加速新协议的商业化进程,具备竞争力的产品定价同样至关重要。因此,对射频元件的成本控制需求也将变得更加严格。
射频器件厂商积极应对需求
面对这些趋势性的变化,射频器件的生产商也在对他们的技术产品进行不懈的改进。彭洋洋强调:“过去的WiFi技术对连接的稳定性关注不足,而WiFi 8技术的进步将稳定性提升到了至关重要的位置,这要求射频制造商在从器件层面的创新到系统层面的优化都要进行全面考量。”
具体来看,在抑制器件级干扰的技术层面,我们可以在关键频段运用高性能的BAW/FBAR滤波器;同时,通过电磁屏蔽的加强措施,对功率放大器/低噪声放大器模组实施电磁屏蔽处理。此外,还可以对射频前端进行架构上的优化,例如,通过多频段协同设计,有效解决频段共发时的干扰问题;在共发频段使用多工器进行合路,以解决频段间的干扰问题。在系统干扰管理层面,针对关键元件,可实施系统布局的优化调整,并在需要时运用动态频段变换技术,以防止不同信号在时间维度上发生冲突。
林健富就降低能耗的设计策略进行了阐述。他指出,随着WiFi 7技术的应用,前端射频组件将逐步从传统的线性放大器过渡至非线性放大器。非线性放大器无需保持PA的线性特性,因此在设计过程中,其功耗相对较低。然而,在系统层面,对器件的线性要求并未改变。此时,必须借助数字预失真(DPD)技术,并联合非线性放大器,以实现线性放大效果。换句话说,射频制造商在将来将投入更多精力与主要芯片制造商携手,致力于打造一个更优的非线性功率放大器(PA)与DPD相结合的解决方案。
赵星提到,尽管WiFi 8在频率范围、传输带宽以及调制技术方面并未作出调整,然而,通过分析WiFi 8的新特性,我们可以发现射频组件在方案设计上或许会与WiFi 7有所不同。此外,它还可能在能耗以及若干系统性能指标方面遭遇更为苛刻的标准。唯捷创芯自去年起便开始密切跟踪WiFi 8标准的制定及其发展趋势,同时着手进行技术储备和项目规划的具体工作。
中国企业面临新机遇
观察当前市场态势,WiFi芯片领域依旧被国际大型企业所掌控。然而,近年来我国厂商在技术上的提升显著,尤其是射频领域的进步尤为突出。展望未来,WiFi 8技术将为我国企业带来更多的成长空间和发展良机。
赵星觉得,国内厂商近几年来确实实现了显著的进步与成就。有些产品在国产元件的应用上,甚至超越了国际知名大厂。然而,从整体来看,国内厂商仍处于追赶阶段。我们在不断前进的同时,国际大厂也在持续进步。对我们来说,满足客户需求才是制造产品的根本目标。基于客户需求,公司制定了相应的技术和发展方向。坚信只要我们始终将客户放在核心位置,不断向客户供应具有竞争力与价值的商品,在助力客户取得成功的同时,我们自身的商品品质也将不断提升,愈发精良。
彭洋洋强调,在过去十年里,我国无线通信技术取得了显著进步,产业链也日趋成熟。在蜂窝通信方面,我国成功实现了3G技术的突破、4G技术的并行发展,并在5G技术上处于领先地位。同样,在WiFi领域,我国已建立起涵盖芯片、系统至应用的完整产业链。若要在WiFi 8时代实现技术革新,关键在于深入挖掘底层技术,确保对底层技术的全面掌控。不再仅仅是模仿现有技术或对其进行替换,而是致力于构建技术创新的根基;要打破旧有的技术壁垒,唯一的途径在于重新塑造技术创新的根基。这需要企业从被动跟从技术的角色转变为颠覆规则的先锋,并在基础理论领域开展不对称的突破。
其次,以用户需求为核心,着力解决用户面临的具体难题。WiFi 8在本质上旨在消除用户在使用过程中的不便,我国拥有庞大的用户群体和多样的应用场景。在研发WiFi 8产品时,必须紧密关注用户的痛点,切实解决他们所遇到的实际问题。
第三点,要实现产业链的紧密协作,充分挖掘产业链的整体优势。在我国,除了设计公司之外,还涵盖了生产、材料供应、系统应用以及用户终端等整个产业链条;在推进WiFi 8技术的过程中,我们可以借助产业链的强大优势,紧紧抓住WiFi 6/7向WiFi 8过渡的关键时机,从而实现技术和产品水平的显著提升。
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