现在,Wi-Fi已成为人们日子中不可或缺的一部分,联接着人们的作业、学习和文娱。跟着Wi-Fi规范演变到Wi-Fi 6甚至未来的Wi-Fi 6E,联接速度在不断地进步,Wi-Fi计划的全球首领之一安森美半导体旗下的Quantenna也与时俱进,不断推出更先进的Wi-Fi计划和技能如波束成形、8×8多用户多入多出(MU-MIMO)等,使宽带网关、Wi-Fi信号增强器、Mesh节点、视频客户端机顶盒、零售路由器、视频桥等运用联接更快,吞吐量更大,掩盖规模更广,先进的Spartan参阅规划还协助规划人员缩短开发时刻,最优化开发本钱。
Wi-Fi比照其它无线技能
商场上的无线技能首要有蓝牙、Zigbee、WiGig、LTE/4G、Wi-Fi、5G。其间,蓝牙、Zigbee首要用于10m以内的短距传输,速度达10Mbps,WiGig专为短距、达6Gbps的超高速无线网络而规划,LTE适用于达100 km的长距传输,Wi-Fi能供给在100m规模左右、达9.6Gbps的高速传输,5G在某些频段可到达与Wi-Fi差不多的间隔和速度。从运用来看,4G和5G都适用于移动设备,但由于间隔的要素,5G需布置较多的基站。
各种无线技能所用的频率都不同,如LTE运用2.5GHz频段,而5G作业在28GHz频段,假设在相同的发射频率下,频率越高,所发送信号的间隔越短,所以5G需求布置较多的基站才干完成间隔更远的掩盖,会添加费用。关于LTE和5G所用频段,运营商需求付出几十亿美元以取得授权,而Wi-Fi的频段是免授权的,因此Wi-Fi更具本钱优势。Wi-Fi 6和5G的比照如图1所示。
图1:Wi-Fi 6比照5G
Wi-Fi规范的演进
Wi-Fi规范从1999年拟定施行以来,最快速度由开始的11Mbps演变到54Mbps、600Mbps、6.8Gbps,到现在Wi-Fi 6的9.6Gbps,吞吐量不断进步,在Wi-Fi的天线方面,从开始的1×1到4×4甚至现在遍及运用的8×8。从Wi-Fi 1到Wi-Fi 6,20年内提速约1000倍(3个数量级),这意味着若您想发送或接纳一部3.8GB的电影,用Wi-Fi 1约耗时3850秒(64分钟),而用802.11ax Wi-Fi 6仅需约4.5秒。
无线技能频率和带宽越大越好
从调幅(AM)无线电到调频(FM)无线电再到5G,运用的频率越来越高,Wi-Fi运用2.4GHz、5GHz的频段,未来的Wi-Fi 6E还会扩展到6GHz。带宽越大,就能传输更多数据。2.4GHz的带宽约83.5MHz,5GHz的带宽约500MHz,6GHz的带宽约1200MHz,是2.4GHz和5GHz兼并值的两倍多。
什么是波束成形、MIMO和MU-MIMO
波束成形是将能量聚集于特定方向的传输,是运用数字信号处理让能量聚集在所需求的客户端,在相控阵中组合元素以使特定视点的信号阅历建设性搅扰,而其他信号则阅历破坏性搅扰,以到达能量聚集的意图,取得最佳的Wi-Fi信号增益。安森美半导体的Quantenna是创始将波束成形用于4×4 Wi-Fi 4 产品的半导体供货商。
多入多出(MIMO)指在发射端和接纳端都有多个天线的通讯体系,然后进步收发数据的速度和信号强固性。MU-MIMO依据MIMO和波束成形,支撑多用户跨不同空间流,让Wi-Fi掩盖规模内的多个客户端都能取得最好的信号强度并进步速度。安森美半导体的Quantenna是首个支撑4×4、8×8 MIMO和MU-MIMO的半导体供货商。
处理Wi-Fi痛点的要害技能
在实际运用中,有许多要素或许下降Wi-Fi功用,Quantenna的Wi-Fi增强功用可改进这许多影响。如针对跟着间隔拉远,Wi-Fi速度下降,Quantenna选用8×8、5×5 MIMO和波束成形扩展掩盖规模。为下降来自街坊Wi-Fi、其它免授权网络的搅扰,选用智能信道挑选(SCS)、智能型自优化网络(SONiQ)、智能接入点(AP)切换技能,择最佳的信道。安森美半导体也供给特有的iQStream组织各设备不同的优先级,以处理家庭中许多Wi-Fi设备一起运用所形成的竞赛问题。
Quantenna的Wi-Fi计划用于接入点/网关、路由器、Mesh节点和机顶盒,契合的Wi-Fi规范从Wi-Fi 5、Wi-Fi 6到Wi-Fi 6E,供给最高达8×8 MIMO、双频段和三频段技能,且供给几近交钥匙(Turnkey)计划,简化和加速规划。
依据8×8 MIMO的Wi-Fi 6计划
Quantenna的Wi-Fi 6(802.11ax) 8×8 MIMO的要害差异化特性在于:双频段8×8+4×4的12条空间流,可到达最高功用的5GHz加上2.4GHz的吞吐量。自适应8×8 MIMO在单个8×8或两个4×4网络之间进行动态切换,以依据可用客户端最大化频段利用率。8空间流反应使客户端在处理MIMO信号时能到达最佳掩盖规模和速度。ESP关于少于8空间流反应的客户端,重建完好的信道信息,以进步速度和掩盖规模。智能动态频率挑选(DFS)雷达信道侦测,支撑在DFS环境中启用气候雷达信道和160MHz带宽运转,以快速铲除DFS雷达信道,然后使DFS雷达信道利用率更高,完成最大带宽和功用。
以产品举例说明,如双频8×8+4×4的QSR10GU-AX,这是个高度集成的三芯片组计划,集成双频并行基带、CPU、5GHz RFIC 8×8 和2.4GHz RFIC 4×4,最高速度达8.6Gbps(5GHz)+ 1.15Gbps(2.4GHz),比4×4增益更好,布景DFS雷达信道扫描使4条链在接纳期间扫描搅扰/DFS,并保存4×4的传输数据。
图2:QSR10GU-AX:固定的(8×8+4×4)802.11ax
三频4×4+4×4+4×4的QSR10R-AX,高度集成基带、CPU、5GHz RFIC(选用软件装备和外置滤波器将频段区分为5GHz高频和5GHz低频)、2.4GHz RFIC 4×4,可完成彻底自保管的中继器计划。
图3:QSR10R-AX:三频(4×4 + 4×4 + 4×4)
此外,Quantenna在MU-MIMO技能领域处于抢先地位,在Wi-Fi 4的年代就已导入MU-MIMO。在实在国际,客户端是会移动的,Quantenna演示并展现了即便有人在移动时MU-MIMO的优势,而且经过演算法的优化,也支撑3个以上的客户端在MU-MIMO下取得速度增益,还支撑160MHz信道带宽的MU-MIMO以最大化无线电功用。
依据5×5 MIMO的 Wi-Fi 6计划
当时干流的产品是4×4 Wi-Fi 5,而Wi-Fi 6添加了正交频分多址(OFDMA)功用,且在2.4GHz频段上速度进步90%,以及TWT使客户端更省电。依据Wi-Fi 6规范的功用,Quantenna的5×5 MIMO Wi-Fi 6更进一步扩展掩盖规模,真实的MU-MIMO,具有共同的智能雷达信道扫描,及抢先业界的QoS,比4×4 MIMO快50%的速度,供给更佳的Wi-Fi体会。
以QSR5G-AX Plus为例,全分流(Full Offload)让客户在挑选主CPU时有更多的灵活性,简化软件集成,加速上市时刻,第5条天线供给更好的家庭掩盖规模、更好的MU-MIMO增益,雷达扫描信道更精准,十分适用于中继器规划,无需外部CPU,具本钱优势,Quantenna也供给完好的中继器交钥匙计划。
图4:QSR5G-AX Plus 优于4×4计划
Wi-Fi 6E产品
估计国际各国行将获监管同意运用6GHz。Wi-Fi频段延伸到6GHz,可供给更大容量,其带宽是2.4GHz + 5GHz的两倍多,多达7个160MHz信道,而5GHz中只要2个,体系总容量也从19.2Gbps添加到67.2Gbps。Wi-Fi频段延伸到6GHz还进步客户端功用。5GHz 11ax有必要与11a / 11n / 11ac同享,而6GHz频段只要11ax协议客户端能连上,因此不受传统客户端的搅扰。
安森美半导体Quantenna针对这一趋势,也做出了相应的6GHz Wi-Fi产品规划,如单基带固定4×4三频(4×4: 6GHz, 4×4: 5GHz, 4×4: 2.4GHz)计划,以及针对Mesh节点的2×2 + 4×4 +2×2计划(2×2: 6GHz, 4×4: 5GHz, 2×2: 2.4GHz)。
先进的Spartan参阅规划
Spartan是先进的参阅规划,含全功用硬件和软件规划包,为经授权的原始设备制作商(OEM)和原始规划制作商(ODM)供给产品规划文档、板制作文档、产品外壳文档,为便于OEM和ODM定制,还供给通用预测验固件和软件开发套件(SDK),协助OEM和ODM下降本钱,加速产品上市。
安森美半导体Quantenna的Spartan产品线有几种不同的组合,有契合Wi-Fi 5的Spartan Essential,用于桥接入点、网格、中继器等,选用5GHz 4×4 MIMO和2.4GHz 2×2 MIMO;有契合Wi-Fi 6的Spartan 5XL,用于Wi-Fi路由器和通用Mesh等,选用5GHz 5×5 MIMO和2.4GHz 2×2 MIMO;有契合Wi-Fi 6的Spartan路由器,用于高功用12流Wi-Fi路由器等,选用5GHz 8×8 MIMO和2.4GHz 4×4 MIMO;有契合未来Wi-Fi 6E的Spartan 6XL,用于点对点链路和6GHz接入点等,选用6GHz 5×5 MIMO和2.4GHz 2×2 MIMO。这些产品都依据商场最通用的装备,以助规划人员缩短开发时刻和上市时刻。用例如图所示。
图5:Spartan用例
总结
安森美半导体Quantenna供给差异化的Wi-Fi 6计划满意新式、干流、高端商场的不同运用需求,使宽带网关、Wi-Fi信号增强器、Mesh节点、视频客户端机顶盒、零售路由器、视频桥、企业/野外接入点等运用联接更快更广,要害技能如Zero PER能改进视频的传输,QoS的升级版iQStream使不同的运用得到相对应的优先级,8×8 MIMO最大化掩盖规模,MU-MIMO在多个客户端一起运用网络时能供给最大的吞吐量,SmartScan能供给快精准的雷达信道侦测,开箱即用的Spartan参阅规划支撑规划人员投入最少的资源快速开宣布最具竞赛优势的产品。安森美半导体Quantenna也针对未来的6GHz趋势供给Wi-Fi 6E计划如三频计划,满意职业过渡到6GHz所需。