Wi-Fi的發(fā)展歷程和Richtek在Wi-Fi 7中的電源解決方案

Wi-Fi 在 1999 年就出現(xiàn)了，但 Wi-Fi 6 是 2018 年才誕生的一個名詞，在此之前并無 Wi-Fi 5 之類的更早的東西，那時的我這樣的普通人只能看著 Wi-Fi 設(shè)備上寫的符合 IEEE 802.11/a/b/g 之類的字符串，完全不知道在說什么，直到 Wi-Fi 聯(lián)盟覺得應(yīng)該用一個簡單的數(shù)字來讓我們有一個清晰的代際劃分，這才有了 Wi-Fi 4~6 的出現(xiàn)，它們其實就是 IEEE 802.11 無線互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的一個實現(xiàn)，所以我覺得這個東西就是先有了兒子才有了父親，然后現(xiàn)在孫子又出來了，那就是 Wi-Fi 7。

無線信息的傳播并非有多寬的頻帶就要用多寬，它需要將一個頻帶分為很多個信道，每個信道里都可以有多個載波被用來傳遞信息，信息通過調(diào)頻、調(diào)相、調(diào)幅或是它們結(jié)合的方式被調(diào)制到載波上，接收端收到以后再解調(diào)就可以獲得原始信息了。一定的數(shù)碼率加上調(diào)制的方式?jīng)Q定了調(diào)制后的載波信號需要占用的帶寬，通過計算就可以知道一個確定的信道可以容納的載波數(shù)。載波上所傳輸信號的調(diào)制方式為 QAM，這是一種調(diào)相加調(diào)幅的調(diào)制方式。常見 Wi-Fi 6 廠商用下圖來表示 Wi-Fi 6 的好：         

這個圖到底在說什么呢？它其實是對信號調(diào)制方式的一種空間分布的表達(dá)，本來應(yīng)該是圓形的（它的計算公式大概是這樣的：a*cos(wt+φ) + i*b*sin(wt+φ)，改變 a、b 和 φ，它的矢量位置就發(fā)生了改變），可能是為了方便就借用矩陣的表達(dá)形式而變成了正方形。其中的每一個點都對應(yīng)一個角度，它說的是這個信號的相位；每個點也有一個相距于坐標(biāo)軸中心點的距離，它對應(yīng)的是這個信號的幅度。你只要能在得到這個信號以后判斷出它的幅度和相位，它所對應(yīng)的原始數(shù)據(jù)也就被解讀出來了，實現(xiàn)這個的過程就是解調(diào)，而制造出這個信號的過程就是調(diào)制。調(diào)制是發(fā)送端的任務(wù)，解調(diào)是接收端的任務(wù)，這個分工是非常明確的，Wi-Fi 通訊的雙方都需進(jìn)行調(diào)制和解調(diào)的工作，因為它們的角色是隨時變換的。

Wi-Fi 5 用 256 個點占用了一個空間，其中可以容納 8 位二進(jìn)制數(shù)據(jù)；Wi-Fi 6 用1024 個點占用了同一個空間，其中可以容納 10 位數(shù)據(jù)；Wi-Fi 7 對應(yīng)的數(shù)據(jù)是 4096，其中可以容納的就是 12 位，所以有更高的數(shù)據(jù)攜帶能力。

隨著 QAM 數(shù)據(jù)的提高，不同的點與點之間的間距也越來越小，分辨起來也更難，所以要求的信噪比會更高，作為電源解決方案的提供者，我能想到的就是需要提供更高精度和穩(wěn)定度的電源供應(yīng)，否則對系統(tǒng)的設(shè)計者來說新的應(yīng)用也就是個災(zāi)難，因為他要解決的問題實在是太多了。由數(shù)據(jù)的調(diào)制方式可見 Wi-Fi 在傳遞數(shù)據(jù)的時候是不用 bit 位的概念的，它一出手就是一個字節(jié)以上的數(shù)據(jù)，所以有極高的數(shù)據(jù)傳遞效率，但這個僅是在一個載波上發(fā)生的事，實際的動作還可以在多個載波上同時發(fā)生，那就是并發(fā)的了，進(jìn)一步將數(shù)據(jù)傳遞效率推升。

Wi-Fi 6 的最大信道帶寬為 160MHz，如果將其全部劃分為最小的 26-tone RU，每個 tone 即子載波的帶寬為 78.125kHz，整個信道里可以容納 74 個用戶同時通信。不同信道寬度的 RU 劃分如下表所示：

到這里，我們可以對 OFDMA 所提供的服務(wù)做一個總結(jié)，它是一種將信道空間劃分為多個 RU，每個 RU 里含有多個載波的多通道數(shù)據(jù)并發(fā)傳輸技術(shù)，是對頻域空間、相位空間和幅度空間的一種綜合利用，再結(jié)合多地址編碼實現(xiàn)了多用戶的同時服務(wù)技術(shù)。

除此以外，Wi-Fi 還利用了另外一種基于物理空間的并發(fā)技術(shù)，這便是 MU-MIMO。這是因為單根天線的數(shù)據(jù)傳輸容量是有限的，當(dāng)擁有多根天線的無線路由器與我們常用的單天線或雙天線設(shè)備如手機(jī)連接時，多余的天線就被浪費了，這時就要使用不同的天線來與不同的手機(jī)連接以提高物理空間的利用率。MU 的意思就是多用戶，MIMO 的意思就是多輸入多輸出，輸出端可以用多根天線輸出多個不同的數(shù)據(jù)流，接收端也可以用多根天線接收一個或多個數(shù)據(jù)流，可以帶來空間分集、空分復(fù)用等新的特性，極大地提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)男屎涂煽啃浴?/p>

何為TMT? 

作為電源管理方案的提供者，我們會非常關(guān)心數(shù)據(jù)收發(fā)系統(tǒng)的功率消耗，這個問題在以電池作為供電來源的移動設(shè)備中尤為重要。Wi-Fi 6 通過 OFDMA 和 MU-MIMO 技術(shù)以極高的速度完成數(shù)據(jù)傳輸，傳輸完成以后的設(shè)備處于什么狀態(tài)？它怎么知道對方會在什么樣的下一個時刻呼叫自己？它在這么等待的時候需要消耗多少功率？如果功率消耗不能降到最低去度過等待的過程，那些通訊需求極少的設(shè)備要如何設(shè)計自己的供電系統(tǒng)？

TMT 就是用來解決這個問題的。隨便舉個例子，一臺 IoT 設(shè)備也想通過使用 Wi-Fi 協(xié)議來完成自己的聯(lián)網(wǎng)過程，實際上最近很多家用電器都已經(jīng)這么做了，即使它們每一分鐘只需要通過網(wǎng)絡(luò)與手機(jī) APP 通訊一次也已足夠滿足及時性需求了，這時候它就可以把自己的這個需求的時間特性通知家里的Wi-Fi 路由器，路由器就會每間隔一分鐘與之交流一次，由于需要溝通的信息非常少，這個時間會非常短，每次完成交流以后就都不會再打擾對方，然后又都在一分鐘以后進(jìn)入與對方溝通的時段，其他時候它就可以處于最大程度的待機(jī)狀態(tài)，從而將本機(jī)的耗電降到最少，而這個特性便是TMT 所提供的。

Wi-Fi 7提供的機(jī)會 

雖然正式的 Wi-Fi 7 標(biāo)準(zhǔn)還沒有發(fā)布，這要等到 2024 年才能成為現(xiàn)實，但是 Wi-Fi 市場從 2003 年 802.11g 發(fā)布之前就被 Broadcom 根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)草案供應(yīng)方案，而形成了產(chǎn)品提前進(jìn)入市場的慣例，所以，我們已經(jīng)可以看到這個市場的玩家們已經(jīng)開始行動了。

立锜 (Richtek) 為之準(zhǔn)備的電源解決方案也已就緒，下面就是兩個方案所需要的產(chǎn)品，供大家參考。