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，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 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狀態(tài)，從而將本機的耗電降到最少，而這個特性便是TMT 所提供的。

Wi-Fi 7提供的機會 

雖然正式的 Wi-Fi 7 標準還沒有發(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)標準草案供應(yīng)方案，而形成了產(chǎn)品提前進入市場的慣例，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。