تطوير مزايا جديدة للأجهزة المحمولة التي تعمل بتقنية Wi-Fi 6 / 6E

“من السهل معرفة سبب ازدهار شبكة Wi-Fi 6. يمكن الجمع بين الأداء العام المحسن ، مثل السرعات العالية والإدارة الأفضل للشبكات الكثيفة والمزدحمة ، مع الطيف الجديد. وهذا يعني أنه سيتم تحسين التجارب المألوفة مثل دفق الفيديو والألعاب ، وأصبح الآن في متناول جيل جديد من التطبيقات الرائعة التي تتطلب نطاقًا تردديًا عاليًا وزمن انتقال منخفض.

“

المؤلف: ريك فان كيميناد

صدرت أرقام عام 2021 ، وإذا كانت لديك أي شكوك حول الدور الحيوي الذي تلعبه شبكة Wi-Fi في الحياة الحديثة ، ففكر في الإحصائيات: كل شخص على هذا الكوكب لديه الآن على الأقل جهازي Wi-Fi. يقترب عدد سكان العالم الآن من 7.9 مليار ، لكن Wi-Fi Alliance أفاد أن 16.4 مليار جهاز Wi-Fi كان قيد الاستخدام العام الماضي.

شبكة Wi-Fi من الجيل التالي تنمو بسرعة

أبلغ Wi-Fi Alliance أيضًا عن شحنات الأجهزة لعام 2021 ، ويتم شحن أحدث جيل من Wi-Fi بمعدل مذهل. في عام 2021 ، سيكون إجمالي شحنات أجهزة Wi-Fi 4.2 مليار ، منها Wi-Fi 6 ستكون 2.2 مليار (52٪) و Wi-Fi 6E ستكون 338 مليون (8٪).

بعبارة أخرى ، بعد عامين فقط من إطلاقه في عام 2019 ، أصبح Wi-Fi 6 هو المعيار المقبول ، حيث يمثل أكثر من نصف أجهزة Wi-Fi الجديدة ، وبعد بضعة أشهر فقط من طرح النطاق 6 جيجاهرتز المستخدم من قبل بدأت أجهزة Wi-Fi 6E و Wi-Fi 6E في الشحن بكميات كبيرة.

القيمة العالمية لشبكة Wi-Fi تنمو بسرعة

Wi-Fi 6 / 6E هي تقنية تحويلية

من السهل معرفة سبب ازدهار شبكة Wi-Fi 6. يمكن الجمع بين الأداء العام المحسن ، مثل السرعات العالية والإدارة الأفضل للشبكات الكثيفة والمزدحمة ، مع الطيف الجديد. وهذا يعني أنه سيتم تحسين التجارب المألوفة مثل دفق الفيديو والألعاب ، وأصبح الآن في متناول جيل جديد من التطبيقات الرائعة التي تتطلب نطاقًا تردديًا عاليًا وزمن انتقال منخفض.

يعد نشر اتصالات الهاتف المحمول 5G عاملاً آخر في نمو شبكة Wi-Fi 6. تعد Wi-Fi 6 و 5G من التقنيات التكميلية التي تستخدم العديد من نفس التقنيات ، بما في ذلك الإرسال OFDMA و MU-MIMO. عندما يدخل جهاز محمول 5G غرفة بإشارة ضعيفة ، يمكنه التبديل إلى Wi-Fi 6 دون مقاطعة الإشارة. هذه الميزة ضرورية للمطالبة بتطبيقات 5G مثل المركبات ذاتية القيادة والمراقبة الطبية والتصنيع الذكي ، حيث يجب ضمان الاتصال الداخلي والخارجي غير المنقطع للتشغيل السلس. أفاد تحالف Wi-Fi أنه سيتم إلغاء تحميل 63 في المائة من حركة مرور الهاتف المحمول إلى شبكة Wi-Fi في عام 2021 ، مما يشير إلى أن ما يقرب من ثلثي جلسات اتصالات الهاتف المحمول تستخدم نقاط اتصال Wi-Fi لإبقاء الأجهزة المحمولة متصلة. سيرتفع هذا الرقم فقط مع استمرار طرح 5G.

يعد Wi-Fi 6 / 6E أكثر صعوبة للمصممين

من وجهة نظر التصميم ، تأتي الزيادة في الوظائف على حساب التعقيد المتزايد ، والترقية من Wi-Fi 5 إلى Wi-Fi 6 هي انتقال صعب لأي مهندس. على سبيل المثال ، تمت ترقية قدرة MU-MIMO في Wi-Fi 6 ، والانتقال من التشغيل أحادي الاتجاه إلى التشغيل ثنائي الاتجاه ، لذلك يجب على المصممين التعامل مع وظائف الإرسال والوصلة الهابطة. وبالمثل ، بينما تستخدم Wi-Fi 5 قسم التردد المتعامد لمستخدم واحد (OFDM) ، تقوم Wi-Fi 6 بترقيته إلى تنسيق متعدد المستخدمين (OFDMA) ، والذي قد يكون أكثر صعوبة في إدارته بكفاءة.

ولكن بالنسبة لمصممي الأنظمة المتنقلة ، قد يكون التحدي الأكبر هو الترقية إلى تعديل سعة التربيع الأعلى وعرض النطاق الترددي. يوفر التحويل من Wi-Fi 5’s 256 QAM إلى Wi-Fi 6’s 1024 QAM إنتاجية أعلى وزيادة بنسبة 25٪ في السعة و 10 بت لكل رمز بدلاً من 8. إلى جانب زيادة الحد الأقصى لعرض النطاق الترددي للقناة من 80 ميجاهرتز إلى 160 ميجاهرتز وتوسيع نطاق التردد إلى 7.125 جيجاهرتز ، فإن هذا يضع متطلبات أداء أعلى لجزء التردد اللاسلكي من النظام. قد يتطلب تحقيق المستوى الصحيح من الأداء خبرة فنية أكبر.

اتصال Wi-Fi 6 لاسلكي عالي السرعة بالإنترنت

يُعد تحسين التردد اللاسلكي أمرًا صعبًا ، حتى في ظل الظروف المواتية ، ولكن المتطلبات الصارمة لشبكة Wi-Fi 6 تجعل هذا التحسين أكثر صعوبة. إنها أقل تسامحًا ، لذلك حتى التعديلات الصغيرة يمكن أن تغير إشارة Wi-Fi والأداء وكفاءة الطاقة للمجموعة بأكملها بشكل كبير.

لتجنب الانغماس في تعقيدات تحسين التردد اللاسلكي ، تستخدم فرق التصميم منتجات RF المدمجة مسبقًا والتي تسمى الوحدات الأمامية (FEMs) لتوفير الوقت والجهد. وحدات الواجهة الأمامية عبارة عن حلول مصممة لإكمال سلسلة الترددات الراديوية. تقع الوحدة الأمامية بين الهوائي ونظام توصيل النظام اللاسلكي على الرقاقة (SoC) وهي عبارة عن حل مبني لهذا الغرض يكمل سلسلة الترددات اللاسلكية ويحسن الأداء العام. في أنظمة Wi-Fi 6 / 6E المتنقلة المتطورة ، يعد جزءًا أكثر أهمية من التصميم.

مزايا وحدات الواجهة الأمامية

توفر وحدات الواجهة الأمامية الوقت مع تمكين تصميمات أفضل. يتم تسليم جميع المنتجات كحلول صغيرة ومتكاملة للغاية ، لذلك يكون التصميم أسرع. تعني مرونة وضع مكونات الوحدة الأمامية الفردية أنه يمكن تحسين كل جزء من سلسلة RF بشكل كامل. يعزز مضخم التردد اللاسلكي المدمج إشارات الإدخال الضعيفة دون التأثير بشكل كبير على أداء الضوضاء ، وبالتالي فإن سلسلة التردد اللاسلكي أكثر حساسية وقدرة بشكل أفضل على الاختيار من بين إشارات الإدخال المتعددة. على جانب الإرسال (TX) ، تزيد NXP FEMS من مستوى طاقة الإشارة التي يتم إرسالها بطريقة فعالة ، مما يؤدي إلى تحسين الأداء بشكل كبير وتوسيع نطاق الإرسال في الوصلة الصاعدة أيضًا.

تقوم مجموعة من الطلاب بتجربة Wi-Fi 6 / 6E على جهاز محمول

NXP هو أول من يقوم بالترحيل من وحدات الواجهة الأمامية المزدوجة إلى وحدات الواجهة الأمامية الفردية

وحدات الواجهة الأمامية الأولى لشبكة Wi-Fi 6 / 6E ، بما في ذلك تلك التي يوفرها NXP ، هي وحدات أمامية مزدوجة. تم تجهيز كل وحدة أمامية مع اثنين من الدوائر المتكاملة الأمامية المتجانسة. على سبيل المثال ، أطلقنا عائلة WLAN8101x في منتصف عام 2020 ، ووضعنا اثنين من الدوائر المتكاملة الأمامية في حزمة QFN 3 × 4 مم.

ومع ذلك ، فإن تصميم الترددات اللاسلكية لا يظل ثابتًا لفترة طويلة ، ويسعى مهندسونا دائمًا إلى تجاوز أنفسهم. بعد ثمانية أشهر فقط من إطلاق سلسلة WLAN8101x ، حققنا تقدمًا جديدًا مع أول وحدة أمامية أحادية القناة Wi-Fi 6E. تم تصميم WLAN7205C للهواتف الذكية ، وهو أول حل Wi-Fi 6 أحادي القناة في الصناعة يقدم مضخم طاقة متكامل (PA) ومفتاح ومضخم ضوضاء منخفض (LNA) في حزمة QFN 2 × 2 مم.

يمكن وضع WLAN7205C IC أحاديًا بالقرب من الهوائي من Dual-IC WLAN8101x ، الأمر الذي يتطلب حزمة أكبر. هذا يقلل من خسائر التتبع خلف الوحدة الأمامية ويحسن الأداء. يوفر الخسارة المنخفضة بعد PA كفاءة إرسال ممتازة وخسارة منخفضة قبل أن يزيد LNA من حساسية الاستقبال. كما يؤدي تحديد المواقع بالقرب من الهوائي إلى تحسين النطاق وإطالة عمر البطارية وتمكين عمليات نقل البيانات بشكل أسرع.

NXP آخر أول من انتهى

الآن ، تنتقل NXP بوحدة أمامية واحدة إلى المستوى التالي مع إدخال WLAN7207C (5-7 جيجاهرتز) و WLAN7207H (2.4 جيجاهرتز وبلوتوث). توفر هذه الوحدات الأمامية المتكاملة تمامًا ، المُحسَّنة للهواتف الذكية الجديدة ، خطًا عاليًا للغاية وتدعم أوضاع الطاقة المنخفضة. لا تتطلب مكونات مطابقة خارجية وهي مصممة لتكون أكثر إحكاما واقتصادية وأسهل في الإكمال. إنها توفر ثلاثة أوضاع تشغيل Tx لكل نطاق من أجل ضبط أفضل لكفاءة الطاقة ، ووضعي تشغيل Rx لكسب التنقل بين وضع LNA ووضع التجاوز. ما هو أكثر من ذلك ، أنها تأتي في عبوات صغيرة. يوجد WLAN7207C في حزمة HWFLGA16 2 × 2 مم ، بينما يوجد WLAN7207H في حزمة HFCPLGA18 بقياس 2.4 × 2.0 مم فقط.

مثل وحدات Wi-Fi الأمامية الأخرى في NXP ، يتم إنتاج عائلة WLAN7207x باستخدام تقنية Qubic SiGe: C BiCMOS الرائدة في الصناعة ، والتي تعمل بكفاءة عالية وتساعد على ضمان توهين إشارة Wi-Fi من حيث الضوضاء والتشويه والإشارات الزائفة التي تصل إلى الحد الأدنى.

عزز أداء Wi-Fi 6 / 6E مع منتجات NXP WLAN7207C و WLAN7207H في تطبيقات الهاتف المحمول

تجربة هاتف ذكي أفضل

ستعمل الهواتف الذكية التي تدمج سلسلة WLAN7207x على تعزيز أداء Wi-Fi مع تأثير ضئيل على عمر البطارية. تظل الإشارات خطية ويمكن التحكم فيها ، مما يؤدي إلى زيادة معدلات البيانات وتوسيع نطاق التغطية. يُترجم هذا إلى تجربة أكثر استمرارًا ، حيث تتطلب مكالمات الفيديو أثناء المشي اتصالاً أكثر موثوقية. في الوقت نفسه ، تعني الكفاءة العالية لسلسلة RF أن الزيادة في الأداء لها تأثير ضئيل على عمر البطارية.

Wi-Fi 7 Outlook

تعكس عائلة WLAN7207x أحدث الإمكانات في تصميم الترددات الراديوية عالي الأداء ، ولكنها أيضًا تعد المطورين للتطوير المستقبلي. يعمل IEEE بالفعل على Wi-Fi 7 (802.11be) ، ويتوقع Wi-Fi Alliance أن Wi-Fi 7 سيكون متاحًا في وقت مبكر من عام 2023. من المتوقع أن يعتمد Wi-Fi 7 على نجاح Wi-Fi 6 و Wi-Fi 6E ، باستخدام ثلاثة نطاقات تردد بطريقة أكثر تقدمًا (2.4 / 5/6 جيجاهرتز). لذلك ، فإن سلسلة WLAN7207 التي تدعم Wi-Fi 6 / 6E هي جسر طبيعي للانتقال بسرعة إلى تصميم Wi-Fi 7.

اتخذ الخطوة التالية

للتعرف على حلول Wi-Fi 6 / 6E الخاصة بـ NXP ، وخاصة WLAN7207x ، قم بزيارة الصفحة المخصصة للوحدات والوحدات النمطية للواجهة الأمامية لشبكة WLAN.

مؤلف:


ريك فان كيميناد
مدير تسويق NXP لأشباه الموصلات

بصفته مدير التسويق لخط إنتاج حلول الهوائيات الذكية من NXP ، فإن ريك مسؤول عن محفظة NXP من الدوائر المتكاملة 5G و Wi-Fi 6 RF الأمامية المتكاملة التي تخدم البنية التحتية وأسواق الهاتف المحمول.