5G和Wi-Fi 6 CPE開發與展望

作者 : 張超,EE Times China特約作者

本文將重點闡述CPE這類產品開發中所需要關注的選型和射頻調試…

CPE英文全稱為Customer Premise Equipment,業內稱之為「客戶終端設備」,該類產品將LTE 4G/5G訊號轉換成Wi-Fi訊號。至今為止,5G基地台部署多達96.1萬個,上中下游產業相應佈局的AIoT生態鏈市場,正在加速物聯網時代的進程。如今Wi-Fi 6 AX已步入技術成熟階段,Wi-Fi 7 (Be)也在緊跟其後。多家相關的IC廠商都在緊跟著研究規劃Wi-Fi 7產品方案,這也使得相關通訊領域步入更高台階,本文將重點闡述這類產品開發中所需要關注的選型和射頻(RF)調試。

5G模組選型評估

  • 設計前與主控適配

現今授權模組有移遠、芯通訊、高新興、龍尚、美格、致遠等。模組選型應當與主控平台設計進行匹配,不同模組與「主控介面」設計部分有局部差異,應追溯模組原廠提供源設計檔,避免後期的識別問題。其中模組也有系列區分,設計應當與FW保持版本適配,且與Wi-Fi射頻電路儘量避開,須保持可靠的間距,設計細節上需要密切關注。

  • 2.5G和Wi-Fi訊號共存問題

就資料和傳輸速率而言,5G可望將其提升至前所未有的水準,因此相對於以往任何蜂巢網路標準,人們對5G的部署具有更迫切的需求;但是,人們很大程度忽視了與Wi-Fi潛在的共存問題,因為蜂巢頻譜與2.4GHz和5GHz的Wi-Fi通道具有相鄰性,比如,B40/B7/B41與2.4GHz,N79與5GHz之間就是實際例子。

這種干擾如果沒有採取合理的濾波,將導致較高的發射(Tx)洩漏和臨道洩漏比(ACLR) ,進而影響速率。此外,高功率還可能會洩漏到接收(Rx)鏈路,從而損壞接收鏈路元件;射頻鏈路對濾波器的選型要求相對比較關鍵。

Wi-Fi的基礎射頻調試

以CPE產品開發為例,其中重點部分就是射頻。從硬體的角度看,發射和接收資料量化後應滿足協定標準。其射頻調試的範圍,應從基頻到天線端進行整體最佳化,鏈路順序為巴倫、π衰網路、功放/低噪放、π匹配、耦合器、濾波器、π匹配、收發器、π匹配、天線端的IPX饋點。

射頻技術所涵蓋範圍較廣,主要包含主動和被動兩個方面。其中主動方向又包含小訊號和大訊號部分;被動方面包含微帶類和腔體類兩個方面,被動方面依照功能又可分為功分器、耦合器、濾波器、雙工器和天線等。主動小訊號方面主要是指振盪器、混頻器、鎖相迴路、輸出功率小於30dBm的PA、接收鏈路的LNA等。

  • 重要的基礎射頻參數

1.發射功率和EVM;

2.最小接收靈敏度和最大接收電平;

3.滿足吞吐率時的功率和EVM指標是否符合預期等;

4.最大輸送量測試;

5.關鍵認證測試,FCC/MKK/ETSI/CE/SRRC等。

  • 射頻測試及分析過程

1.Wi-Fi產品開發,應具備的板級性能聯調的綜合應用能力,具體調試及問題追溯可參閱調試框架圖。

 

圖1:Wi-Fi射頻測試框架。

 

2.整機性能驗證/競品PK,產品開發中問題點,都可依據圖1所示測試框架中的參考進行檢查。

 

圖2:Wi-Fi性能問題除錯流程導圖。

 

Wi-Fi 6前景與展望

隨著IEEE 802.11標準協定無線局域網演進更新,並且被市場大規模推廣商用,當前已經發展到Wi-Fi 6,正在邁向Wi-Fi 7BE的規劃和部署。排除供應鏈影響,根據目前觀察到的下游態勢來看,接來下Wi-Fi 6將繼續保持爆發式成長。據不完全統計, Wi-Fi 6的部署成本相對5G基地台低很多,在如此巨大需求刺激下,誕生了諸多類型的應用場景:如智慧教學視訊點播、無線辦公、家庭終端視訊業務,以及低延遲生產、設備控制、低功耗M2M局域應用、智慧家居、安全監控等。未來 1~2 年,在營運商和製造商共同推動下,Wi-Fi 6 可望進一步加速普及,將成為一戶多設備的標準家庭閘道配置。

本文同步刊登於EE Times China 2021年12月刊

 

 

 

 

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