在前一篇博客文章中，我們介紹了讀者應該了解的關于802.11ax的五個關鍵問題。802.11ax 是下一個 Wi-Fi 標準。我們來了解下射頻工程師根據(jù) 802.11ax 進行設計時將面臨的一些挑戰(zhàn)及解決方法。

下面是一些背景信息：802.11ax 的五種 OFDMA PPDU 格式

但首先，我們來看一下 802.11ax 的基本信號結構，也就是Wi-Fi 客戶端和設備用于通信的物理層協(xié)議數(shù)據(jù)單元。

802.11ax 采用五種 OFDMA PPDU 格式：

單一用戶(HE-SU)用于傳輸單個用戶的數(shù)據(jù)。

多用戶(HE-MU)用于將不響應觸發(fā)幀的數(shù)據(jù)傳輸至一個或多個用戶。

室外(HE-xSU)用于單個用戶的室外傳輸。這種是802.11ax標準中的新格式。

觸發(fā)器響應(HE-TRIG)用于傳輸響應觸發(fā)幀的數(shù)據(jù)。用于實現(xiàn)上行MU-MIMO或上行OFDMA傳輸與接入點之間的協(xié)調。

下行信道聲探(HE-NDP)用于波束成形和下行信道聲探

術語表:

EVM:Error Vector Magnitude

HE:High efficiency

HEW:High-Efficiency WLAN (or High-Efficiency Wireless)

MU-MIMO:Multi-user multiple input/multiple output

NDP:Null data packet

OFDMA:Orthogonal frequency-division multiple access

PLCP:Physical Layer Convergence Procedure

PPDU:PLCP Protocol Data Unit

QAM:Quadrature amplitude modulation

TWT:Target wait time

等待或睡眠時間：射頻前端面臨的挑戰(zhàn)是什么？

802.11ax 增加的一個內容就是目標等待時間 (TWT)（亦稱為睡眠時間），允許設備在傳輸數(shù)據(jù)之前長時間處于睡眠狀態(tài)。這種資源調度可延長電池續(xù)航時間，并提供更優(yōu)的用戶體驗。

然而，開機模式下的延遲可能會是一大挑戰(zhàn)。TWT 還會帶來下述問題：

對OFDMA中的頻率和時鐘偏置具有高敏感性。與LTE基站技術不同的是，802.11ax 并沒有同步時鐘信號。因此，設備將依靠接入點確保網絡上所有設備的同步。此外，11ax 采用比11ac更長的OFDM符號，這意味著可獲得更多數(shù)據(jù)。簡而言之，接入點將不得不比過去更高負荷工作，且必須更精確。

維持更長時間的平坦度。一些芯片組合作伙伴提供的規(guī)范表明，802.11ax 中的功率放大器 (PA) 初始開機時間并未改變，仍是 200-400 納秒。然而，增益平坦度卻得到了擴展，從而保證前端模塊 (FEM) 在數(shù)據(jù)包傳輸期間不會出現(xiàn)增益擴增或增益下降。

室內與室外 Wi-Fi：兩者之間的相似之處和不同之處是什么？

為了使 802.11ax 能夠用于所有環(huán)境中，需要使用室內 Wi-Fi 和室外基站或小基站。

室內和室外環(huán)境下的前端開發(fā)非常相似。在共存戰(zhàn)略（帶外抑制、諧波濾波器和頻率范圍）方面也很相似。

室內和室外環(huán)境的主要不同之處包括：

室外環(huán)境采用新的數(shù)據(jù)包結構。如我們在前面提到的那樣，802.11ax 針對室外 Wi-Fi，即HE-xSUPPDU 格式（如本博客文章結束部分的

功率水平及由此產生的散熱問題。盡管一些用戶端設備 (CPE) 應用與移動應用的功率目標相似，但也存在高功率類設備，這意味著熱管理更加重要。

了解更多設計技巧：如何防止運轉過熱：克服Wi-Fi前端設計中的熱量難題

符合 802.11ax 中更高系統(tǒng)要求的設計

802.11ax采用的調制方案，1024 QAM，將無線速度提高了 4 倍。但這也意味著，系統(tǒng)變得對內部和外部損壞更敏感。

下面是工程師應清楚的一些設計挑戰(zhàn)：

更嚴格的PA線性度規(guī)范。在 802.11ax 中，1024QAM 中更嚴格的星座點密度要求將PA線性度要求提高至大約 ?47dBEVM。（然而，我們正努力根據(jù)IEEE doc 11-17-1350的規(guī)定降低系統(tǒng) EVM 要求。）另外，不要忘記對衡量 FEM/iFEM 的 EVM 測試系統(tǒng)進行評估。

LNA必須具備更低的噪聲系數(shù)(NF)。早期的參考設計要求將低噪聲放大器 (LNA) 的噪聲系數(shù) (NF) 目標設置為 2.5-3.0 dB。而在 802.11ax 中，系統(tǒng)靈敏度目標將 LNA 的 NF 新目標設置為 1.5-1.8 dB。

增益擴增/下降。十年前，增益失衡目標為 1 dB，而如今已降至 0.3-0.5 dB。如下圖所示，增益和相位失衡逐漸被推至左下角，以實現(xiàn) -47 dB EVM 目標。

T系統(tǒng)的總容限。從設計角度來看，目標 PA 規(guī)范為 -47 dB EVM，但是實際的系統(tǒng)規(guī)范為?35 dB EVM。通常，芯片組合作伙伴將力求實現(xiàn)系統(tǒng)容限。

為解決所有這些設計問題，工程師和市場營銷人員可進行下述考慮：

提高功耗以實現(xiàn)EVM目標。如果提高 Icc，系統(tǒng)通常將實現(xiàn)更優(yōu)的 EVM，但是也會降低功率附加效率 (PAE)。為了適當?shù)貦嗪?PAE 和線性度，我們需要優(yōu)化下述重點領域：

負載線路

級間匹配

偏置電路設計

數(shù)字預失真 (DPD)

包絡跟蹤 (ET)

設計依據(jù)：設備是需要成為高端市場的一流產品，還是服務大眾市場。答案完全取決于市場，因為具體要求會隨客戶和應用的不同而變化。早期采用者和旗艦頂級產品可能需要努力實現(xiàn)最優(yōu)性能 (?47dBEVM)。相反，如果產品針對大眾市場或低成本市場，則可能在 802.11ax 于高端市場首次推出后一兩年都無需支持這項標準。

最后一個問題：根據(jù)仍不穩(wěn)定的標準進行設計

首先，請記住 802.11ax 規(guī)范仍有待確定，我們應與應用團隊共同按照現(xiàn)有標準最大限度地完善產品設計。隨著這個 Wi-Fi 標準逐漸成形，Qorvo 致力于幫助客戶滿足標準要求，并提供專業(yè)設計協(xié)助。有關技術指導和應用支持，請訪問我們的技術支持網頁。

Y您還可以閱讀我們的一些硬件合作伙伴提供的資源，以了解這項新興技術的詳情。

有關 802.11ax 的技術資源

802.11ax高效率Wi-Fi技術簡介，來自 National Instruments

IEEE 802.11ax技術引進白皮書，來自 Rohde & Schwarz

802.11ax標準探討：802.11Ax是什么及如何克服它帶來的設計和測試挑戰(zhàn)，來自 KeysightTechnologies

功率放大器EVM測試缺陷(PDF)，來自 LitePoint

審核編輯黃昊宇