RF元件/主晶片設計有解　Wi-Fi 7實際效能定輸贏

從標準草案階段，先於認證標準的Wi-Fi 7產品就已經陸續現身。如今，Wi-Fi 7認證標準Wi-Fi CERTIFIED 7正式推出，為打上Wi-Fi 7標章的產品奠定性能基礎。Wi-Fi 7的創新性能成為業者的開發挑戰，經過早期研發及標準推出後，業界針對Wi-Fi 7產品設計已有初步認識，各自祭出不同方針以打造符合要求的產品。

RF前端設計挑戰重重　非線性PA前來助陣

Wi-Fi 7的320MHz頻寬、4096 QAM調變和多路鏈結運作(MLO)技術，為Wi-Fi 7產品的射頻(RF)前端帶來重重挑戰。Qorvo資深市場行銷經理林健富(圖1)說明，首先，320MHz頻寬可傳輸的資料更多，由於RF是以類似脈衝(Pulse)的方式傳輸資料，傳輸更多的資料(Long Packet)代表功率放大器(PA)需要開啟的時間更長。PA是主動元件，長時間開啟除了導致電力消耗增加，也會產生熱，進而影響PA性能，例如使PA抑制干擾的能力表現不佳，進而導致PA的線性度(Linearity)受到影響。PA的功率(Power)越高，也越難維持原有線性度。

其次，4096 QAM代表資料密度較Wi-Fi 6的1024 QAM提高四倍，更密集的資料代表容錯率越低，針對誤差向量幅度(EVM)的要求更嚴格。如圖2所示，Wi-Fi隨著各世代發展，EVM要求持續降低，來到Wi-Fi 7，需要-47dB EVM。林健富表示，QAM提高，代表對PA精準度和抗干擾能力的要求越高，以現有材料和技術來說，-47dB EVM和320MHz對PA已經是接近極限的數值。此外，MLO需要確保各頻段之間不會互相干擾，也使得Wi-Fi 7設計需要採用更多的濾波器(Filter)來確保各頻段之間清楚隔離。

新世代Wi-Fi提高PA元件的耗電程度並要求更嚴格的EVM數值，為此，林健富表示，非線性PA搭配數位預失真(Digital Pre-Distortion, DPD)技術可成為解決方案，由PA供應商(如Qorvo)和主晶片業者合作，預先在主晶片產品中加入預失真技術，產生相反的訊號，讓該訊號與非線性的PA相加後，產生線性的結果。如此一來，PA便無須為了維持線性度而提升功耗，得以因應Wi-Fi 7的新興技術要求。

三頻段彈性調配　MLO成為設計魔王題

在Wi-Fi 7的諸多創新技術中，可充分活用Wi-Fi 7的2.4GHz、5GHz和6GHz三個頻段的MLO技術受到業界關注，也是Wi-Fi聯盟在初版認證規範(Release 1)就列為必要測試項目的Wi-Fi 7技術。聯發科技智慧聯通事業部行銷處長林宗蔚(圖3)指出，MLO為Wi-Fi 7和前幾代Wi-Fi的底層無線電(Radio)和媒體存取控制(MAC)帶來顯著差異。Wi-Fi 7發展至今，MLO對於許多晶片供應商來說仍是一大挑戰，以目前市面上已經量產的產品來說，MLO的整體效能其實還無法達到Wi-Fi 7預計要實現的升級效果。

林宗蔚表示，MLO技術用途彈性，可以拿來進行多頻段的整合，或是充當備援方案，在A頻段斷線時由B頻段馬上接手，以打造永不斷線的體驗。此外，Wi-Fi Mesh功能也能受益於MLO提供的彈性資源分配能力，不過，由於Wi-Fi Mesh結合MLO技術的複雜度更高，也具有更高的設計難度。

要真正實現MLO，延遲是設計時的重點考量。林宗蔚解釋，MLO技術需要串聯在無線電所屬的實體層(PHY Layer)便已經切分開的2.4GHz、5GHz和6GHz頻段，在MAC所屬的資料鏈路層(Data Link Layer)將三個頻段整合，視為同一頻段，因此不同頻段之間需要進行大量溝通，其數學演算法複雜度高，而一旦發生延遲，將可能導致丟包(Packet Loss)，造成通訊出現斷訊情形。為此，聯發科技選擇以整合度更高的單晶片來設計MLO方案，目前觀察產品表現，應為可行的發展方向。

Wi-Fi 7產品實際效能須多方驗證

Wi-Fi聯盟所發布的認證標準能夠確保Wi-Fi 7產品具備相應技術，然而，由於聯盟並未針對產品實際效能提出要求，可能出現具備Wi-Fi 7功能的產品，在實際應用場域中的效能不盡理想的情況。是德科技行銷處資深專案經理郭丁豪(圖4)表示，隨著無線技術演進，業者開始更加重視產品的實際使用效能，在R&D階段加入以前不常進行的效能測試。

郭丁豪表示，是德科技的無線測試平台可扮演Wi-Fi使用者設備(Station)和存取點(AP)設備，幫助業者在產品開發階段確認效能表現，並可藉由無線分析儀擷取空中傳輸的資料和訊號，有助於在通訊出現狀況(例如發生斷線狀況)時，協助判斷問題所在。此外，通道模擬器也能測試產品遭遇不同干擾情況的效能表現，讓業者能夠設計出更加可靠的Wi-Fi 7產品，測試情境如圖5所示。以儀器測量產品效能能夠模擬各種特殊情況，不過，其與真實產品的互連表現仍具有一定落差，因此，採用市面上的設備進行效能測試同樣是確保產品效能的重要測試環節。Wi-Fi 7標準剛推出不到一年，市場上通過認證的產品數量有限，在此現況下，百佳泰國際市場事業發展助理副總張文誠指出，Wi-Fi 7將面臨兩大挑戰：「相容性」和「效能驗證」。

張文誠說明，雖然Wi-Fi聯盟所訂定的標準已經確保產品和測試平台中幾家主要晶片業者的相容性，實際上產品推進市場還是會遇到和其他廠牌晶片協作的情況，因此需要在標準認證項目之外，進一步考慮Wi-Fi 7產品的相容性和實際效能。然而，如同前面所述，目前市面上可選購並進行相容性和效能測試的產品並不多，導致初期Wi-Fi 7產品的效能驗證成為一大挑戰。

張文誠表示，通過Wi-Fi 7認證的產品可以取得及格分，但如果要讓產品的表現更好，需要有更廣的相容性、更優秀的效能，並確保真實場域的使用者體驗。為此，張文誠表示，寬頻論壇(Broadband Forum)已經開始針對Wi-Fi 7進行定義，其標準制定將著重使用者體驗和使用情境，是Wi-Fi 7效能認證值得關注的規範進展。

Wi-Fi 7技術極具潛力　產品效能需要時間成熟

由於使用非授權頻譜，Wi-Fi技術在最初發展階段，並不特別重視通訊效率。然而，從Wi-Fi 6效仿行動通訊採用OFDMA開始，Wi-Fi越加重視資料傳輸效率，Wi-Fi 7的MLO技術也是為了提高頻譜資源使用效率而新增的技術項目。隨著Wi-Fi效能逐漸朝行動通訊靠攏，其產品設計的複雜度將只增不減，Wi-Fi 7即為此趨勢的印證。

Wi-Fi 7為了提高通訊品質而新增諸多創新功能，提高了產品設計難度，要求業者尋找不同可行路徑。與此同時，多廠牌裝置之間的實際運作表現也將決定Wi-Fi 7能否真正展現應有效能。目前，產品通過Wi-Fi CERTIFIED 7認證僅能確保其具備一定的Wi-Fi 7功能，而無法真正保證產品實際效能，是Wi-Fi 7推廣過程的重要挑戰。展望未來，若Wi-Fi 7產品能夠穩定實現預期效能，將以全新技術開啟多元應用場域，發展潛力無窮。