【技术分享】5G和Wi-Fi6 CPE开发与展望

日期:2021-12-22 作者:润欣科技创研社 返回列表

5G和Wi-Fi6 CPE开发与展望

 

CPE,英文全称为Customer Premise Equipment,业内称之为“客户终端设备”。该类产品将LTE 4/5G信号转换成Wi-Fi信号。至今为止,5G基站部署多达96.1万个,上中下游产业相应布局的AIOT生态链市场,正在加速物联网时代的进程。如今Wi-Fi6Ax已步入技术成熟阶段,Wi-Fi 7(Be)也在紧跟其后。多家相关的IC厂商都在紧跟着研究规划Wi-Fi 7产品方案,这也使得相关通信领域步入更高台阶。

本文将重点阐述这类产品开发中所需要关注的选型和RF调试。

 

一、5G模块选型评估


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设计前与主控适配:

 

现今授权模块有移远、芯通信、高新兴、龙尚、美格、致远等。

 

1. 模块选型应当与主控平台设计进行匹配。不同模块与主控“接口”设计部分有局部差异,应追溯模块原厂提供源设计文件,避免后期的识别问题。

2.其中模块也有系列区分,设计应当与FW保持版本适配。

3.与Wi-Fi射频电路尽量避开,须保持可靠的间距,设计细节上需要密切关注。


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5G和Wi-Fi信号共存问题:

 

就数据和传输速率而言,5G有望将其提升至前所未有的水平,因此相对于以往任何蜂窝网络标准,人们对5G的部署具有更迫切的需求;但是,人们很大程度忽视了与Wi-Fi潜在的共存问题,因为蜂窝频谱与2.4GHz和5GHz的Wi-Fi信道具有相邻性,比如,B40/B7/B41与2.4GHz,N79与5GHz之间就是实际例子。

 

这种干扰,如果没有采取合理的滤波,将导致较高的发射 (Tx) 泄漏和临道泄漏比 (ACLR) ,进而影响速率。此外,高功率还可能会泄漏到接收 (Rx) 链路,从而损坏接收链路器件。RF链路对滤波器的选型要求相对比较关键。随着近年来的市场产品广泛应用,国产滤波器也有了质的突破,一些品牌已值得选型与评估。

 

二、Wi-Fi的基础射频调试

以CPE产品开发为例,其中重点部分就是射频(RF)。从硬件的角度看,TX &RX数据量化后应满足协议标准。其射频调试的范围,应从基带到天线端做整体优化。链路顺序为巴伦、π衰网络、功放/低噪放、π匹配、耦合器、滤波器、π匹配、收发器、π匹配、天线端的IPX馈点。

 

射频技术所涵盖范围较广,主要包含有源和无源两个方面。其中有源方向又包含小信号和大信号部分;无源方面包含微带类和腔体类两个方面,无源方面按照功能又可分为功分器,耦合器,滤波器,双工器和天线等。有源小信号方面主要是指振荡器、混频器、锁相环、输出功率小于30dBm的PA、接收链路的LNA等。


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重要的基础射频参数:

 

1.发射功率和EVM;

2.最小接收灵敏度和最大接收电平;

3.满足吞吐率时的功率和EVM指标是否符合预期等;

4.最大吞吐量测试;

5.关键认证测试,FCC/MKK/ETSI/CE/SRRC等;


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射频测试及分析过程:

 

1.Wi-Fi产品开发,应具备的板级性能联调的综合应用能力,具体调试及问题追溯可参阅调试框架图。

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图1:WIFI RF测试框架

 

2.整机性能验证/竞品PK,产品开发中问题点,都可依据图1所示测试框架中的参考进行检查。

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图2:WIFI性能问题Debug流程导图

 

三、WI-FI6前景与展望

随着IEEE 802.11标准协议无线局域网迭代更新,并且被市场大规模推广商用,当前已经发展到Wi-Fi 6代,正在迈向Wi-Fi 7BE的规划和部署。排除供应链影响,根据目前观察到的下游态势来看,接来下WI-FI6将继续保持“井喷式”增长。中国正加速步入以5G和千兆宽带为代表的超高速率时代。各种宽带应用、不同的消费者需求、以及虚拟领域向实体拓展,将开启万物互联新时代。据不完全统计,目前为止国内光缆铺设长度已经超过了5169万千米,并且Wi-Fi 6的部署成本相对5G基站低很多。在如此巨大需求刺激下,诞生了诸多类型的应用场景:如智慧教学视频点播、无线办公、家庭终端视频业务,以及低延时生产、设备控制、低功耗M2M局域应用、智能家居、安全监控等”。未来 1-2 年,在运营商和制造商共同推动下,Wi-Fi 6 有望进一步加速普及,将成为一户多设备的标准家庭网关配置。



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