符合 802.11ax Wi-Fi 标准的设计：常见挑战及解决方法
在前一篇博客文章中，我们介绍了读者应该了解的关于802.11ax的五个关键问题。802.11ax 是下一个 wi-fi 标准。我们来了解下射频工程师根据 802.11ax 进行设计时将面临的一些挑战及解决方法。
下面是一些背景信息：802.11ax 的五种 ofdma ppdu 格式
但首先，我们来看一下 802.11ax 的基本信号结构，也就是wi-fi 客户端和设备用于通信的物理层协议数据单元。
802.11ax 采用五种 ofdma ppdu 格式：
单一用户(he-su)用于传输单个用户的数据。
多用户(he-mu)用于将不响应触发帧的数据传输至一个或多个用户。
室外(he-xsu)用于单个用户的室外传输。这种是802.11ax标准中的新格式。
触发器响应(he-trig)用于传输响应触发帧的数据。用于实现上行mu-mimo或上行ofdma传输与接入点之间的协调。
下行信道声探(he-ndp)用于波束成形和下行信道声探
术语表:
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
等待或睡眠时间：射频前端面临的挑战是什么？
802.11ax 增加的一个内容就是目标等待时间 (twt)（亦称为睡眠时间），允许设备在传输数据之前长时间处于睡眠状态。这种资源调度可延长电池续航时间，并提供更优的用户体验。
然而，开机模式下的延迟可能会是一大挑战。twt 还会带来下述问题：
对ofdma中的频率和时钟偏置具有高敏感性。与lte基站技术不同的是，802.11ax 并没有同步时钟信号。因此，设备将依靠接入点确保网络上所有设备的同步。此外，11ax 采用比11ac更长的ofdm符号，这意味着可获得更多数据。简而言之，接入点将不得不比过去更高负荷工作，且必须更精确。
维持更长时间的平坦度。一些芯片组合作伙伴提供的规范表明，802.11ax 中的功率放大器 (pa) 初始开机时间并未改变，仍是 200-400 纳秒。然而，增益平坦度却得到了扩展，从而保证前端模块 (fem) 在数据包传输期间不会出现增益扩增或增益下降。
室内与室外 wi-fi：两者之间的相似之处和不同之处是什么？
为了使 802.11ax 能够用于所有环境中，需要使用室内 wi-fi 和室外基站或小基站。
室内和室外环境下的前端开发非常相似。在共存战略（带外抑制、谐波滤波器和频率范围）方面也很相似。
室内和室外环境的主要不同之处包括：
室外环境采用新的数据包结构。如我们在前面提到的那样，802.11ax 针对室外 wi-fi，即 he-xsu ppdu 格式（如本博客文章结束部分的 功率水平及由此产生的散热问题。尽管一些用户端设备 (cpe) 应用与移动应用的功率目标相似，但也存在高功率类设备，这意味着热管理更加重要。
了解更多设计技巧：如何防止运转过热：克服wi-fi前端设计中的热量难题
符合 802.11ax 中更高系统要求的设计
802.11ax采用的调制方案，1024 qam，将无线速度提高了 4 倍。但这也意味着，系统变得对内部和外部损坏更敏感。
下面是工程师应清楚的一些设计挑战：
更严格的pa线性度规范。在 802.11ax 中，1024 qam 中更严格的星座点密度要求将 pa线性度要求提高至大约 ‑47 db evm。（然而，我们正努力根据ieee doc 11-17-1350的规定降低系统 evm 要求。）另外，不要忘记对衡量 fem/ifem 的 evm 测试系统进行评估。
lna必须具备更低的噪声系数(nf)。早期的参考设计要求将低噪声放大器 (lna) 的噪声系数 (nf) 目标设置为 2.5-3.0 db。而在 802.11ax 中，系统灵敏度目标将 lna 的 nf 新目标设置为 1.5-1.8 db。
增益扩增/下降。十年前，增益失衡目标为 1 db，而如今已降至 0.3-0.5 db。如下图所示，增益和相位失衡逐渐被推至左下角，以实现 -47 db evm 目标。
t系统的总容限。从设计角度来看，目标 pa 规范为 -47 db evm，但是实际的系统规范为‑35 db evm。通常，芯片组合作伙伴将力求实现系统容限。
为解决所有这些设计问题，工程师和市场营销人员可进行下述考虑：
提高功耗以实现evm目标。如果提高 icc，系统通常将实现更优的 evm，但是也会降低功率附加效率 (pae)。为了适当地权衡 pae 和线性度，我们需要优化下述重点领域：
负载线路
级间匹配
偏置电路设计
数字预失真 (dpd)
包络跟踪 (et)
设计依据：设备是需要成为高端市场的一流产品，还是服务大众市场。答案完全取决于市场，因为具体要求会随客户和应用的不同而变化。早期采用者和旗舰顶级产品可能需要努力实现最优性能 (‑47 db evm)。相反，如果产品针对大众市场或低成本市场，则可能在 802.11ax 于高端市场首次推出后一两年都无需支持这项标准。
最后一个问题：根据仍不稳定的标准进行设计
首先，请记住 802.11ax 规范仍有待确定，我们应与应用团队共同按照现有标准最大限度地完善产品设计。随着这个 wi-fi 标准逐渐成形，qorvo 致力于帮助客户满足标准要求，并提供专业设计协助。有关技术指导和应用支持，请访问我们的技术支持网页。
y您还可以阅读我们的一些硬件合作伙伴提供的资源，以了解这项新兴技术的详情。
有关 802.11ax 的技术资源
802.11ax高效率wi-fi技术简介，来自 national instruments
ieee 802.11ax技术引进白皮书，来自 rohde & schwarz
802.11ax标准探讨：802.11ax是什么及如何克服它带来的设计和测试挑战，来自 keysight technologies
功率放大器evm测试缺陷(pdf)，来自 litepoint
MySQL巨坑：永远不要在MySQL中使用UTF-8！！
特斯拉正在柏林建造超级工厂
LLC变压器设计需特别注意的4方面问题
高通发起价格战，消费市场低迷持续挑战
物联网正在走向边缘化 安全顾虑是普及的首要阻碍因素
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国家统计局：清洁能源持续高速发展，发电量平稳增长
根据生产制造标准和工作条件来明确澳托克执行器的方式
纯电动汽车在未来真的能够满足长途驾驶吗
关于OPA0基准模式你知道多少？
流行国内外的5款简单易用电路图软件大全
各种5G黑科技让生活越来越便利
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什么是热阻？对导热材料而言又有什么影响呢？
为什么A14比麒麟9000厉害呢
光缆的6大特点
泰克a622电流钳怎么校准？
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但首先，我们来看一下 802.11ax 的基本信号结构，也就是wi-fi 客户端和设备用于通信的物理层协议数据单元。
802.11ax 采用五种 ofdma ppdu 格式：
单一用户(he-su)用于传输单个用户的数据。
多用户(he-mu)用于将不响应触发帧的数据传输至一个或多个用户。
室外(he-xsu)用于单个用户的室外传输。这种是802.11ax标准中的新格式。
触发器响应(he-trig)用于传输响应触发帧的数据。用于实现上行mu-mimo或上行ofdma传输与接入点之间的协调。
下行信道声探(he-ndp)用于波束成形和下行信道声探
术语表:
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
等待或睡眠时间：射频前端面临的挑战是什么？
802.11ax 增加的一个内容就是目标等待时间 (twt)（亦称为睡眠时间），允许设备在传输数据之前长时间处于睡眠状态。这种资源调度可延长电池续航时间，并提供更优的用户体验。
然而，开机模式下的延迟可能会是一大挑战。twt 还会带来下述问题：
对ofdma中的频率和时钟偏置具有高敏感性。与lte基站技术不同的是，802.11ax 并没有同步时钟信号。因此，设备将依靠接入点确保网络上所有设备的同步。此外，11ax 采用比11ac更长的ofdm符号，这意味着可获得更多数据。简而言之，接入点将不得不比过去更高负荷工作，且必须更精确。
维持更长时间的平坦度。一些芯片组合作伙伴提供的规范表明，802.11ax 中的功率放大器 (pa) 初始开机时间并未改变，仍是 200-400 纳秒。然而，增益平坦度却得到了扩展，从而保证前端模块 (fem) 在数据包传输期间不会出现增益扩增或增益下降。
室内与室外 wi-fi：两者之间的相似之处和不同之处是什么？
为了使 802.11ax 能够用于所有环境中，需要使用室内 wi-fi 和室外基站或小基站。
室内和室外环境下的前端开发非常相似。在共存战略（带外抑制、谐波滤波器和频率范围）方面也很相似。
室内和室外环境的主要不同之处包括：
室外环境采用新的数据包结构。如我们在前面提到的那样，802.11ax 针对室外 wi-fi，即 he-xsu ppdu 格式（如本博客文章结束部分的
了解更多设计技巧：如何防止运转过热：克服wi-fi前端设计中的热量难题
符合 802.11ax 中更高系统要求的设计
802.11ax采用的调制方案，1024 qam，将无线速度提高了 4 倍。但这也意味着，系统变得对内部和外部损坏更敏感。
下面是工程师应清楚的一些设计挑战：
更严格的pa线性度规范。在 802.11ax 中，1024 qam 中更严格的星座点密度要求将 pa线性度要求提高至大约 ‑47 db evm。（然而，我们正努力根据ieee doc 11-17-1350的规定降低系统 evm 要求。）另外，不要忘记对衡量 fem/ifem 的 evm 测试系统进行评估。
lna必须具备更低的噪声系数(nf)。早期的参考设计要求将低噪声放大器 (lna) 的噪声系数 (nf) 目标设置为 2.5-3.0 db。而在 802.11ax 中，系统灵敏度目标将 lna 的 nf 新目标设置为 1.5-1.8 db。
增益扩增/下降。十年前，增益失衡目标为 1 db，而如今已降至 0.3-0.5 db。如下图所示，增益和相位失衡逐渐被推至左下角，以实现 -47 db evm 目标。
t系统的总容限。从设计角度来看，目标 pa 规范为 -47 db evm，但是实际的系统规范为‑35 db evm。通常，芯片组合作伙伴将力求实现系统容限。
为解决所有这些设计问题，工程师和市场营销人员可进行下述考虑：
提高功耗以实现evm目标。如果提高 icc，系统通常将实现更优的 evm，但是也会降低功率附加效率 (pae)。为了适当地权衡 pae 和线性度，我们需要优化下述重点领域：
负载线路
级间匹配
偏置电路设计
数字预失真 (dpd)
包络跟踪 (et)
设计依据：设备是需要成为高端市场的一流产品，还是服务大众市场。答案完全取决于市场，因为具体要求会随客户和应用的不同而变化。早期采用者和旗舰顶级产品可能需要努力实现最优性能 (‑47 db evm)。相反，如果产品针对大众市场或低成本市场，则可能在 802.11ax 于高端市场首次推出后一两年都无需支持这项标准。
最后一个问题：根据仍不稳定的标准进行设计
首先，请记住 802.11ax 规范仍有待确定，我们应与应用团队共同按照现有标准最大限度地完善产品设计。随着这个 wi-fi 标准逐渐成形，qorvo 致力于帮助客户满足标准要求，并提供专业设计协助。有关技术指导和应用支持，请访问我们的技术支持网页。
y您还可以阅读我们的一些硬件合作伙伴提供的资源，以了解这项新兴技术的详情。
有关 802.11ax 的技术资源
802.11ax高效率wi-fi技术简介，来自 national instruments
ieee 802.11ax技术引进白皮书，来自 rohde & schwarz
802.11ax标准探讨：802.11ax是什么及如何克服它带来的设计和测试挑战，来自 keysight technologies
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符合 802.11ax Wi-Fi 标准的设计：常见挑战及解决方法
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什么是热阻？对导热材料而言又有什么影响呢？
为什么A14比麒麟9000厉害呢
光缆的6大特点
泰克a622电流钳怎么校准？