如今，Wi-Fi 已成为人们生活中不可或缺的一部分，联接着人们的工作、学习和娱乐。随着Wi-Fi 标准演变到 Wi-Fi 6 甚至未来的 Wi-Fi 6E，联接速度在不断地提升，Wi-Fi 方案的全球领袖之一安森美半导体旗下的 Quantenna 也与时俱进，不断推出更先进的 Wi-Fi 方案和技术如波束成形、8x8 多用户多入多出（MU-MIMO）等，使宽带网关、Wi-Fi 信号增强器、Mesh 节点、视频客户端机顶盒、零售路由器、视频桥等应用联接更快，吞吐量更大，覆盖范围更广，先进的 Spartan 参考设计还帮助设计人员缩短开发时间，最优化开发成本。

市场上的无线技术主要有蓝牙、Zigbee、WiGig、LTE/4G、Wi-Fi、5G。其中，蓝牙、Zigbee 主要用于 10m 以内的短距传输，速度达 10Mbps，WiGig 专为短距、达 6Gbps 的超高速无线网络而设计，LTE 适用于达 100 km 的长距传输，Wi-Fi 能提供在 100m 范围左右、达 9.6Gbps 的高速传输，5G 在某些频段可达到与 Wi-Fi 差不多的距离和速度。从应用来看，4G 和 5G 都适用于移动设备，但由于距离的因素，5G 需部署较多的基站。

各种无线技术所用的频率都不同，如LTE使用 2.5GHz 频段，而 5G 工作在 28GHz 频段，假设在相同的发射频率下，频率越高，所发送信号的距离越短，所以 5G 需要部署较多的基站才能实现距离更远的覆盖，会增加费用。对于 LTE 和 5G 所用频段，运营商需要支付几十亿美元以获得授权，而 Wi-Fi 的频段是免授权的，因而 Wi-Fi 更具成本优势。Wi-Fi 6 和 5G的对比如图1所示。

图1：Wi-Fi 6 对比 5G

Wi-Fi 标准从1999年制定实施以来，最快速度由最初的 11Mbps 演变到 54Mbps、600Mbps、6.8Gbps，到现在 Wi-Fi 6 的 9.6Gbps，吞吐量不断提高，在 Wi-Fi 的天线方面，从最初的 1x1 到 4x4 乃至现在普遍使用的 8x8。从 Wi-Fi 1 到 Wi-Fi 6，20年内提速约1000倍（3个数量级），这意味着若您想发送或接收一部 3.8GB 的电影，用 Wi-Fi 1 约耗时3850秒（64分钟），而用 802.11ax Wi-Fi 6 仅需约4.5秒。

从调幅（AM）无线电到调频（FM）无线电再到 5G，使用的频率越来越高，Wi-Fi 使用2.4GHz、5GHz 的频段，未来的 Wi-Fi 6E 还会扩展到 6GHz。带宽越大，就能传输更多数据。2.4GHz 的带宽约 83.5MHz，5GHz 的带宽约 500MHz，6GHz 的带宽约 1200MHz，是 2.4GHz 和 5GHz 合并值的两倍多。

波束成形是将能量聚焦于特定方向的传输，是使用数字信号处理让能量聚焦在所需要的客户端，在相控阵中组合元素以使特定角度的信号经历建设性干扰，而其他信号则经历破坏性干扰，以达成能量聚焦的目的，获得最佳的 Wi-Fi 信号增益。安森美半导体的 Quantenna是首创将波束成形用于 4x4 Wi-Fi 4 产品的半导体供应商。

多入多出（MIMO）指在发射端和接收端都有多个天线的通信系统，从而提升收发数据的速度和信号强固性。MU-MIMO 基于 MIMO 和波束成形，支持多用户跨不同空间流，让 Wi-Fi覆盖范围内的多个客户端都能获得最好的信号强度并提升速度。安森美半导体的 Quantenna  是首个支持 4x4、8x8 MIMO 和 MU-MIMO 的半导体供应商。

在实际使用中，有很多因素可能降低 Wi-Fi 性能，Quantenna 的 Wi-Fi 增强功能可改善这许多影响。如针对随着距离拉远，Wi-Fi 速度下降，Quantenna 采用 8x8、5x5 MIMO 和波束成形扩大覆盖范围。为降低来自邻居 Wi-Fi、其它免授权网络的干扰，采用智能信道选择（SCS）、智能型自优化网络（SONiQ）、智能接入点（AP）切换技术，择最佳的信道。安森美半导体也提供特有的 iQStream 安排各设备不同的优先级，以解决家庭中许多 Wi-Fi 设备同时使用所造成的竞争问题。

Quantenna 的 Wi-Fi 方案用于接入点/网关、路由器、Mesh 节点和机顶盒，符合的 Wi-Fi 标准从 Wi-Fi 5、Wi-Fi 6 到 Wi-Fi 6E，提供最高达 8x8 MIMO、双频段和三频段技术，且提供几近交钥匙（Turnkey）方案，简化和加快设计。

Quantenna 的 Wi-Fi 6（802.11ax） 8x8 MIMO 的关键差异化特性在于：双频段 8x8+4x4 的12条空间流，可达到最高性能的 5GHz 加上 2.4GHz 的吞吐量。自适应 8x8 MIMO 在单个 8x8 或两个 4x4 网络之间进行动态切换，以根据可用客户端最大化频段利用率。8空间流反馈使客户端在处理 MIMO 信号时能达到最佳覆盖范围和速度。ESP 对于少于8空间流反馈的客户端，重建完整的信道信息，以提升速度和覆盖范围。智能动态频率选择（DFS）雷达信道侦测，支持在 DFS 环境中启用天气雷达信道和 160MHz 带宽运行，以快速清除 DFS 雷达信道，从而使 DFS 雷达信道利用率更高，实现最大带宽和性能。

以产品举例说明，如双频 8x8+4x4 的 QSR10GU-AX，这是个高度集成的三芯片组方案，集成双频并行基带、CPU、5GHz RFIC 8x8 和 2.4GHz RFIC 4x4，最高速度达 8.6Gbps（5GHz）+ 1.15Gbps（2.4GHz），比 4x4 增益更好，背景 DFS 雷达信道扫描使4条链在接收期间扫描干扰/DFS，并保留 4x4 的传输数据。

图2：QSR10GU-AX：固定的（8x8+4x4）802.11ax

三频 4x4+4x4+4x4 的 QSR10R-AX，高度集成基带、CPU、5GHz RFIC（采用软件配置和外置滤波器将频段区分为 5GHz 高频和 5GHz 低频）、2.4GHz RFIC 4x4，可实现完全自托管的中继器方案。

图3：QSR10R-AX：三频（4x4 + 4x4 + 4x4）

此外，Quantenna 在 MU-MIMO 技术领域处于领先地位，在 Wi-Fi 4 的时代就已导入 MU-MIMO。在真实世界，客户端是会移动的，Quantenna 演示并展示了即使有人在移动时 MU-MIMO 的优势，并且通过演算法的优化，也支持3个以上的客户端在 MU-MIMO 下获得速度增益，还支持 160MHz 信道带宽的 MU-MIMO 以最大化无线电性能。

当前主流的产品是 4x4 Wi-Fi 5，而 Wi-Fi 6 增加了正交频分多址（OFDMA）功能，且在2.4GHz 频段上速度提高90％，以及 TWT 使客户端更省电。基于 Wi-Fi 6 标准的功能，Quantenna 的 5x5 MIMO Wi-Fi 6更进一步扩大覆盖范围，真正的 MU-MIMO，具备独特的智能雷达信道扫描，及领先业界的 QoS，比 4x4 MIMO 快50%的速度，提供更佳的 Wi-Fi 体验。

以 QSR5G-AX Plus 为例，全分流（Full Offload）让客户在选择主 CPU 时有更多的灵活性，简化软件集成，加快上市时间，第5条天线提供更好的家庭覆盖范围、更好的 MU-MIMO 增益，雷达扫描信道更精准，非常适用于中继器设计，无需外部 CPU，具成本优势， Quantenna 也提供完整的中继器交钥匙方案。

图4：QSR5G-AX Plus 优于 4x4 方案

预计世界各国即将获监管批准使用 6GHz。Wi-Fi 频段延伸到 6GHz，可提供更大容量，其带宽是 2.4GHz + 5GHz 的两倍多，多达7个 160MHz 信道，而 5GHz 中只有2个，系统总容量也从 19.2Gbps 增加到 67.2Gbps。Wi-Fi频段延伸到 6GHz 还提升客户端性能。5GHz 11ax必须与 11a / 11n / 11ac 共享，而 6GHz 频段只有 11ax 协议客户端能连上，因而不受传统客户端的干扰。

安森美半导体 Quantenna 针对这一趋势，也做出了相应的 6GHz Wi-Fi 产品规划，如单基带固定 4x4 三频（4x4: 6GHz, 4x4: 5GHz, 4x4: 2.4GHz）方案，以及针对 Mesh 节点的 2x2 + 4x4 +2x2方案（2x2: 6GHz, 4x4: 5GHz, 2x2: 2.4GHz）。

Spartan 是先进的参考设计，含全功能硬件和软件设计包，为经授权的原始设备制造商（OEM）和原始设计制造商（ODM）提供产品设计文档、板制造文档、产品外壳文档，为便于 OEM 和 ODM 定制，还提供通用预测试固件和软件开发套件（SDK），帮助 OEM 和 ODM 降低成本，加快产品上市。

安森美半导体 Quantenna 的 Spartan 产品线有几种不同的组合，有符合 Wi-Fi 5 的 Spartan Essential，用于桥接入点、网格、中继器等，采用 5GHz 4x4 MIMO 和 2.4GHz 2x2 MIMO；有符合 Wi-Fi 6 的 Spartan 5XL，用于 Wi-Fi 路由器和通用 Mesh 等，采用 5GHz 5x5 MIMO 和 2.4GHz 2x2 MIMO；有符合 Wi-Fi 6 的 Spartan 路由器，用于高性能12流 Wi-Fi 路由器等，采用 5GHz 8x8 MIMO 和 2.4GHz 4x4 MIMO；有符合未来 Wi-Fi 6E 的 Spartan 6XL，用于点对点链路和 6GHz 接入点等，采用 6GHz 5x5 MIMO 和 2.4GHz 2x2 MIMO。这些产品都基于市场最通用的配置，以助设计人员缩短开发时间和上市时间。用例如图所示。

图5：Spartan 用例

安森美半导体 Quantenna 提供差异化的 Wi-Fi 6 方案满足新兴、主流、高端市场的不同应用需求，使宽带网关、Wi-Fi 信号增强器、Mesh 节点、视频客户端机顶盒、零售路由器、视频桥、企业/户外接入点等应用联接更快更广，关键技术如 Zero PER 能改善视频的传输，QoS 的升级版 iQStream 使不同的应用得到相对应的优先级，8x8 MIMO 最大化覆盖范围，MU-MIMO 在多个客户端同时使用网络时能提供最大的吞吐量，SmartScan 能提供快精准的雷达信道侦测，开箱即用的 Spartan 参考设计支持设计人员投入最少的资源快速开发出最具竞争优势的产品。安森美半导体 Quantenna 也针对未来的 6GHz 趋势提供 Wi-Fi 6E 方案如三频方案，满足行业过渡到 6GHz 所需。

关于安森美半导体

安森美半导体(ON Semiconductor，美国纳斯达克上市代号：ON)致力于推动高能效电子的创新，使客户能够减少全球的能源使用。安森美半导体领先于供应基于半导体的方案，提供全面的高能效电源管理、模拟、传感器、逻辑、时序、互通互联、分立、系统单芯片(SoC)及定制器件阵容。公司的产品帮助工程师解决他们在汽车、通信、计算机、消费电子、工业、医疗、航空及国防应用的独特设计挑战。公司运营敏锐、可靠、世界一流的供应链及品质项目，一套强有力的守法和道德规范计划，及在北美、欧洲和亚太地区之关键市场运营包括制造厂、销售办事处及设计中心在内的业务网络。更多信息请访问http://www.onsemi.cn。
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