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如何使用数字DPD技术,实现路由器芯片套件降本增效?

2023-05-06

Part01成本优势 目前中国家庭的无线网络普遍存在信号覆盖弱,穿墙能力差等问题,大多数Wi-Fi无线设备都是通过在外围电路中增加大功率高线性PA从而增加发射功率来解决该问题的,但该解决方案同时带来的是射频芯片、外围电路元器件成本的增加。基于DPD技术的大功率Wi-Fi芯片在不使用大功率高

Part 01

成本优势 

目前中国家庭的无线网络普遍存在信号覆盖弱,穿墙能力差等问题,大多数Wi-Fi无线设备都是通过在外围电路中增加大功率高线性PA从而增加发射功率来解决该问题的,但该解决方案同时带来的是射频芯片、外围电路元器件成本的增加。基于DPD技术的大功率Wi-Fi芯片在不使用大功率高线性PA的前提下,Wi-Fi信号覆盖率可提高15%,信号边缘的吞吐量可提高20%。在Wi-Fi设备保持相同性能的情况下,可以减少射频芯片以及外围电路元器件的硬件成本。

Part 02

性能优势 

提高发射功率和穿墙能力

目前公开市场上的路由器Wi-Fi发射功率在MCS0~11不同的调制方式下对应的范围一般为20~14dBm,对应SRRC《2400MHz、5100MHz和5800MHz频段无线电发射射频技术要求》有较大的提升空间。基于DPD技术的Wi-Fi芯片套件方案的发射功率可推增至各频段法规规定的最大功率限值。

在不同MCS调制和编码策略下发射功率保持不变

覆盖范围内拥有稳定的高速率吞吐

Wi-Fi设备在信号覆盖边缘,随着衰减的增加,吞吐量会大幅下降,影响用户体验。基于DPD技术的大功率Wi-Fi芯片解决方案通过信号预失真技术不仅能够大幅提高Wi-Fi信号的覆盖能力,而且在覆盖范围内,在不同的MCS调制和编码策略条件下,在保持信号不失真的同时,最大发射功率可以基本保持一致,能够保障设备的无线吞吐量性能不变,保持稳定的高速率。

保持恒定高速率的同时提高穿墙覆盖能力

Part 03

如何发挥DPD模块的功效? 


1)选择一款低成本低工艺的FEM芯片。

2)设定FEM芯片的供电电压,控制逻辑。

3)调试DPD数字预失真参数,与FEM芯片非线性曲线匹配,可补偿失真,保障最后输出放大信号的线性度。

4)调试外围阻抗匹配电路,进一步调优信号质量。

5)在高低温变化、以及偏压波动等条件下,验证FEM芯片线性放大曲线的一致性。

Part 04

小结 

家用场景Wi-Fi路由器的使用痛点往往是因信号覆盖能力不足导致的传输卡顿。DPD技术是可替代高增益天线、波束赋形和高线性PA等Wi-Fi无线系统的外围定制电路和性能调优手段。针对小覆盖低容量的家庭场景提高发射功率,并增加恒定高传输速率的覆盖范围,打造全新大功率高效率路由器产品品类,用家用级产品的价格水平获得企业级的无线性能。

当然,数字预失真DPD技术也有其技术实现难度,需要针对宽带PA进行非线性特性建模,其挑战在于PA的失真特性会随温度、以及偏压的变化而变化,需要在实际应用中针对不同的PA放大器件匹配不同的DPD特性建模,也就是要不断打磨该两类型器件的特性匹配,以配合Wi-Fi基带芯片平台真正发挥出其低成本高性能的功效。