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給Wi-Fi路由器裝個宏基站「引擎」,竟實作了單路由200平米覆寫

作者:雷峰網
給Wi-Fi路由器裝個宏基站「引擎」,竟實作了單路由200平米覆寫

智能手機剛普及的年代,Wi-Fi穿牆王是各大購物平台的熱門搜尋詞。

那是因為4G初期流量昂貴,有了智能手機的消費者們開始使用手機聊天、購物、看視訊, Wi-Fi成了家庭裡的好選擇,但Wi-Fi路由器隔了一兩堵牆信号就會很差,大量消費者需要信号更好的路由器。

5G時代,流量便宜了,但Wi-Fi依舊擁有不可替代的價值,而且随着觀看直播、線上視訊頻率的增加,對Wi-Fi的要求更高。

消費者依舊需要一個信号覆寫優秀的路由器。

可是你會聽到一種說法,因為國家法規對路由器功率的限制,限制了路由器的信号。

這其實是一個具有誤導性的說法,單台路由器并非不能實作200平米的全覆寫。

兩個工程師帶領的一個幾十人的小團隊,花了5年時間,帶來了颠覆性的變化。

“你們非常外行。”這是得翼通信創始人、CEO王子明,以及得翼通信聯合創始人、CTO Petri Manninen兩位諾基亞基站晶片部門專家2019年創業時得到的評價。

接下來可能就是“外行”帶來10倍射頻性能提升,變革行業的時刻。

Wi-Fi信号覆寫不好不是因為功率限制

消費者熱衷于Wi-Fi穿牆王路由器的時候,關于增強Wi-Fi信号可能帶來了輻射問題也引發了熱烈讨論。是以不少人就得出了Wi-Fi路由器穿牆性能不好的原因是法規對于路由器功率的限制。

這是一個錯誤的結論。

“其實路由器信号不好是材料發展緩慢的原因。”王子明說,“2023年大陸路由器的功率标準已經和美國、歐洲一樣,上限已經不是毫瓦級别而是瓦級,但Wi-Fi6路由器的高網速下輸出隻有100毫瓦。”

在解釋材料是限制之前,先要了解無論是手機還是路由器中,完成通信主要是基帶晶片和射頻晶片。基帶晶片處理吞吐量、安全、承載的使用者等,射頻晶片負責信号的傳輸與接收,是以信号覆寫主要由射頻晶片決定。

決定射頻晶片性能的關鍵是材料,幾十年前的2G諾基亞手機的射頻器件就采用砷化镓的材料,如今5G手機中的射頻器件也采用砷化镓。

因為射頻器件材料這麼多年沒突破,是以即便加錢,也買不到更好的射頻器件,如今的手機和路由器都已經是最好材料生産出的産品。

單個射頻器件多年來的提升有限,把兩個射頻器件疊加得不到1+1等于2的效果。

“用兩個100毫瓦的射頻器件,可能得到的是150毫瓦的功率,并且兩個器件合在一起會讓信号品質變差,并且增加的射頻器件越多,功率緩慢提高的同時信号品質會急劇下降,解決不了信号覆寫問題。”王子明說,就像把再多馬車連在一起也得不到一列火車。

并且通過增加射頻器件增加覆寫面積的方式,成本的增加是指數級,比如2倍以上成本增加,能夠換來的是35%的性能提升,因為砷化镓的射頻器件已經達到極限,需要更多備援設計才能穩定工作。

Wi-Fi路由器信号覆寫問題的唯一解——加宏基站「引擎」

要解決路由器信号覆寫的問題,必須跳出現有射頻器件的限制。

射頻信号一直追求的是以更大帶寬、更大功率傳輸的同時,更加省電。可是這三個名額的實體特性兩兩互相沖突,用更大功率傳輸和省電的沖突就很容易了解。

對于數字晶片來說,摩爾定律能夠實作晶片更高性能的同時功耗更低。但射頻晶片并沒有類似的定律解決沖突,并且随着直播和高清視訊的普及,消費者對于網絡體驗的要求也在提高,特别是随着生成式AI的發展,消費者對網絡吞吐性、實時性要求會進一步增加。

“射頻器件性能落後使用者需求10倍甚至更多。”王子明表示,“這是我們定義的射頻器件的問題。”

給Wi-Fi路由器裝個宏基站「引擎」,竟實作了單路由200平米覆寫

這個定義非常關鍵,“我們定義的問題是射頻器件性能遠不及消費者需要,2019年時這不是行業共識,如今也不一定是。”王子明對雷峰網表示,“我們定義了這個問題,就是要給使用者提供無感覺連接配接,需要達到10倍的性能提升,唯一的辦法就是用宏基站補償的方法。”

宏基站補償的方法,引入數字補償晶片,用盡可能大的功率實作高品質的網絡信号,同時減少功率消耗。

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具體的實作,就是讓射頻器件負責輸出很高功率,這會讓信号失真,但增加一個射頻補償器就能把失真部分補償回來,射頻器件和射頻補償晶片協作就能讓信号的輸出幹淨、功率很高且低功耗。

這早已是宏基站提供商的通用做法,射頻器件可以購買,然後自研的數字前端晶片DFE,數字前端晶片80%-90%的部分都是補償射頻的預失真晶片。

将這個思路用在包括路由器在内的産品中,就要增加一顆晶片,對成本敏感的射頻行業很難接受,是以有人認為得王子明創業“非常外行”。

“既做到宏基站級别的補償性能,也能做到路由器消費電子的成本,這是我們這五年來做的事情。”王子明介紹,得翼通信RPU不僅适用于Wi-Fi路由器小功率但高調制1024/4096QAM的場景,也适用100W,400M帶寬的宏基站場景。

得翼通信的RPU是模拟射頻出入,不需要任何數字信号,相當于一個小型功率放大器,有較強的相容性。

RPU讓一台路由器頂三台,200平米全屋覆寫

實際測試是檢驗這套方法最好的方法。得翼通信給出的測試資料,在頭部營運商實驗室做的對比測試,三條曲線代表三個路由器,綠色是營運商提供的路由器,藍色是在營運商的路由器裡增加RPU晶片性能資料,紅色是網上能買到的最貴的路由器之一。

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可以非常明顯的看到,随着信号的衰減,增加了RPU晶片的路由器可以增加十幾個DB,也就是10倍的覆寫面積和發射功率,兼顧省電。

普通的路由器輸出最高網速時是幾十毫瓦的功率,低網速時至少輸出500毫瓦功率,是以能連上但上不了網。增加了RPU晶片,有了補償系統,可以在500毫瓦功率的時候滿速,不需要切低速網。

補償算法就是RPU的核心所在。

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“我們的RPU不僅有數字預失真算法,還有一連串各種補償算法,是以宏基站客戶也可以使用我們的晶片。”王子明進一步表示,“純算法晶片難點在于用好的性能、補償能力才能讓Wi-Fi大功率輸出,更高的性能和消費級的低成本又是一個沖突。”

解決性能又好又沖突的便宜,是一個系統工作,特别是RPU是一個數字模拟射頻混合晶片,裡面搭載了大量複雜的算法,難點要逐個攻破,中間是大量瑣碎降成本的工作。

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“很多專業晶片公司講究一擊必中,但我們反複試錯,才能有今天綜合成本的降低。”王子明說。

RPU中還使用了先進的AI架構,與大模型不需要專家知識不同,得翼通信在追求極緻性能和成本的目标下,充分使用了專家知識,建構了一套AI閉環控制。

射頻器件所有輸出都會采集回到訓練處理器中,更新實體反模型,是以可以應對射頻信号因為溫度、環境、幹擾的實時變化,而且速度是微秒級别。

“基站的預失真處理能力讓信号極其幹淨沒有幹擾,我們有同樣功能的RPU晶片能讓路由器、基站的信号比3GPP要求的名額更好,大幅降低無人機、路由器之間的信号幹擾。”王子明還表示,“RPU耗電也很低。”

兼顧低功耗的關鍵在于RPU選用了大量非線性器件,相比傳統射頻器件滿速時候10%的效率,RPU的效率在不同頻段會有20%-40%的效率,達到了低功耗的效果。

即将到來的射頻變革

同時能夠實作更大帶寬、更大功率傳輸,低功率的RPU,目前正在做頭部客戶倒入,預計将在今年底投産。

給Wi-Fi路由器裝個宏基站「引擎」,竟實作了單路由200平米覆寫

接下來,得翼通信的RPU還将往更小型化和更具成本效益的方向演進。包括将外圍的配套晶片,比如電源直接內建到RPU裡。

在路由器端,得翼通信也會進行接收增強補償,這樣即便手機裡沒有RPU晶片,路由器可以“聽得更遠”進一步提升體驗。

現在已經清楚了路由器信号覆寫的核心挑戰以及解決辦法,可以發現得翼通信是将宏基站的思路用到了小基站、無人機、路由器等。

這是得翼通信巨大的價值所在,宏基站提供商能夠研發數字補償晶片,但要将其小型化、輕量化,是一個技術、工程難題,也是一個系統問題,從這個次元來看得翼通信是開創者。

得翼通信的工程師們有用數字造射頻的遠景,他們也在用射頻改變普通人的生活。

在頭部路由器公司、營運商、無人機廠商都接受了這個開始看起來“有點怪”的RPU之後,變革很快就會到來。

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