深入探究802.11ac技術

　　根據這一理論，通過一個特定信道的數據傳輸速率僅能通過改變信道帶寬或者信噪比(signal-to-noise ratio，SNR)來提高。時至今日，Shannon-Hartley理論已經無法計算多個空間流所實現(xiàn)的總數據吞吐量，但它依然能表明信道帶寬與數據傳輸速率之間的相關性。

　　在一個OFDM系統(tǒng)中，人們可以很直觀地看到，更高的帶寬與更高的數據傳輸速率之間存在相關性。例如，在使用相同的子載波間距(也就是使用相同的符號率)時，增加子載波的數量將增加信道帶寬。在802.11ac規(guī)范中，我們可以很清楚的看到信道帶寬與數據子載波數量之間的關系。如圖2所示，在所有帶寬模型中，子載波的間距是不變的，只需增加子載波的數量就可增加帶寬?！　?/p>

　　*代表此模式在802.11ac中是可選的。圖2.802.11ac中可選的信道帶寬

　　如圖2所示，可選的160 MHz模式遠遠超過了802.11n所支持的最大帶寬(40MHz)。目前，具有160MHz可用頻譜的Wi-Fi頻帶僅能在5 GHz頻帶中實現(xiàn)(而不是2.4GHz).因此，802.11ac規(guī)范僅能用于5GHz ISM頻帶。

　　提高空間流數量

　　Shannon-Hartley理論可以很合理地估計SISO(單輸入單輸出)信道的理論吞吐量，但我們必須對其進行一些更改，才能合理的估計MIMO(多輸入多輸出)信道的最大吞吐量。在一個具有充足多路徑反射的物理信道中，數據傳輸速率在理論上的最大提升隨著理論空間流的數量的增加而線性增加。例如，在一個2x2的MIMO系統(tǒng)中，在同一個物理信道(即使用相同的頻率)中使用兩個獨立的空間流，其所能實現(xiàn)的數據速率是傳統(tǒng)的單輸入單輸出(SISO)系統(tǒng)的兩倍。同樣，相對于SISO信道，一個4x4 MIMO信道可以實現(xiàn)4倍的數據速率提升，而8x8 MIMO信道則可以實現(xiàn)8倍的數據速率提升。。與其它新出現(xiàn)的無線通信規(guī)范(如3GPP LTE Advanced)類似，802.11ac VHT規(guī)范可以實現(xiàn)最高8x8 MIMO系統(tǒng)。

　　調制機制與碼率的改進

　　802.11ac提高數據吞吐量所使用的最有趣的方法之一，就是256-QAM調制機制。過去，隨著802.11a的發(fā)展，64-QAM調制曾被認為是所有無線通信標準中“最高階”的調制模式。而802.11ac則是消費類電子領域中引入256-QAM的首個商用的無線標準，以滿足不斷增長的數據吞吐量要求。在公式2中，我們可以看到調制機制的“階次”與每個符號所代表的比特位數之間的簡單關系?！　?/p>

 

　　公式2.每個符號的比特位數隨著調制機制的復雜性而增加。

　　我們可以很容易地看到，簡單的調制機制，例如BPSK(二進制相移鍵控)使用兩個符號，因此每個符號可以產生1個比特位。相比較而言，一個更加復雜的調制機制，例如256-QAM則擁有更高的“階次”，從而可以實現(xiàn)更高的數據速率。事實上，256-QAM中，每個符號可以產生8個比特位(log2(256)=8)。比較802.11ac和 802.11n，我們可以看到：對于能夠實現(xiàn)256-QAM的環(huán)境條件，與傳統(tǒng)的64-QAM機制相比，可以將數據速率提高33%。