詳解802.11ac技術(shù)特點(diǎn)

　　802.11ac 代表了無線通信系統(tǒng)一個(gè)主要的技術(shù)演進(jìn)。802.11ac設(shè)備采用了與802.11n一樣的OFDM（正交頻分復(fù)用）調(diào)制原理，但卻使用了更大的信道帶 寬，更高的調(diào)制模式，更多的空間數(shù)據(jù)流，以及增強(qiáng)的MIMO技術(shù)以獲得更高的數(shù)據(jù)吞吐量。該項(xiàng)新技術(shù)的特點(diǎn)在于：

　　· 工作在5GHz的頻段上

　　802.11ac設(shè)備只在5GHz頻帶中工作，這意味著用來測(cè)試802.11ac設(shè)備的任何測(cè)試設(shè)備都必須支持5 GHz頻帶。更重要的是，802.11ac芯片組還支持2.4GHz頻帶，并支持使用802.11a/b/g/n等以前的WLAN標(biāo)準(zhǔn)，以提供向后兼容性。由于5GHz頻帶包含更多信道（將近1GHz頻譜）并且每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)都有各自獨(dú)有的需要驗(yàn)證的調(diào)制速率和特性，所以這往往會(huì)增加測(cè)試時(shí)間。

　　· 支持更高的信道帶寬：80MHz（必選）和160MHz（可選）

　　a. 理解160MHz所代表的技術(shù)復(fù)雜性。

　　b. 160MHz帶寬的形成，可以是兩個(gè)連續(xù)的80M+80M頻帶組成，也可以是間隔開來的80M+80M的非連續(xù)頻帶組成。為什么會(huì)有非連續(xù)的頻帶出現(xiàn)，主要是考慮到一些國(guó)家的頻譜資源分配情況。比如，對(duì)于一臺(tái)在美國(guó)使用的設(shè)備，第一個(gè)80 MHz信道可能是5210MHz，第二個(gè)80MHz信道則可能是5775MHz——間隔565MHz。

　　c. 而支持這種非連續(xù)信道配置可為芯片供應(yīng)商提供最大靈活性，使他們開發(fā)出的單芯片組可以在提供一個(gè)或多個(gè)80MHz信道的國(guó)家或地區(qū)使用。但非連續(xù)信道的測(cè)試卻給測(cè)試設(shè)備帶來了另一個(gè)挑戰(zhàn)，因?yàn)閮蓚€(gè)80 MHz信道可以在頻率上相隔很遠(yuǎn)。

　　d. 測(cè)試設(shè)備的單個(gè)矢量信號(hào)分析儀（VSA）無法測(cè)量?jī)蓚€(gè)信道同時(shí)傳輸，除非它有645MHz（565MHz+80MHz）以上的瞬時(shí)帶寬。要想測(cè)試設(shè)備既具有能夠進(jìn)行這種測(cè)量所需的足夠動(dòng)態(tài)范圍（由模數(shù)轉(zhuǎn)換器位分辨率決定）和足夠高的采樣速率（1.3 GHz以上），又有比較高的成本效益，這是不可能的。

　　萊特波特的方案是使用并行VSA以不同的信道中心頻率同時(shí)捕獲兩種信號(hào)。這樣就可以通過更高動(dòng)態(tài)范圍的模數(shù)轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)成本更低、靈活性更高的解決方案，從而獲得更優(yōu)的信號(hào)測(cè)量特性，同時(shí)在更低的采樣速率下工作，進(jìn)而優(yōu)化成本。IQXel平臺(tái)是業(yè)界首個(gè)802.11ac生產(chǎn)測(cè)試解決方案，該平臺(tái)可測(cè)試802.11ac 80MHz及160MHz。

　　· 新的調(diào)制編碼方式

　　a. 10個(gè)編碼調(diào)制方式（MCS0-9）VS支持最多達(dá)到77種編碼方式（802.11n）。

　　b. 最大調(diào)制方式支持到256QAM（可選）。

　　1. 256QAM調(diào)制方案的更高符號(hào)密度對(duì)噪聲的耐受能力不如64 QAM，必須測(cè)量更加嚴(yán)格的EVM指標(biāo)——802.11ac中256QAM調(diào)制方案的EVM指標(biāo)為-32dB。為了滿足改進(jìn)的EVM指標(biāo)，測(cè)試設(shè)備需要更好的噪聲性能，因?yàn)樵肼曅阅苡蔁嵩肼暫拖辔辉肼暃Q定。相位噪聲性能尤其重要，因?yàn)?02.11ac的工作頻率為5GHz，而相位噪聲往往會(huì)隨著頻率的增加而增加，因此與在2.4GHz頻率下測(cè)試802.11n信號(hào)相比，在5GHz頻率下測(cè)試802.11ac信號(hào)時(shí)，測(cè)試設(shè)備具有更高性能是至關(guān)重要的。

　　2. IQXel平臺(tái)提供802.11ac中256QAM調(diào)制所需的高性能EVM測(cè)量能力。

　　· 和802.11a和802.11n保持兼容和共存

　　· 支持更多的空間流傳輸：8 VS 4（802.11n）

　　a. 無線視頻正迅速地驅(qū)動(dòng)MIMO系統(tǒng)進(jìn)入平板電腦和其他移動(dòng)平臺(tái)，并正把WLAN系統(tǒng)的性能推向一個(gè)新高度，用戶也期待基于WLAN技術(shù)流暢、可靠的視頻傳送。WLAN以往的應(yīng)用主要是基本的數(shù)據(jù)傳輸（電子郵件、網(wǎng)上沖浪、文件傳輸?shù)龋?，但是視頻傳送是完全不同的應(yīng)用，視頻傳送需要低延時(shí)和穩(wěn)定高速的數(shù)據(jù)速率來確保圖像的流暢。當(dāng)今，大量的設(shè)備正在使用802.11MIMO系統(tǒng)進(jìn)行視頻傳送。典型的應(yīng)用有平板電腦、筆記本電腦，甚至是智能手機(jī)與智能電視的無線連接。此外，802.11MIMO系統(tǒng)正日益廣泛地被用于家庭影音環(huán)境，比如說：將視頻內(nèi)容從一部數(shù)碼錄像機(jī)（DVR）傳輸?shù)诫娨暀C(jī)或電視機(jī)頂盒。這種傳輸方式的好處是能避免特殊的線路連接和復(fù)雜的安裝過程。

　　b. 智能手機(jī)和更小型化的移動(dòng)裝置幾乎都是單一輸入與單一輸出（SISO）的解決方案，這主要?dú)w因于天線空間和功耗。一個(gè)MIMO系統(tǒng)想要正常工作，各天線上的信號(hào)就需要不相關(guān)，不相關(guān)便意味著信號(hào)的增加不能以一種信號(hào)疊加后會(huì)產(chǎn)生峰值的形式進(jìn)行。在實(shí)際應(yīng)用中，天線與天線間的隔離度需保持在6dB左右，以確保將實(shí)際系統(tǒng)中信號(hào)相關(guān)性控制在最低程度。這意味著天線與天線之間必須有一定的間距，而像智能手機(jī)等裝置中往往沒有多少空間，尤其是考慮到智能手機(jī)所必須支持的多種蜂窩通信和無線互聯(lián)技術(shù)的頻段時(shí)更是如此。平板電腦等較大的裝置則能容納更多的天線和更大的天線間距。截至到本文發(fā)稿時(shí)，市場(chǎng)上已推出幾款2x2 WLAN MIMO型平板電腦，這些產(chǎn)品能利用MIMO技術(shù)帶來的更高的數(shù)據(jù)傳輸可靠性和吞吐量。

　　c. 最后，4x4 WLAN MIMO系統(tǒng)也已開始出現(xiàn)，其初步應(yīng)用瞄準(zhǔn)了機(jī)頂盒的視頻傳送性能，因?yàn)闄C(jī)頂盒能從這種4x4 MIMO系統(tǒng)所提供的更好的傳輸可靠性和更大的數(shù)據(jù)容量中真正受益。

　　d. IEEE在802.11n標(biāo)準(zhǔn)中引入4×4 MIMO技術(shù)，在802.11ac標(biāo)準(zhǔn)中擴(kuò)展到支持最多8×8 MIMO天線。這就要求測(cè)試設(shè)備的硬件級(jí)聯(lián)要做的很好，可以靈活的支持不同組合的MIMO測(cè)試。

　　e. 另外，MIMO系統(tǒng)除了增加天線、收發(fā)器、數(shù)字信號(hào)處理器等硬件成本和設(shè)計(jì)復(fù)雜度外，還帶來了系統(tǒng)性能驗(yàn)證的挑戰(zhàn)。MIMO性能實(shí)現(xiàn)的基本要求是各個(gè)通路之間信號(hào)不相關(guān)，有良好的隔離度，以及多路信號(hào)在基帶和射頻都有嚴(yán)格的時(shí)鐘同步，這些要求都只有在MIMO系統(tǒng)實(shí)際的工作狀態(tài)下，同時(shí)觀察所有的天線通路才可以驗(yàn)證。單路輪流發(fā)射、外置功分器或開關(guān)都無法驗(yàn)證系統(tǒng)實(shí)際的射頻性能。因?yàn)樾枰嗵资噶啃盘?hào)分析儀（VSA）同時(shí)分析信號(hào)，以及多套矢量信號(hào)源（VSG）同時(shí)發(fā)射信號(hào)，MIMO測(cè)試的復(fù)雜度和成本都比單收單發(fā)（SISO）系統(tǒng)顯著高。

　　萊特波特公司依托WLAN測(cè)試領(lǐng)域豐富的行業(yè)經(jīng)驗(yàn)，提出靈活的MIMO測(cè)試儀表配置方案。目前主流的WLAN測(cè)試儀表IQxel即可以單獨(dú)使用，也可以通 過簡(jiǎn)單的時(shí)鐘同步和觸發(fā)連接組成MIMO測(cè)試系統(tǒng)。IQxel160和IQxel280由于包括了兩套VSA和VSG硬件資源，一臺(tái)儀表就可以進(jìn)行 2×2MIMO測(cè)試。

　　· 增強(qiáng)的波束成形技術(shù)（Beamforming）和多用戶多輸入輸出（MU-MIMO）

　　a. 從結(jié)構(gòu)和設(shè)置來分，支持802.11n標(biāo)準(zhǔn)的波束成形可分為顯性波束成形和隱形波束成形兩大類：顯性波束成形在AP和客戶端均有設(shè)置，對(duì)增加距離和鏈路耐用性有很大提高；隱性波束成形的好處是客戶端不需要做相應(yīng)的處理，在設(shè)備實(shí)現(xiàn)上較為簡(jiǎn)單，對(duì)增加距離和耐用性也有一定幫助。

　　b. 以顯性波束成形的熱點(diǎn)為例，無線局域網(wǎng)信號(hào)傳輸過程是這樣開始的：基站與客戶端之間需要不斷地周期性握手（發(fā)送聲信號(hào)，信道矩陣反饋），客戶端反饋信道信息給熱點(diǎn)，熱點(diǎn)根據(jù)信道狀態(tài)信息發(fā)送復(fù)形數(shù)據(jù)包給客戶端，加強(qiáng)某客戶端方向的強(qiáng)度，由此獲得空間分集增益+發(fā)射陣列增益（此與發(fā)射天線數(shù)量有關(guān)）。

　　· 兩倍的能效提高