黃健

摘要：隨著數(shù)字多媒體消費(fèi)電子產(chǎn)品向高清（HD）的轉(zhuǎn)變，家庭娛樂(lè)平臺(tái)可提供越來(lái)越豐富的功能和應(yīng)用，現(xiàn)有的Wi-Fi等無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)已不能滿(mǎn)足多路高清視頻流無(wú)線(xiàn)傳輸?shù)葢?yīng)用對(duì)帶寬的需求，未來(lái)智能家居娛樂(lè)系統(tǒng)的發(fā)展迫切需要一種全新的寬帶無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)。802.11ad最初的市場(chǎng)定位主要是面向家庭娛樂(lè)設(shè)備，綜合利用前面介紹的各項(xiàng)物理層與MAC層增強(qiáng)技術(shù)，最適合用來(lái)作為家庭環(huán)境下各個(gè)設(shè)備之間的高速無(wú)線(xiàn)傳輸通道。將802.11ad引入智能家居網(wǎng)絡(luò)中，將為家庭多媒體應(yīng)用提供更完備的解決方案。

關(guān)鍵詞：802.11ad；網(wǎng)絡(luò)；通信1IEEE 802.11ad概述

IEEE 802.11ad工作在60GHz頻段，該頻段是IEEE 802.11的新增工作頻段。由于60 GHz頻段的路徑損耗嚴(yán)重，只適合用作短距離覆蓋，傳輸距離一般在10m以?xún)?nèi)。IEEE 802.11ad標(biāo)準(zhǔn)化工作于2009年初啟動(dòng)，2012年1月已形成標(biāo)準(zhǔn)草案的5.00 版本。目前，IEEE 802.11ad標(biāo)準(zhǔn)草案已進(jìn)入較穩(wěn)定版本，根據(jù)當(dāng)前的標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)展，IEEE 802.11ad未來(lái)將具有如下技術(shù)特點(diǎn)：⑴支持高達(dá)2.16 GHz的信道帶寬，物理層傳輸速率接近7 Gbit/s。⑵采用高增益、低復(fù)雜度和低處理時(shí)延的低密度奇偶校驗(yàn)碼（LDPC）。⑶采用旋轉(zhuǎn)調(diào)制、差分調(diào)制、擴(kuò)展QPSK等改進(jìn)的調(diào)制技術(shù)。⑷采用波束賦形技術(shù)對(duì)抗60 GHz頻段的高路徑損耗，支持傳輸距離超過(guò)10 m的可靠通信。⑸針對(duì)無(wú)線(xiàn)視頻、快速文件傳輸?shù)葢?yīng)用場(chǎng)景和60 GHz無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)特點(diǎn)，引入新的組網(wǎng)方式——個(gè)人基本服務(wù)集（PBSS）。⑹采用增強(qiáng)的安全協(xié)議和功率管理技術(shù)。⑺支持在2.4 GHz、5 GHz和60 GHz頻帶之間的快速會(huì)話(huà)轉(zhuǎn)移。⑻支持與其他60 GHz系統(tǒng)（如IEEE 802.15.3c及802.19）的共存。⑼IEEE 802.11ad將支持多種系統(tǒng)的接口，包括PC外設(shè)數(shù)據(jù)總線(xiàn)、HDTV、監(jiān)視器、投影機(jī)的視頻接口等，主要應(yīng)用包括無(wú)線(xiàn)高清視頻顯示、互聯(lián)網(wǎng)接入、游戲、極速數(shù)據(jù)上/下載等。

2IEEE 802.11ad優(yōu)勢(shì)

為了最大化系統(tǒng)性能，最小化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜度與成本，同時(shí)支持與現(xiàn)有的IEEE 802.11標(biāo)準(zhǔn)互通，IEEE 802.11ad在物理層與MAC層都進(jìn)行了增強(qiáng)，主要采用如下一些關(guān)鍵技術(shù)：

2.1 更大的信道帶寬

802.11ad采用60GHz頻段，該頻段是免許可的，且有很大的可用帶寬，中國(guó)在該頻段上的頻率分配為59G-64GHz。與2.4GHz頻段上的83.5MHz可用帶寬相比，60GHz頻段上有5G-9GHz的可用帶寬。該帶寬可劃分為多個(gè)信道，每個(gè)信道寬為2.16GHz，如此寬的信道使得802.11ad無(wú)須使用信道捆綁技術(shù)，且能夠支持無(wú)壓縮視頻流傳輸?shù)葘?duì)帶寬要求較高的應(yīng)用。

2.2 對(duì)于不同的應(yīng)用場(chǎng)景支持不同的物理層類(lèi)型

802.11ad支持多種物理層類(lèi)型，包括控制物理層（ControlPHY）、單載波物理層（SCPHY）、低功率單載波物理層（LowPowerSCPHY）、OFDM物理層（OFDMPHY）。

ControlPHY是針對(duì)低信噪比操作而設(shè)計(jì)的，強(qiáng)制采用單載波模式，數(shù)據(jù)速率最大為27.5Mbit/s。采用π/2-DBIT/SK調(diào)制，1/2速率LDPC編碼，最大分組長(zhǎng)度限制為1024字節(jié)，由此可實(shí)現(xiàn)更短的數(shù)據(jù)塊長(zhǎng)度，在高噪聲的環(huán)境中具有更好的魯棒性。

SCPHY允許低功率、低復(fù)雜度的收發(fā)信機(jī)，支持的最大數(shù)據(jù)速率可達(dá)4.6Gbit/s。

LowPowerSCPHY通過(guò)簡(jiǎn)化的編碼方式與更短的符號(hào)結(jié)構(gòu)減少收發(fā)信機(jī)的處理功率，支持的最大數(shù)據(jù)速率為2.5Gbit/s。

OFDMPHY可以在頻率選擇性信道中實(shí)現(xiàn)更好的性能。采用512點(diǎn)FFT，包含336個(gè)數(shù)據(jù)子載波、16個(gè)導(dǎo)頻子載波、3個(gè)DC載波。采用64QAM調(diào)制，13/16速率LDPC編碼時(shí)支持的數(shù)據(jù)速率最高達(dá)到7Gbit/s。

2.3 多頻段互操作快速會(huì)話(huà)遷移（FST）

為了實(shí)現(xiàn)802.11ad與802.11a/b/g/n/ac的互通、支持Wi-Fi通信在三頻段之間的無(wú)縫切換，802.11ad采用快速會(huì)話(huà)遷移（FST）技術(shù)。這樣，對(duì)于用戶(hù)體驗(yàn)而言，擁有多頻設(shè)備的用戶(hù)可以在不同制式的Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)間無(wú)中斷地進(jìn)行連續(xù)通信，在有802.11ad信號(hào)覆蓋的情況下可以體驗(yàn)到高速的網(wǎng)絡(luò)連接，而當(dāng)802.11ad信號(hào)變差或不存在時(shí)，可以無(wú)縫遷移到2.4GHz或5GHzWi-Fi上。

3802.11ad開(kāi)啟家庭智能無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)時(shí)代

隨著數(shù)字多媒體消費(fèi)電子產(chǎn)品向高清（HD）的轉(zhuǎn)變，家庭娛樂(lè)平臺(tái)可提供越來(lái)越豐富的功能和應(yīng)用，現(xiàn)有的Wi-Fi等無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)已不能滿(mǎn)足多路高清視頻流無(wú)線(xiàn)傳輸?shù)葢?yīng)用對(duì)帶寬的需求，未來(lái)智能家居娛樂(lè)系統(tǒng)的發(fā)展迫切需要一種全新的寬帶無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)。

802.11ad最初的市場(chǎng)定位主要是面向家庭娛樂(lè)設(shè)備，綜合利用前面介紹的各項(xiàng)物理層與MAC層增強(qiáng)技術(shù)，802.11ad可實(shí)現(xiàn)高達(dá)7Gbit/s的數(shù)據(jù)傳輸速率，60GHz頻段上的有效覆蓋范圍達(dá)到10米以上。在理想的狀態(tài)下，802.11ad最適合用來(lái)作為家庭環(huán)境下各個(gè)設(shè)備之間的高速無(wú)線(xiàn)傳輸通道。將802.11ad引入智能家居網(wǎng)絡(luò)中，構(gòu)建新的寬帶智能家居系統(tǒng)，將為家庭多媒體應(yīng)用提供更完備的解決方案。

新的寬帶智能家居網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)與現(xiàn)有的智能家居網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)相比，引入802.11ad后的寬帶智能家居網(wǎng)絡(luò)將家庭娛樂(lè)系統(tǒng)中的有線(xiàn)寬帶連接以及家庭信息系統(tǒng)中的Ethernet、Wi-Fi連接替換為802.11ad高速無(wú)線(xiàn)連接，提供了更靈活、更自由、更高速的終端聯(lián)網(wǎng)方式，為高清視頻、文件同步等各類(lèi)高帶寬需求的業(yè)務(wù)應(yīng)用提供了足夠?qū)挼膫鬏斖ǖ馈Ｌ貏e是作為目前最先進(jìn)的無(wú)線(xiàn)通信協(xié)議802.11ad與WiGig的結(jié)合，將對(duì)未來(lái)家庭娛樂(lè)設(shè)備的演變產(chǎn)生革命性的影響。