摘 要 要讓VHT WLAN產(chǎn)品在主流市場(chǎng)上取得成功，綜合的考慮設(shè)計(jì)和測(cè)量能力是非常重要的。

關(guān)鍵詞 WIFI 802.11AC WLAN

被業(yè)界認(rèn)為是第五代WiFi的802.11ac正在呼之欲出，它與之前的WiFi標(biāo)準(zhǔn)制式有哪些方面的不同，為什么會(huì)被業(yè)界如此看好，讓我們先來(lái)了解一下WiFi和WLAN的歷史。

無(wú)線局域網(wǎng)（WLAN）推行之初被普遍認(rèn)可的兩個(gè)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)是IEEE802.11a和802.11b。最初設(shè)計(jì)這些標(biāo)準(zhǔn)的目的是為滿足便攜式電腦在家和辦公室環(huán)境中可隨意移動(dòng)的要求。隨后，在一些機(jī)場(chǎng)、酒店、咖啡屋和購(gòu)物廣場(chǎng)也開始允許通過(guò)無(wú)線接入（商業(yè)命名為Wi-Fi），隨時(shí)隨地上網(wǎng)、查詢電子郵件等，擴(kuò)展了無(wú)線寬帶的功能。雖然無(wú)線寬帶連接的數(shù)據(jù)速度曾經(jīng)很有限，例如，802.11a在5 GHz頻段可提供的最高速率是54 Mbps，而 802.11b在2.4 GHz只有11 Mbps，但這兩個(gè)頻段都是免費(fèi)的，即不需要授權(quán)的。為了盡量減少來(lái)自其它同頻設(shè)備的干擾，這兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)都采用了擴(kuò)頻傳輸技術(shù)和比較復(fù)雜的編碼技術(shù)。2003年， IEEE（美國(guó)電氣及電子工程師學(xué)會(huì)）頒布了802.11g，依舊工作在2.4 GHz頻段，但是數(shù)據(jù)速率可以達(dá)到54 Mbps。與此同時(shí)，一種新的應(yīng)用模式即在家庭和小型辦公室里可連接多個(gè)設(shè)備并在設(shè)備間進(jìn)行數(shù)據(jù)共享，對(duì)無(wú)線局域網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸速率提出更高要求，從而使得一個(gè)新的研究項(xiàng)目應(yīng)運(yùn)而生，這就是于2009公布的802.11n的由來(lái)。為了使單信道的數(shù)據(jù)速率最高可以超過(guò)100 Mbps。

當(dāng)前一些比較超前的應(yīng)用模式，這些模式需要更高的數(shù)據(jù)傳輸量來(lái)支持“無(wú)線辦公”的要求，如無(wú)線顯示、高清電視、高速網(wǎng)盤等。

為了滿足以上這些需要，IEEE內(nèi)部設(shè)立了兩個(gè)項(xiàng)目工作組，以“極高吞吐量”為目標(biāo)進(jìn)行立項(xiàng)研究。其中一個(gè)工作組TGac是以802.11n標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)并進(jìn)行擴(kuò)展，制定出802.11ac，即在5GHz的頻段上，數(shù)據(jù)吞吐量目標(biāo)為：在單通道鏈路上的最低速率為500 Mb/s，最高可達(dá)到1Gbps。另一個(gè)工作組 TGad與無(wú)線千兆比特聯(lián)盟聯(lián)合提出802.11ad的標(biāo)準(zhǔn)，即在60GHz的頻段上使用大約2 GHz頻譜帶寬，這一尚未使用的頻段可以在近距離范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)高達(dá)7 Gbps 的傳輸速率。另外還有與現(xiàn)有設(shè)備的兼容性，在相同頻段上與現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)的后向兼容都是標(biāo)準(zhǔn)組織“必須”考慮的問(wèn)題。802.11系列標(biāo)準(zhǔn)的目標(biāo)之一就是后向兼容。 對(duì)于WLAN的設(shè)備可以支持三種無(wú)線制式：一般用途的使用在2.4GHz頻段，但會(huì)受到同頻干擾的問(wèn)題；更穩(wěn)定和較高速率的應(yīng)用在5 GHz頻段，使用60GHz頻段用于室內(nèi)的超高速率的應(yīng)用，同時(shí)還能支持在這三種制式之間的轉(zhuǎn)換。這兩個(gè)新的標(biāo)準(zhǔn)目前都有技術(shù)草案。802.11ad的標(biāo)準(zhǔn)計(jì)劃于2012年底完成，而208.11ac于2013年底完成。由于這兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)分別基于5GHz和60 GHz，將會(huì)體現(xiàn)在物理層的屬性完全不同，所以，本文主要是針對(duì)802.11ac進(jìn)行介紹。

一、802.11ac與802.11n的技術(shù)區(qū)別

802.11ac的物理層是對(duì)802.11n標(biāo)準(zhǔn)的延續(xù)，而且要滿足后向兼容。下面我們來(lái)著重探討一下在802.11ac上的變化。表2列出802.11n的物理層的主要特點(diǎn)，理論上說(shuō)802.11n在使用了40MHz帶寬和4個(gè)空間流可以達(dá)到最高600 Mbps的數(shù)據(jù)速率，盡管目前很多無(wú)線設(shè)備只能支持2路空間流。對(duì)于802.11ac來(lái)說(shuō)，理論上使用160 MHz帶寬，8個(gè)空間流，MCS9編碼，256QAM調(diào)制，最高速率能達(dá)到6.93 Gbps。而真正可以使用的數(shù)據(jù)速率大概是1.56 Gbps。

802.11ac對(duì)于20和40 MHz帶寬的定義與802.11n是一致，對(duì)于802.11ac標(biāo)準(zhǔn)中新的內(nèi)容，不管是80MHz，160MHz還是80+80 MHz，與80 MHz有著同樣的定義方法，只不過(guò)后兩者考慮是的是2個(gè)80 MHz信道的載波分配。

從幀結(jié)構(gòu)上看，802.11ac的系統(tǒng)能夠探測(cè)接入設(shè)備的幀結(jié)構(gòu)里所包含的前導(dǎo)碼（preample）和導(dǎo)頻信號(hào)（pilot），來(lái)區(qū)分接入設(shè)備使用的是何種標(biāo)準(zhǔn)，并自適應(yīng)，這就是后向兼容。

二、802.11ac的測(cè)試需要

表4中列舉了802.11ac標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范中對(duì)發(fā)射機(jī)和接收機(jī)的測(cè)試要求，這些要求跟802.11n很類似，并增加了一些針對(duì)802.11ac的新的測(cè)試項(xiàng)目和規(guī)范。這些規(guī)范目前還在不斷地完善過(guò)程中，要考慮通過(guò)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的功能測(cè)試和性能測(cè)試，以保證產(chǎn)品的性能和互通性等。

三、802.11ac對(duì)設(shè)計(jì)和測(cè)量的挑戰(zhàn)

802.11ac的一些新的特性使得測(cè)試這些產(chǎn)品出現(xiàn)新的挑戰(zhàn)，256QAM技術(shù)要求在接收和發(fā)射電路中有良好的矢量誤差（EVM），在星座圖測(cè)量中要求也更為復(fù)雜、精確。矢量信號(hào)分析設(shè)備，安捷倫89600 VSA軟件提供了詳細(xì)分析802.11 ac信號(hào)矢量信號(hào)的分析，以便洞察其信號(hào)出錯(cuò)情況，做出更好的調(diào)整和更改，同時(shí)還支持4x4的MIMO測(cè)量。

另一個(gè)測(cè)量挑戰(zhàn)出現(xiàn)在測(cè)量數(shù)字預(yù)失真（DPD），為了改善失真，需要產(chǎn)生和測(cè)量占用帶寬高出3～5倍帶寬范圍內(nèi)的功率放大器的線性特征。安捷倫SystemVue W1716 DPD Builder軟件能夠提供一個(gè)自動(dòng)數(shù)字線性失真設(shè)計(jì)測(cè)試應(yīng)用。該軟件產(chǎn)生一個(gè)激勵(lì)波形，下載到信號(hào)源，信號(hào)源產(chǎn)生的信號(hào)通過(guò)功率放大器后使用信號(hào)分析儀接受放大后的信號(hào)，并將信號(hào)解調(diào)出來(lái)，傳輸給測(cè)試電腦，軟件通過(guò)對(duì)比激勵(lì)波形和接收到的波形判斷失真情況，從而達(dá)到測(cè)量和分析功能。

四、結(jié)束語(yǔ)

隨著無(wú)線技術(shù)的發(fā)展，和人們對(duì)使用無(wú)線設(shè)備的體驗(yàn)的持續(xù)要求，對(duì)無(wú)線本地網(wǎng)的連接，也提出同樣的要求：更快的速度和更寬的帶寬。滿足這些商業(yè)需求的同時(shí)，也增加對(duì)產(chǎn)品和保證規(guī)范各類產(chǎn)品性能及互聯(lián)互通的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的復(fù)雜性，對(duì)測(cè)試測(cè)量也提出了更高的挑戰(zhàn)。要讓VHT WLAN產(chǎn)品在主流市場(chǎng)上取得成功，綜合的考慮設(shè)計(jì)和測(cè)量能力是非常重要的。

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（作者單位：山東信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院）