深入探究802.11ac技術(shù)

　　根據(jù)這一理論，通過一個(gè)特定信道的數(shù)據(jù)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(shí)至今日，Shannon-Hartley理論已經(jīng)無法計(jì)算多個(gè)空間流所實(shí)現(xiàn)的總數(shù)據(jù)吞吐量，但它依然能表明信道帶寬與數(shù)據(jù)傳輸速率之間的相關(guān)性。

　　在一個(gè)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(shù)據(jù)傳輸速率之間存在相關(guān)性。例如，在使用相同的子載波間距(也就是使用相同的符號(hào)率)時(shí)，增加子載波的數(shù)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(shù)據(jù)子載波數(shù)量之間的關(guān)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(shù)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(yuǎn)遠(yuǎn)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(shí)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(shù)量

　　Shannon-Hartley理論可以很合理地估計(jì)SISO(單輸入單輸出)信道的理論吞吐量，但我們必須對(duì)其進(jìn)行一些更改，才能合理的估計(jì)MIMO(多輸入多輸出)信道的最大吞吐量。在一個(gè)具有充足多路徑反射的物理信道中，數(shù)據(jù)傳輸速率在理論上的最大提升隨著理論空間流的數(shù)量的增加而線性增加。例如，在一個(gè)2x2的MIMO系統(tǒng)中，在同一個(gè)物理信道(即使用相同的頻率)中使用兩個(gè)獨(dú)立的空間流，其所能實(shí)現(xiàn)的數(shù)據(jù)速率是傳統(tǒng)的單輸入單輸出(SISO)系統(tǒng)的兩倍。同樣，相對(duì)于SISO信道，一個(gè)4x4 MIMO信道可以實(shí)現(xiàn)4倍的數(shù)據(jù)速率提升，而8x8 MIMO信道則可以實(shí)現(xiàn)8倍的數(shù)據(jù)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(shí)現(xiàn)最高8x8 MIMO系統(tǒng)。

　　調(diào)制機(jī)制與碼率的改進(jìn)

　　802.11ac提高數(shù)據(jù)吞吐量所使用的最有趣的方法之一，就是256-QAM調(diào)制機(jī)制。過去，隨著802.11a的發(fā)展，64-QAM調(diào)制曾被認(rèn)為是所有無線通信標(biāo)準(zhǔn)中“最高階”的調(diào)制模式。而802.11ac則是消費(fèi)類電子領(lǐng)域中引入256-QAM的首個(gè)商用的無線標(biāo)準(zhǔn)，以滿足不斷增長(zhǎng)的數(shù)據(jù)吞吐量要求。在公式2中，我們可以看到調(diào)制機(jī)制的“階次”與每個(gè)符號(hào)所代表的比特位數(shù)之間的簡(jiǎn)單關(guān)系。　　

 

　　公式2.每個(gè)符號(hào)的比特位數(shù)隨著調(diào)制機(jī)制的復(fù)雜性而增加。

　　我們可以很容易地看到，簡(jiǎn)單的調(diào)制機(jī)制，例如BPSK(二進(jìn)制相移鍵控)使用兩個(gè)符號(hào)，因此每個(gè)符號(hào)可以產(chǎn)生1個(gè)比特位。相比較而言，一個(gè)更加復(fù)雜的調(diào)制機(jī)制，例如256-QAM則擁有更高的“階次”，從而可以實(shí)現(xiàn)更高的數(shù)據(jù)速率。事實(shí)上，256-QAM中，每個(gè)符號(hào)可以產(chǎn)生8個(gè)比特位(log2(256)=8)。比較802.11ac和 802.11n，我們可以看到：對(duì)于能夠?qū)崿F(xiàn)256-QAM的環(huán)境條件，與傳統(tǒng)的64-QAM機(jī)制相比，可以將數(shù)據(jù)速率提高33%。