應對IEEE 802.11ac生產測試挑戰

作者：時間：2012-10-05 來源：網絡

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802.11是電氣和電子工程師協會(IEEE)制定的無線局域網(WLAN)系列標準，主要用于2.4和5GHz免牌照頻段本地無線通信。802.11系列標準得到國際廣泛認可，并在WiFi聯盟支持下日益普及。該協會是促進WLAN技術和802.11標準產品認證的行業組織。

本文引用地址：http://www.j9360.com/article/193119.htm

802.11標準包括物理層和介質訪問控制(MAC)協議。自首次發布以來，物理層做了大量重要補充和修訂，而大部分MAC基本功能保持不變。802.11標準經過多年發展，滿足各種WLAN要求，Hiert and co.在[1]中做了詳細總結。WLAN設備往往基于采用的物理層版本說明其功能。常見版本包括802.11b、802.11a、802.11g，以及最近發布的802.11n。802.11最新版本是IEEE 802.11-2009，其中包括802.11n[3]。

由于回程(如xDSL、光纖)傳輸速度提高，以及高清(HD)內容流和即時文件傳輸等需要高數據速率應用的出現，IEEE發布了兩個新方案(802.11ac和802.11ad)提高最大數據速率，顯著高于802.11n。表1概括了802.11物理層標準。本案重點介紹802.11ac。

表1：IEEE 802.11物理層標準對比。

802.11ac也稱為甚高吞吐量(VHT)，它是802.11n的繼任標準，后者稱為高吞吐量(HT)。與WLAN的演進過程一樣，802.11ac全面向后兼容以前的標準。802.11ac任務組TGac于2008年成立，開始開發802.11ac，修訂IEEE 802.11-2009。這個標準預計2012年年底完成，2013年802.11工作組結束審批[7]。

本文介紹最新制定的802.11ac，分析此類設備的生產測試要求。內容分為以下幾部分：802.11ac使用模式、性能目標、物理層簡介和生產環境下面臨的測試挑戰。

802.11ac使用模式

如表2所示，IEEE確定了大量需要千兆吞吐量的應用，并隨之定義了六種使用模式(參見[5])。這是802.11ac制定的基礎。使用模式中以數字家庭為重點。事實上，由于802.11ac支持高數據速率，家庭環境中可以并行運行多種高帶寬應用(如高清視頻流、即時文件傳輸、零延遲互聯網瀏覽等，如圖1所示)。

表2：802.11ac使用模式。

圖1：數字家庭環境下的802.11ac應用。

由于可以更加快速地傳輸數據，802.11ac還具有能效方面的顯著優點。802.11ac芯片能效優于基于前代標準的芯片。這是智能手機等電池供電設備的重要要求。用戶可以極大地降低WLAN功耗，從而支持新的應用功能和使用環境，如蜂窩IP數據卸載。

802.11ac性能目標

為支持新應用和未來試驗設備，Tgac定義了802.11ac的三種主要性能和功能要求[6]：

1.系統性能：802.11ac可以實現最大單站吞吐量和多站總計吞吐量，分別達到500Mbps和1Gbps以上。這是MAC數據服務接入點的測量結果，5GHz頻段通道帶寬不大于80MHz。由于數據速率要求針對MAC而不是物理層，因此必須考慮MAC效率，不能僅僅提高物理層數據速率。

2.向后兼容：802.11ac修訂標準向后兼容工作在5GHz頻段的802.11a和802.11n設備。

3.共存：802.11ac修訂標準具有802.11ac與802.11a/n設備之間的共存機制。

有必要指出，802.11ac僅需向后兼容并與802.11a和802.11n共存。這是因為802.11ac設備實際上僅在5GHz頻段工作。

802.11ac技術細節

為了保證向后兼容和共存，802.11ac在可能的情況下重用802.11n技術規格。例如，802.11ac采用與11n一樣的物理層OFDM調制(正交頻分多路復用)，并保持相同的編碼和交錯式架構。不過，為了滿足性能目標，做了一些必要的修改并提供新的11ac特性。表3所示為與802.11n相比，802.11ac引入的大量新特性(粗體突出顯示)。

表3：802.11ac的主要功能。

802.11ac設備物理層規定參數為80MHz帶寬、64QAM 5/6和1個空分碼流。采用這種配置，數據速率達到293Mbps。不過，采用所有選用參數的設備(160MHz、256QAM 5/6和8個空分碼流)，數據速率可以達到6.93Gbps。

單PPDU幀格式按物理層會聚協議定義，如圖2所示。為保證向后兼容，專門定義了802.11a和n設備可以接收的非VHT字段。前導碼中前4個字段用于非VHT站接收。前三個字段與802.11n的字段相同，第四個字段用于確定802.11n還是802.11ac。前導碼中剩余字段僅用于VHT設備。VHT-STF用來改善MIMO傳輸中的自動增益控制。VHT-LTF是長訓練系列，為接收機提供MIMO信道預估。VHT-SIG-B提供單用戶或多用戶模式數據長度、調制和編碼方案(MCS)信息。

圖2：VHT PPDU格式。