2012年4月16日 星期一

NI 為 802.11ac 所提供的解決方案


概觀

眾所周知,無線通訊標準需不斷發展演進,才能因應持續攀升的傳輸率。若要提升資料傳輸率,主要必須強化通訊協定的實體層 (Physical layer)。由於強化過程往往需耗時數年,也迫使我們必須一併考量通訊系統與 RF 測試需求的變化。目前最受人矚目的 2 種無線標準,就是 WLAN 產品中的 IEEE 802.11ac,與蜂巢式通訊技術 (Cellular communications) 3GPP 的 LTE-Advanced。
在 2011 年底所擬定的 IEEE 802.11ac 新標準,目前仍由產業界規範相關細節。此標準是專為更高傳輸量的無線連結功能所設計。與現有 IEEE 802.11a/g/n 的 Wi-Fi 產品相較,IEEE 802.11ac 又具備更多 MIMO 通道、更大的頻寬、更高階次的調變類型。接著將說明數項 IEEE 802.11ac 的重要規格,如 8x8 MIMO 天線技術、160 MHz 通道頻寬、256 種狀態的正交幅調變 (256-QAM)。 
同樣的,LTE-Advanced 屬於 3GPP LTE 規格的進階版本,其強化功能則包含更多的空間串流 (Spatial stream) 與載波聚合 (Carrier aggregation) 技術。目前新設計的 LTE 網路,均是以 3GPP Release 8 規格為基礎。而 LTE-Advanced 則是以 3GPP Release 10 規格為架構;因此其強化功能很有可能當作現有 LTE 網路的未來升級之用。LTE-Advanced 的重要細節則包含 8x8 MIMO 與載波聚合技術,並可使用高達 100 MHz 通道頻寬。
接著將說明此 2 種通訊標準的實體層特性參數,並進一步實現高傳輸率。另外還將討論更多的空間串流、載波聚合、更高階次的調變方法,以達到更高的資料傳輸率。最後將討論此 2 項標準的實體層演變,將為 RF 工程師帶來何種新的測試難題。

持續提高的空間串流

為提高資料傳輸率,而首次將無線通訊標準導入 MIMO 天線技術已經是 5 年多前的事了。在 MIMO 之前,均是以 Shannon-Hartley 定理作為數位通訊通道的理論性資料傳輸率模型。
方程式 1. 通道傳輸率的典型 Shannon-Hartley 定理模型