深入探究802.11ac技術(shù)

　　根據這一理論，通過(guò)一個(gè)特定信道的數據傳輸速率僅能通過(guò)改變信道帶寬或者信噪比(signal-to-noise ratio，SNR)來(lái)提高。時(shí)至今日，Shannon-Hartley理論已經(jīng)無(wú)法計算多個(gè)空間流所實(shí)現的總數據吞吐量，但它依然能表明信道帶寬與數據傳輸速率之間的相關(guān)性。

　　在一個(gè)OFDM系統中，人們可以很直觀(guān)地看到，更高的帶寬與更高的數據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率)時(shí)，增加子載波的數量將增加信道帶寬。在802.11ac規范中，我們可以很清楚的看到信道帶寬與數據子載波數量之間的關(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模式遠遠超過(guò)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(而不是2.4GHz).因此，802.11ac規范僅能用于5GHz ISM頻帶。

　　提高空間流數量

　　Shannon-Hartley理論可以很合理地估計SISO(單輸入單輸出)信道的理論吞吐量，但我們必須對其進(jìn)行一些更改，才能合理的估計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，數據傳輸速率在理論上的最大提升隨著(zhù)理論空間流的數量的增加而線(xiàn)性增加。例如，在一個(gè)2x2的MIMO系統中，在同一個(gè)物理信道(即使用相同的頻率)中使用兩個(gè)獨立的空間流，其所能實(shí)現的數據速率是傳統的單輸入單輸出(SISO)系統的兩倍。同樣，相對于SISO信道，一個(gè)4x4 MIMO信道可以實(shí)現4倍的數據速率提升，而8x8 MIMO信道則可以實(shí)現8倍的數據速率提升。。與其它新出現的無(wú)線(xiàn)通信規范(如3GPP LTE Advanced)類(lèi)似，802.11ac VHT規范可以實(shí)現最高8x8 MIMO系統。

　　調制機制與碼率的改進(jìn)

　　802.11ac提高數據吞吐量所使用的最有趣的方法之一，就是256-QAM調制機制。過(guò)去，隨著(zhù)802.11a的發(fā)展，64-QAM調制曾被認為是所有無(wú)線(xiàn)通信標準中“最高階”的調制模式。而802.11ac則是消費類(lèi)電子領(lǐng)域中引入256-QAM的首個(gè)商用的無(wú)線(xiàn)標準，以滿(mǎn)足不斷增長(cháng)的數據吞吐量要求。在公式2中，我們可以看到調制機制的“階次”與每個(gè)符號所代表的比特位數之間的簡(jiǎn)單關(guān)系?！　?/p>

 

　　公式2.每個(gè)符號的比特位數隨著(zhù)調制機制的復雜性而增加。

　　我們可以很容易地看到，簡(jiǎn)單的調制機制，例如BPSK(二進(jìn)制相移鍵控)使用兩個(gè)符號，因此每個(gè)符號可以產(chǎn)生1個(gè)比特位。相比較而言，一個(gè)更加復雜的調制機制，例如256-QAM則擁有更高的“階次”，從而可以實(shí)現更高的數據速率。事實(shí)上，256-QAM中，每個(gè)符號可以產(chǎn)生8個(gè)比特位(log2(256)=8)。比較802.11ac和 802.11n，我們可以看到：對于能夠實(shí)現256-QAM的環(huán)境條件，與傳統的64-QAM機制相比，可以將數據速率提高33%。