5G-WiFi時代即將到來但測試面臨的挑戰(zhàn)
[導(dǎo)讀]千兆Wi-Fi夢想照進(jìn)現(xiàn)實，IEEE正在全面制定802.11ac標(biāo)準(zhǔn)工作，2011年11月IEEE已基本完成對802.11ac和802.11ad標(biāo)準(zhǔn)的制定，到2012年12月將會放出正式的版本，最終版預(yù)計將會在2013年底通過認(rèn)可。802.11ac項目早在2008年
千兆Wi-Fi夢想照進(jìn)現(xiàn)實，IEEE正在全面制定802.11ac標(biāo)準(zhǔn)工作，2011年11月IEEE已基本完成對802.11ac和802.11ad標(biāo)準(zhǔn)的制定，到2012年12月將會放出正式的版本，最終版預(yù)計將會在2013年底通過認(rèn)可。
802.11ac項目早在2008年上半年就已經(jīng)著手開始，當(dāng)時被稱為“Very HighThroughput”(甚高吞吐量)，目標(biāo)直接就是達(dá)到1Gbps。到2008年下半年的時候，項目分為兩部分，一是802.11ac，工作在6GHz以下，用于中短距離無線通信，將成為802.11n的繼任者，另一個則是802.11ad，工作在60GHz，市場定位與UWB類似，主要面向家庭娛樂設(shè)備。
802.11ac市場展望
802.11ac與802.11n的同與不同
從核心技術(shù)來看，802.11ac是在802.11a無線Wi-Fi標(biāo)準(zhǔn)之上建立起來的，包括將使用802.11a的5GHz頻段。不過在通道的設(shè)置上，802.11ac將沿用802.11n的MIMO(多進(jìn)多出)技術(shù)，為它的傳輸速率達(dá)到1Gbps打下基礎(chǔ)。
1.頻率使用上互不干擾
兩者所需要的工作頻段完全不同，作為11n的延續(xù)，ac主攻6GHz以內(nèi)的頻段，通過將單通道頻率提升來達(dá)到千兆傳輸?shù)哪繕?biāo)。
2.主打市場上相互補充
同千兆WiFi為己任的標(biāo)準(zhǔn)，ac主打傳輸應(yīng)用，通俗一點就是讓千兆無線傳輸成為可能，完全從傳輸速度上滿足日益增長的需求。
3.建設(shè)成本無太大差別
802.11ac是對802.11n的延續(xù)，使用頻段也有重合，建網(wǎng)成本不會有太大差別，特別是規(guī)模應(yīng)用以后，成本會更加接近。
802.11ac市場分析
802.11ac預(yù)期會對市場造成沖擊，在2015年前預(yù)測全球出貨將超過10億個IC。
針對此樂觀的預(yù)測基于從下理由：
1、首先技術(shù)承諾提供首次超過1 Gbps的資料傳輸率，可改善用戶體驗。802.11ac將成為面向消費者和企業(yè)的、最快和最可靠的Wi-Fi技術(shù)。內(nèi)容消費量（例如視頻流）的爆炸性增長，加之無線設(shè)備的激增，已經(jīng)引起了一種需求，即隨時隨地通過各種設(shè)備、更快和更可靠地訪問這些內(nèi)容。802.11ac是一種非常適用的標(biāo)準(zhǔn)，而且優(yōu)于802.11a/b/g/n，因為802.11ac能可靠地提供更大的吞吐量、容量和覆蓋范圍以及更長的電池壽命。
2、由于802.11ac的關(guān)鍵技術(shù)建立在802.11n所發(fā)展的演進(jìn)性技術(shù)。影響mimo技術(shù)的整體產(chǎn)品設(shè)計的關(guān)鍵性技術(shù)在過去5年已經(jīng)在802.11n得到驗證，容易應(yīng)用到802.11ac。802.11ac使用現(xiàn)有5.0GHz(4.9 至 6.0 GHz)頻帶，因此802.11 ad(60GHz技術(shù))不需要特別新式天線或產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計。這些都保證現(xiàn)有終端廠商很容易過到802.11ac。
芯片廠商
面會巨大的市場，知名半導(dǎo)體廠商包括博通(Broacom)、Microsemi、聯(lián)發(fā)科（雷凌）、QualcommAtheros、瑞昱等，皆紛紛投入802.11ac芯片研發(fā)。美國博通公司在2012年初已宣布推出第一個基于第五代Wi-Fi（5GWiFi）的IEEE 802.11ac芯片。Microsemi公司也宣布發(fā)布以硅鍺(SiGe)技術(shù)為基礎(chǔ)的4GRF前端模塊(FEM)突破性技術(shù)平臺，開發(fā)下一代IEEE 802.11ac無線網(wǎng)絡(luò)(WLAN)前端模塊。聯(lián)發(fā)科 (MediaTek,Inc.) 自合并雷凌科技后快速推出首款可支持802.11ac 無線路由器的 Wi-Fi SoC 芯片解決方案 RT6856。
在眾多重量級廠商的大力推動下，2012年將會是802.11ac發(fā)光發(fā)熱的一年。
802.11ac測試面臨的挑戰(zhàn)
預(yù)計2012年802.12ac終端設(shè)備將會如雨后春筍般冒出，市場需求給測試測量廠商帶來新的商機，但新的測試技術(shù)要求也給測試測量廠商帶來全新的挑戰(zhàn)。
測試廠商
業(yè)界測試測量巨頭安捷倫科技在2011年4月已率先宣傳推出針對 802.11ac設(shè)計與分析的解決方案，并在后續(xù)不斷升級多款測試儀器與軟件應(yīng)對802.11ac測試。另一巨頭羅德與施瓦茨(R&S)也在隨后宣布推出R&SFS-K96OFDM信號分析軟件，提供802.11ac信號完整量測解決方案。近年大舉進(jìn)入RF市場，2011年連續(xù)收購多家RF廠商的美國國家儀器(NI)也在最近宣傳其測試平臺已支持802.11ac 芯片與設(shè)備的測試，并可整合到NI LabVIEW 系統(tǒng)設(shè)計軟件中。另一個新興測試廠商萊特波特 (LitePoint)也推出可快速地測試 802.11 a/b/g/n/p/ac 以及藍(lán)牙1.0、2.1、3.0和4.0設(shè)備的首個生產(chǎn)測試解決方案。
了解802.11ac技術(shù)特性及測試要求
802.11ac概述
802.11ac特色在于具有Gbps資料傳輸率，此技術(shù)的傳輸流量能與現(xiàn)有的有線網(wǎng)絡(luò)的傳輸流量相比較。只利用強制參數(shù)(80MHz帶寬、1空間流、具長保護(hù)間隔、64 QAM5/6)的802.11ac設(shè)備將具有約293Mbps的資料傳輸率。實施所有選擇性參數(shù)(160 MHz帶寬、8空間流、具短保護(hù)間隔、256QAM5/6)的設(shè)備可達(dá)超過6Gbps的傳輸率。
主要特性
802.11ac影響下列在WLAN 系統(tǒng)中的關(guān)鍵實體層參數(shù)：
1. 頻率：只使用 5 GHz 頻帶。
2. 寬帶寬：80或160 MHz帶寬。
3. 調(diào)變與編碼系統(tǒng)(MCS)：10個配置(相較于802.11n的77個配置)。
4. 能與802.11n向后兼容。
5. 支持多空間流。
6. 波束成型與多重使用者的MiMo。
802.11ac將超越現(xiàn)今在生產(chǎn)線每臺WLAN測試儀器的能力。在選擇測量802.11ac新設(shè)備的任何測試設(shè)備時需要：比以往更寬的VSA/VSGIF帶寬，至少80 MHz實時帶寬；完全支持802.11ac MiMo強化；改善802.11ac發(fā)射器調(diào)變測試的調(diào)變精準(zhǔn)度。
由于帶寬增加，給802.11ac測試帶來新挑戰(zhàn)。802.11ac不再使用大部分(如果不是全部)結(jié)合矢量信號分析器與矢量信號發(fā)生器于一體(VSA/VSG)的可用測試儀器，因為它們并沒有測試新技術(shù)80MHz或160 MHz通道所需的120 MHz或240MHz帶寬。在現(xiàn)階段選擇802.11系列測試儀器上，測試測量廠商應(yīng)該確保能夠進(jìn)行802.11ac測試。
不僅處理802.11ac帶寬的挑戰(zhàn)，也驅(qū)動MiMo的測試需求。正確的MiMo測試需要獨立抓取及產(chǎn)生802.11ac設(shè)備的信號，此會使用高達(dá)8個空間流及一些其它強化，以改善現(xiàn)有802.11nMiMo系統(tǒng)的性能。為了準(zhǔn)確驗證MiMo性能，尤其是在研發(fā)環(huán)境，支持802.11ac測試設(shè)備應(yīng)支持達(dá)8個獨立VSA與VSG資源、以及包括支持新的802.11acMiMo強化。
隨著802.11ac發(fā)射器調(diào)變準(zhǔn)確性(相關(guān)星狀RMS誤差)要求的提升，同時測試儀器也需要提升其測試能力的要求。發(fā)射器調(diào)變準(zhǔn)確性是利用誤差矢量振幅(EVM)來測量，且需要VSA與測試儀器將忽略的(理想上為零)失真加到捕捉的信號。VSA所加的失真也會以EVM方式進(jìn)行測量，一般芯片制造商想要測試儀器的性能比芯片規(guī)格至少好10dB以上。[!--empirenews.page--]
總結(jié)：
每一次無線技術(shù)的進(jìn)步都與我們的生活密切相關(guān)，與11n的誕生一樣，新千兆WiFi傳輸速率標(biāo)準(zhǔn)的提出是為了滿足我們?nèi)找嬖鲩L的無線傳輸需求，為打造新一代無線網(wǎng)絡(luò)生活奠定基礎(chǔ)。無論從技術(shù)發(fā)展的本身或者WiFi使用者對無線傳輸?shù)钠诖齺砜矗?02.11ac標(biāo)準(zhǔn)的確立都是具有特殊意義與使命的，雖然制定出一個兼容并蓄、統(tǒng)一的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)還有很長的路要走，最終正式的802.11ac將必然會成為兼容多種數(shù)據(jù)格式的無線通用技術(shù)。在測試儀器硬件上的改變則是必需的，才能正確測試802.11ac。802.11ac的寬帶寬將進(jìn)一步推動射頻半導(dǎo)體設(shè)計的限制，尤其是功率放大器設(shè)計與線性方法需要去支持256QAM調(diào)變。
作者：微波射頻網(wǎng) Millie Cheng
802.11ac項目早在2008年上半年就已經(jīng)著手開始，當(dāng)時被稱為“Very HighThroughput”(甚高吞吐量)，目標(biāo)直接就是達(dá)到1Gbps。到2008年下半年的時候，項目分為兩部分，一是802.11ac，工作在6GHz以下，用于中短距離無線通信，將成為802.11n的繼任者，另一個則是802.11ad，工作在60GHz，市場定位與UWB類似，主要面向家庭娛樂設(shè)備。
802.11ac市場展望
802.11ac與802.11n的同與不同
從核心技術(shù)來看，802.11ac是在802.11a無線Wi-Fi標(biāo)準(zhǔn)之上建立起來的，包括將使用802.11a的5GHz頻段。不過在通道的設(shè)置上，802.11ac將沿用802.11n的MIMO(多進(jìn)多出)技術(shù)，為它的傳輸速率達(dá)到1Gbps打下基礎(chǔ)。
1.頻率使用上互不干擾
兩者所需要的工作頻段完全不同，作為11n的延續(xù)，ac主攻6GHz以內(nèi)的頻段，通過將單通道頻率提升來達(dá)到千兆傳輸?shù)哪繕?biāo)。
2.主打市場上相互補充
同千兆WiFi為己任的標(biāo)準(zhǔn)，ac主打傳輸應(yīng)用，通俗一點就是讓千兆無線傳輸成為可能，完全從傳輸速度上滿足日益增長的需求。
3.建設(shè)成本無太大差別
802.11ac是對802.11n的延續(xù)，使用頻段也有重合，建網(wǎng)成本不會有太大差別，特別是規(guī)模應(yīng)用以后，成本會更加接近。
802.11ac市場分析
802.11ac預(yù)期會對市場造成沖擊，在2015年前預(yù)測全球出貨將超過10億個IC。
針對此樂觀的預(yù)測基于從下理由：
1、首先技術(shù)承諾提供首次超過1 Gbps的資料傳輸率，可改善用戶體驗。802.11ac將成為面向消費者和企業(yè)的、最快和最可靠的Wi-Fi技術(shù)。內(nèi)容消費量（例如視頻流）的爆炸性增長，加之無線設(shè)備的激增，已經(jīng)引起了一種需求，即隨時隨地通過各種設(shè)備、更快和更可靠地訪問這些內(nèi)容。802.11ac是一種非常適用的標(biāo)準(zhǔn)，而且優(yōu)于802.11a/b/g/n，因為802.11ac能可靠地提供更大的吞吐量、容量和覆蓋范圍以及更長的電池壽命。
2、由于802.11ac的關(guān)鍵技術(shù)建立在802.11n所發(fā)展的演進(jìn)性技術(shù)。影響mimo技術(shù)的整體產(chǎn)品設(shè)計的關(guān)鍵性技術(shù)在過去5年已經(jīng)在802.11n得到驗證，容易應(yīng)用到802.11ac。802.11ac使用現(xiàn)有5.0GHz(4.9 至 6.0 GHz)頻帶，因此802.11 ad(60GHz技術(shù))不需要特別新式天線或產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計。這些都保證現(xiàn)有終端廠商很容易過到802.11ac。
芯片廠商
面會巨大的市場，知名半導(dǎo)體廠商包括博通(Broacom)、Microsemi、聯(lián)發(fā)科（雷凌）、QualcommAtheros、瑞昱等，皆紛紛投入802.11ac芯片研發(fā)。美國博通公司在2012年初已宣布推出第一個基于第五代Wi-Fi（5GWiFi）的IEEE 802.11ac芯片。Microsemi公司也宣布發(fā)布以硅鍺(SiGe)技術(shù)為基礎(chǔ)的4GRF前端模塊(FEM)突破性技術(shù)平臺，開發(fā)下一代IEEE 802.11ac無線網(wǎng)絡(luò)(WLAN)前端模塊。聯(lián)發(fā)科 (MediaTek,Inc.) 自合并雷凌科技后快速推出首款可支持802.11ac 無線路由器的 Wi-Fi SoC 芯片解決方案 RT6856。
在眾多重量級廠商的大力推動下，2012年將會是802.11ac發(fā)光發(fā)熱的一年。
802.11ac測試面臨的挑戰(zhàn)
預(yù)計2012年802.12ac終端設(shè)備將會如雨后春筍般冒出，市場需求給測試測量廠商帶來新的商機，但新的測試技術(shù)要求也給測試測量廠商帶來全新的挑戰(zhàn)。
測試廠商
業(yè)界測試測量巨頭安捷倫科技在2011年4月已率先宣傳推出針對 802.11ac設(shè)計與分析的解決方案，并在后續(xù)不斷升級多款測試儀器與軟件應(yīng)對802.11ac測試。另一巨頭羅德與施瓦茨(R&S)也在隨后宣布推出R&SFS-K96OFDM信號分析軟件，提供802.11ac信號完整量測解決方案。近年大舉進(jìn)入RF市場，2011年連續(xù)收購多家RF廠商的美國國家儀器(NI)也在最近宣傳其測試平臺已支持802.11ac 芯片與設(shè)備的測試，并可整合到NI LabVIEW 系統(tǒng)設(shè)計軟件中。另一個新興測試廠商萊特波特 (LitePoint)也推出可快速地測試 802.11 a/b/g/n/p/ac 以及藍(lán)牙1.0、2.1、3.0和4.0設(shè)備的首個生產(chǎn)測試解決方案。
了解802.11ac技術(shù)特性及測試要求
802.11ac概述
802.11ac特色在于具有Gbps資料傳輸率，此技術(shù)的傳輸流量能與現(xiàn)有的有線網(wǎng)絡(luò)的傳輸流量相比較。只利用強制參數(shù)(80MHz帶寬、1空間流、具長保護(hù)間隔、64 QAM5/6)的802.11ac設(shè)備將具有約293Mbps的資料傳輸率。實施所有選擇性參數(shù)(160 MHz帶寬、8空間流、具短保護(hù)間隔、256QAM5/6)的設(shè)備可達(dá)超過6Gbps的傳輸率。
主要特性
802.11ac影響下列在WLAN 系統(tǒng)中的關(guān)鍵實體層參數(shù)：
1. 頻率：只使用 5 GHz 頻帶。
2. 寬帶寬：80或160 MHz帶寬。
3. 調(diào)變與編碼系統(tǒng)(MCS)：10個配置(相較于802.11n的77個配置)。
4. 能與802.11n向后兼容。
5. 支持多空間流。
6. 波束成型與多重使用者的MiMo。
802.11ac將超越現(xiàn)今在生產(chǎn)線每臺WLAN測試儀器的能力。在選擇測量802.11ac新設(shè)備的任何測試設(shè)備時需要：比以往更寬的VSA/VSGIF帶寬，至少80 MHz實時帶寬；完全支持802.11ac MiMo強化；改善802.11ac發(fā)射器調(diào)變測試的調(diào)變精準(zhǔn)度。
由于帶寬增加，給802.11ac測試帶來新挑戰(zhàn)。802.11ac不再使用大部分(如果不是全部)結(jié)合矢量信號分析器與矢量信號發(fā)生器于一體(VSA/VSG)的可用測試儀器，因為它們并沒有測試新技術(shù)80MHz或160 MHz通道所需的120 MHz或240MHz帶寬。在現(xiàn)階段選擇802.11系列測試儀器上，測試測量廠商應(yīng)該確保能夠進(jìn)行802.11ac測試。
不僅處理802.11ac帶寬的挑戰(zhàn)，也驅(qū)動MiMo的測試需求。正確的MiMo測試需要獨立抓取及產(chǎn)生802.11ac設(shè)備的信號，此會使用高達(dá)8個空間流及一些其它強化，以改善現(xiàn)有802.11nMiMo系統(tǒng)的性能。為了準(zhǔn)確驗證MiMo性能，尤其是在研發(fā)環(huán)境，支持802.11ac測試設(shè)備應(yīng)支持達(dá)8個獨立VSA與VSG資源、以及包括支持新的802.11acMiMo強化。
隨著802.11ac發(fā)射器調(diào)變準(zhǔn)確性(相關(guān)星狀RMS誤差)要求的提升，同時測試儀器也需要提升其測試能力的要求。發(fā)射器調(diào)變準(zhǔn)確性是利用誤差矢量振幅(EVM)來測量，且需要VSA與測試儀器將忽略的(理想上為零)失真加到捕捉的信號。VSA所加的失真也會以EVM方式進(jìn)行測量，一般芯片制造商想要測試儀器的性能比芯片規(guī)格至少好10dB以上。[!--empirenews.page--]
總結(jié)：
每一次無線技術(shù)的進(jìn)步都與我們的生活密切相關(guān)，與11n的誕生一樣，新千兆WiFi傳輸速率標(biāo)準(zhǔn)的提出是為了滿足我們?nèi)找嬖鲩L的無線傳輸需求，為打造新一代無線網(wǎng)絡(luò)生活奠定基礎(chǔ)。無論從技術(shù)發(fā)展的本身或者WiFi使用者對無線傳輸?shù)钠诖齺砜矗?02.11ac標(biāo)準(zhǔn)的確立都是具有特殊意義與使命的，雖然制定出一個兼容并蓄、統(tǒng)一的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)還有很長的路要走，最終正式的802.11ac將必然會成為兼容多種數(shù)據(jù)格式的無線通用技術(shù)。在測試儀器硬件上的改變則是必需的，才能正確測試802.11ac。802.11ac的寬帶寬將進(jìn)一步推動射頻半導(dǎo)體設(shè)計的限制，尤其是功率放大器設(shè)計與線性方法需要去支持256QAM調(diào)變。
作者：微波射頻網(wǎng) Millie Cheng
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