被业界认为是第五代WiFi的802.11ac正在呼之欲出，它与之前的WiFi标准制式有哪些方面的不同，为什么会被业界如此看好，让咱们先来了解一下WiFi和WLAN的前史。
无线局域网（WLAN）推广之初被遍及认可的两个国际标准是IEEE802.11a和802.11b。开端规划这些标准的意图是为满意便携式电脑在家和工作室环境中可随意移动的要求。随后，在一些机场、酒店、咖啡屋和购物广场也开端答应经过无线接入（商业命名为Wi-Fi），随时随地上网、查询电子邮件等，扩展了无线宽带的功用。虽然无线宽带衔接的数据速度从前很有限，例如，802.11a在5 GHz频段可供应的最高速率是54 Mbps，而 802.11b在2.4 GHz只要11 Mbps，但这两个频段都是免费的，即不需求授权的。为了尽量削减来自其它同频设备的搅扰，这两个标准都选用了扩频传输技能和比较杂乱的编码技能。2003年， IEEE（美国电气及电子工程师学会）发布了802.11g，仍旧作业在2.4 GHz频段，可是数据速率可以到达54 Mbps。与此一起，一种新的运用形式即在家庭和小型工作室里可衔接多个设备并在设备间进行数据同享，对无线局域网的数据传输速率提出更高要求，然后使得一个新的研讨项目应运而生，这便是于2009发布的802.11n的由来。为了使单信道的数据速率最高可以超越100 Mbps，在802.11n标准中引进的MIMO （即多输入-多输出，或空间数据流）技能，运用物理上彻底别离的最多4个发射和4个接纳天线，对不同数据进行不同的调制/解调，来到达传输较高的数据容量的意图。
在表1中例举出了当时一些比较超前的运用形式，这些形式需求更高的数据传输量来支撑“无线工作”的要求。
表1，新式WLAN运用形式
为了满意以上这些需求，IEEE内部设立了两个项目作业组，以“极高吞吐量（Very High Throughput）”为方针进行立项研讨。其间一个作业组 （Working Group） TGac是以802.11n标准为根底并进行扩展，拟定出802.11ac，即在5GHz的频段上，数据吞吐量方针为：在单通道链路上的最低速率为500 Mb/s，最高可到达1Gbps。另一个作业组 TGad与无线千兆比特联盟（Wireless Gigabit Alliance）联合提出802.11ad的标准，即在60GHz的频段上运用大约2 GHz频谱带宽，这一没有运用的频段可以在近间隔规模内完结高达7 Gbps 的传输速率。（60GHz频率的载波穿透才能差，信号衰减严峻，传输间隔与掩盖规模都遭到约束）。别的还有与现有设备的兼容性，在相同频段上与现有标准的后向兼容都是标准安排“有必要”考虑的问题。802.11系列标准的方针之一便是后向兼容，关于802.11ac和ad来说首要考虑前言操控层（MAC）或数据链路层与之前的标准的兼容性，而不同的只能是物理层上的特性。 （如图1）。 关于WLAN的设备可以支撑三种无线制式：一般用处的运用在2.4GHz频段，但会遭到同频搅扰的问题；更安稳和较高速率的运用在5 GHz频段，运用60GHz频段用于室内的超高速率的运用，一起还能支撑在这三种制式之间的转化。这两个新的标准现在都有技能草案。802.11ad的标准方案于2012年末完结，而208.11ac于2013年末完结。不管怎样，估计按照这些草案标准而规划的产品都会先于终究标准在市场上呈现。
因为这两个标准别离依据5GHz 和60 GHz，将会体现在物理层的特点彻底不同，所以，本片文章首要是针对802.11ac进行介绍。
802.11ac与802.11n的技能差异
802.11ac的物理层是对802.11n标准的接连，而且要满意后向兼容。下面咱们来侧重讨论一下在802.11ac上的改变。表2列出802.11n的物理层的首要特点，表3则列出了在802.11ac上首要扩展的方面。理论上说802.11n在运用了40MHz带宽和4个空间流可以到达最高600 Mbps的数据速率，虽然现在许多无线设备只能支撑2路空间流。关于802.11ac来说，理论上运用160 MHz带宽，8个空间流，MCS9编码，256QAM调制，最高速率能到达6.93 Gbps。而真实可以运用的数据速率大概是1.56 Gbps。
表2，IEEE802.11n 首要特性
表3， IEEE802.11ac 的首要特性(黑体字是ac新添加的)
如图1.所示，这是在美国区域针对新宽带信道需求的一个频谱的图，其间也包含了一个80+80MHz的非接连带宽的形式。首要原因是从5490 MHz到5730 MHz的这段频谱中有一部分现已被气候雷达占用，为了防止彼此的搅扰，只能选用不接连的两个80 MHz带宽组合成160 MHz的带宽。这两种状况都被列入标准中作为可选项。
图1. IEEE 802.11 ac在美国区域的频带散布
802.11ac关于20和40 MHz带宽的界说与802.11n是共同，即子载波和导频数和它们的方位都不变，这也是这两种标准相兼容所有必要的条件。关于802.11ac标准中新的内容，不管是80MHz，160MHz仍是80+80 MHz，与80 MHz有着相同的界说办法，只不过后两者考虑是的是2个80 MHz信道的载波分配。
从帧结构上看，802.11ac的体系可以勘探接入设备的帧结构里所包含的前导码(preample)和导频信号 （pilot），来区别接入设备运用的是何种标准，并自适应，这便是后向兼容。802.11n和802.11ac的帧结构如下图 （图2）。
图2. 802.11n 与802.11ac的帧结构的比照
从这两个帧结构里可以看到，最前面的3个部分：短码部分(short training field-STF),长码部分(long training field-LTF)和信号部分(signal field-SIG) 是用来兼容现有标准的（即802.11a/b/g/n），也便是它们都有一个最初字母L，代表的Legacy的意义。第四个部份VHT-SIG-A第一个码字是BPSK调制信号，而第二个码字则旋转了90°，为QBPSK，用来区别HT 和VHT形式。在802.11ac中的VHT-STF用来改进在MIMO传输中的主动增益操控。紧跟在VHT-STF后边的是VHT-LTF，即长练习序列，它为接纳机供应了在发射天线和接纳天线之间进行MIMO预估信道测算的比特。依据空分码流的总数可以分为1,2,4,6 或许8 个VHT-LTF。在802.11ac中，1， 2 或许4个VHT-LTF进行直接映射，又添加了6或许8个VHT-LTF用于最大8 个空分码流的运用。VHT-SIG-B描绘了所要传输的数据长度、调制方法和编码方法(即MCS)是单个用户仍是多用户的形式。
802.11ac的测验需求
表4中列举了802.11ac标准标准中对发射机和接纳机的测验要求，这些要求跟802.11n很相似，并添加了一些针对802.11ac的新的测验项目和标准。这些标准现在还在不断地完善过程中，要了解最新的802.11ac的标准，请拜访IEEE 的网站www.ieee802.org， 针对发射机的测验标准请拜见章节22.3.19， 针对接纳机的标准可拜见章节22.3.20. 除此之外，还要考虑经过产品规划的功用测验和功用测验，以确保产品的功用和互通性等。
表4， 802.11ac的发射机和接纳机的测验要求
802.11ac对规划和丈量的应战
802.11ac的一些新的特性使得测验这些产品呈现新的应战，256QAM技能要求在接纳和发射电路中有杰出的矢量差错（EVM）,在星座图丈量中要求也更为杂乱、准确。矢量信号剖析设备，安捷伦89600 VSA软件供应了详细剖析802.11 ac信号矢量信号的剖析，以便洞悉其信号犯错状况，做出更好的调整和更改，一起还支撑4×4的MIMO丈量。
另一个丈量应战呈现在丈量数字预失真（DPD），为了改进失真，需求发生和丈量占用带宽高出3-5倍带宽规模内的功率扩大器的线性特征。安捷伦SystemVue W1716 DPD Builder软件可以供应一个主动数字线性失真规划测验运用。该软件发生一个鼓励波形，下载到信号源，信号源发生的信号经过功率扩大器后运用信号剖析仪承受扩大后的信号，并将信号解调出来，传输给测验电脑，软件经过比照鼓励波形和接纳到的波形判别失真状况，然后到达丈量和剖析功用。如下图：
图3. 数字预失真构建的体系配置图
图4. 数字预失真的实例
图4显现了一个802.11ac 80MHz信号经过预失真的实例。绿色波形是发射的鼓励信号，蓝色波形是没有经过预失真处理的从功放输出的信号，而赤色波形是经过预失真的成果。
规划和研制中更具应战的是如何能发生和剖析802.11ac这样更宽的信号。尤其在考虑器材丈量、发射机丈量和接纳机丈量时，常常用到80MHz 和160MHz的宽带信号。
因为许多RF信号发生器并不具有足够高的采样率，要到达最低2倍过采样的基本要求，在发生80MHz带宽信号时，因为混叠现象会在信号上发生“鬼影”。但是，选用适宜的滤波器和对波形文件进行过采样这项技能，就可以发生具有杰出频谱特性和EVM的80MHz的信号。运用Agilent N5182A MXG或许E4438C ESG信号发生器就能满意以上需求。
要发生160MHz的信号，则要运用一个宽带的恣意波形发射器（AWG），如Agilent 81180A, M8190A, 或许M9330A，运用它们发生模仿的I/Q信号，送到一个具有外部I/Q输入端的矢量信号发生器，如Agilent MXG, ESG 或许E8267D PSG 进行上变频，然后经过RF频率发射出来。相同，运用这种方法也可以发生80+80 MHz的信号，即在两个MXG或ESG里别离生成两个80 MHz的信号，然后在兼并在一起成为一个160MHz带宽的RF信号。
而关于160MHz带宽的信号剖析，则可以运用Agilent 89600 VSA软件合作Agilent N9030A PXA信号剖析仪，M9392A PXI微波矢量剖析模块，M9202A PXI Digitizer，或许Agilent 示波器这些硬件前端进行剖析。M9392A可以剖析的信号带宽到达250 MHz， 而M9020A可以到达800MHz。 示波器可剖析的信号带宽则更宽，可以到达1GHz以上。这些宽带剖析仪可以满意数字预失真的测验运用，也便是一般意义上要求的测验信号的带宽是被测信号带宽的3到5倍。
关于MIMO规划的测验查验也是另一应战。MIMO功用性的好坏取决于对802.11设备的规划功用要求。多信道信号的发生和剖析有助于愈加深化地了解MIMO设备的内涵功用，而且可以协助规划工程师进行毛病查找和规划查验等。
关于MIMO接纳机的测验， Agilent 的SystemVue WLAN 仿真库和信号波形发生软件（Signal Studio） 都可以发生MIMO信号。在硬件平台上，可以同步多台Agilent MXG或许ESG信号源仿真MIMO发射机输出多通道的信号。信道式微的效果也可以包含在波形文件里，进行仿真并供应给接纳天线。关于MIMO发射机的测验，可以运用Agilent的Infiniium 或许Infiniivisiion 示波器合作89600B VSA剖析软件，可以剖析多达4个信道的MIMO信号，详细包含每个信道的EVM和IQ丈量成果，以及穿插矩阵，如频率呼应和信道特性等。Agilent 还供应了依据PXI体系的模块化测验仪，包含M9392A PXI微波矢量测验模与M9202A数字处理模块和下变频模块可以处理剖析高达1GHz剖析带宽信号。
图5.两个信道-MIMO信号的丈量成果
图5显现的是用Agilent 示波器和VSA软件测验一个2-ch 802.11ac信号的成果。这个测验中的被测MIMO信号是用Signal Studio合作两台MXG信号源发生的。从图上可以看到两组信号流的EVM和IQ差错（中下部的图画）和频道呼应（左下部的图画）一起显现的成果。
结束语
跟着无线技能的开展，和人们对运用无线设备的体会的继续要求，对无线本地网的衔接，也提出相同的要求：更快的速度和更宽的带宽。满意这些商业需求的一起，也添加对产品和确保标准各类产品功用及互联互通的国际标准的杂乱性，对测验丈量也提出了更高的应战。要让VHT WLAN产品在干流市场上取得成功，归纳的考虑规划和丈量才能是非常重要的。从体系仿真东西，到可以支撑80 和160 MHz信号带宽和256QAM调制信号的发生和剖析的丈量仪器，这些针对器材丈量、发射机和接纳机丈量都非常重要。别的，以出产为规划辅导方向的产品战略将全面协助企业到达下降测验本钱、规划并出产出满意商业用户需求的高性价比的产品。
