802.11ac标准的优势及新应用

自1997年问世以来，802.11无线区域网络标准在过去十多年来已取得了巨大的成功。从一开始被视为主要用于垂直行业生产力提升的技术，到现在，该标准目前不但已经是资讯产业最成熟、最普及的无线网络技术;

而且随着科技不断的进展，802.11标准也演变成为无所不在，广为大众所采用的重要技术。

由于消费者对下载速度的需求不断提升，以支持更多高带宽要求的应用，802.11标准也不断进化，每个世代的新技术都提供越来越优质的用户体验。从1999年传输速率为11Mbps的802.11b，到2002年54Mbps的802.11g/a，再到2007年600Mbps的802.11n，今年，行业已经做好准备向第五代Gigabit速度的802.11ac过渡了。

基于强大的安装基础，新的802.11ac标准将进一步推动新的应用和市场机遇。ABI Research公司预测，继2012年实现小规模的出货量，2013年出货量得到明显的增长，到2014年， IEEE 802.11ac将成为主导性的WiFi协议。In-Stat公司也预测，到2015年，采用新的802.11ac技术的设备出货量将达到10亿单位。

本文将介绍802.11ac标准的优势以及它将推动的新应用。同时，从功率放大器的角度来看，我们也将分析该新标准将带来的挑战，以及射频解决方案厂商TriQuint半导体公司的射频前端解决方案。

什么是802.11ac?

802.11ac标准的制定主要是欲以5GHz频带提供高吞吐量，除了能带来快速、高质量的视频流，还能为笔记本电脑、平板电脑和手机提供几乎瞬间完成的的数据同步作业和备份。

理论上来讲，这个规范将实现至少1Gbit/s的多站WLAN吞吐量，以及至少500Mbit/s的最大单链路吞吐量。 这是通过拓展802.11n采用的空中接口概念来实现的：更宽的射频带宽(高达160MHz通道)、更多重输入/输出(MIMO)、空间流(高达8个)、多用户MIMO、以及高密度调制解调(高达256 QAM)。

小知识：802.11ac与802.11n的同与不同

从核心技术来看，802.11a c是在802.11a无线Wi-Fi标准之上建立起来的，包括将使用802.11a的5GHz频段。不过在通道的设置上，802.11ac将沿用802.11n的MIMO(多进多出)技术，为它的传输速率达到1Gbps打下基础。

802.11ac每个通道的工作频率将由802.11n的40MHz，提升到80MHz甚至是160MHz，再加上大约10%的实际频率调制效率提升，最终理论传输速度将由802.11n最高的600Mbps跃升至1Gbps。

当然，实际传输率可能在300Mbps～400Mbps之间，接近目前802.11n实际传输率的3倍(目前802.11n无线路由器的实际传输率为75Mbps～150Mbps之间)，完全足以在一条信道上同时传输多路压缩视频流。

此外，802.11ac还将向后兼容802.11全系列现有和即将发布的所有标准和规范，包括即将发布的802.11s无线网状架构以及802.11u等。安全性方面，它将完全遵循802.11i安全标准的所有内容，使得无线Wi-Fi能够在安全性方面达到企业级用户的需求。

根据802.11a c的实现目标，未来802.11ac将可以帮助企业或家庭实现无缝漫游，并且在漫游过程中能支持Wi-Fi产品相应的安全、管理以及诊断等应用。

由于802.11ac只在不太拥挤、且更“干净”的5GHz频谱中工作，来自其他设备对空中电波的竞争将会少很多，这将极大地提高传输速率。通信通道的宽度比802.11n中的通道宽近4倍，可提供更高的速度。同时，802.11ac结合了波束形成技术，这是WiFi发射机“学习”避开它与正在传输的目标设备之间无效路径的能力。

有了这些增强功能，802.11ac技术的可靠性、覆盖范围将得到极大的提高。入门级1×1 802.11ac产品速率将达到450Mbit/s，若采用现行的802.11n标准，需要以3×3的系统配置才能达到这样的速度。

由于新标准可为制造商带来开发不同级别性能产品的灵活性，有些高速IEEE 802.11ac设备将提供超过1Gbit/s的无线传输速率——如此卓越的速率将使IEEE 802.11ac无线网络超越了大多数有限网络。更快的档案传输也有助于延长手机的电池寿命。

当然，采用新的IEEE 802.11ac标准的设备也要反向兼容，允许与旧的WiFi产品进行无缝的交互操作。

凭借更高的吞吐量和数据传输率，以及对单链路和多站增强的支持，802.11ac标准将有助于实现一些新的WLAN使用情境，比如将HD视频同步传输给家中的多个用户、快速同步和备份大型数据文件、无线显示、大型校园/礼堂部署、以及制造车间自动化。

除了以上这些，对于快速增长的智能手机市场来说，802.11ac标准将于NFC和4G/LTE一起运作，提供快速同步的应用，并帮助减轻4G蜂窝网络上的移动视频流量负担。

适合802.11ac标准的功率放大器解决方案

由于802.11ac标准可瞄准多样化应用，选择合适的WiFi解决方案很大程度上取决于终端市场的需求是否得到满足。举个例子，它在接入点(A/P), 路由器和仅WiFi方案中的应用将较为常见。由于这些产品是从较高电压的墙式电源插座供电操作，功率耗损和PAE(附加功率效率)条件便不像电池供电装置那么严苛。

而对A/P、路由器来说，覆盖范围却是非常关键。因此，就这类装置的系统级需求来看，需要前端功放具有更高的输出功率(Pout)。而对于像智能手机和平板电脑这样的移动应用来说，尺寸和功率耗损显得更为重要，因为受到更小的外形因素和有限的电池寿命限制。

随着802.11标准不断进化，对功放设计来说，输出功率和EVM要求已变得越来越具挑战性。EVM(错误矢量级)是一种用来量化数字无线电发射机或接收机性能的一种手段，越低的EVM意味着更佳的线性度。对于802.11ac标准，原来802.11n时2.8%到3%的EVM限制，现在下降到了2%以下，而且输出功率需求也在不断增加。

主要原因是，与802.11n的64QAM信号相比，802.11ac采用256QAM的高密度调制解调。因此，其接收器输入需要更高的信噪比，才能顺利接收信号，以支持802.11ac更高的数据传输率。

这也就是为什么在802.11ac标准中，PA的EVM必须降低到2%以下，因为更高的信噪比意味着802.11ac发射机必须比802.11n的发射机线性度更好。所以，必须采用比802.11n线性度更好的功率放大器，要不然就得以较低的输出功率运行。

另一方面，增加功率放大器的功率耗损或是提供预矫正机制，都有助于提升线性度。虽然这些设计方式需要更高的直流电，但由于802.11ac的高数据率可以在更短时间完成传输作业，因此整体来看，仍能降低传输数据造成的功率耗损。

TriQuint基于砷化镓(GaAs)的功率放大器，无论是采用E/D pHEMT、HBT、还是BiHEMT工艺技术，都比目前市场上其他竞争对手的解决方案具有更低的功率耗损和更佳的PAE，能为新一代802.11标准提供优异的性能。

小结

不断增长的数字媒体和无线连接设备需要更快、更可靠的无线协议，这为802.11ac标准的快速采用搭好了舞台。芯片制造商都已经在展示802.11ac芯片组产品。

今年，家庭网络应用的802.11ac系统便有望问世，而采用802.11ac标准的智能手机和平板电脑预计将于2013年推出。802.11ac预计将推动更多的创新应用。

为了抓住这个巨大的市场机遇，并做好充分准备，设备制造商必须按照不同的应用和功能组合，选择最适合他们产品的解决方案。