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[Tech Inside] 为何11ac要增订MU-MIMO机制?
 

【CTIMES/SmartAuto 陸向陽 报导】   2012年10月30日 星期二

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IEEE 802.11ac的速率比现行IEEE 802.11n更快,以两者的理论极速而言,11n达600Mbps(4根天线,每根150Mbps),11ac则是6.93Gbps(8根天线)。

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11ac之所以比11n快上10倍,其加速手法并没有特别突破,基本上都是沿袭原有11n的加速手段,例如更大的信道带宽、更多根天线,另也使用比11a/11g/11n更复杂的调变手法,从64QAM提高成256QAM。

11ac的加速手法,某种程度并不实用,一是更大的信道带宽,一般11n使用20MHz或40MHz(选用功效),而11ac则用80MHz、160MHz,但2.4GHz频段仅72MHz(2.412GHz~2.484GHz),根本无法使用11ac的80MHz,只能在5GHz频段行使,5GHz不像2.4GHz是全球均可使用,部份国家开通,部份国家已被使用。

即便是5GHz频段,因各国的配置方式不同,或许可用80MHz,但不一定能用160MHz,例如频段配置不连续,或整个可用带宽根本不足160MHz。

另一是更复杂的调变,更复杂的调变需要更多的调变解调运算,即便摩尔定律支持,让更复杂的运算不用耗用更多芯片电路面积与电能,但愈是复杂的波形在实体空间中传递,愈容易受环境影响而让波形改变,如此传输错误率增加、被要求重新传递、再次发送的机率增加,达到理想极速的机率也会减少。

由此可知,11ac的加速功效,带有比过往11n更多的限制性与理想性。事实上11n的600Mbps极速也是简单数学计算而得,实务上不可能达600Mbps。

MIMO运用的务实修正

虽然11ac更理想化、更有限制性,但却有一点是比过去11n务实的,那就是MU-MIMO(Multiple User)功效,过往的11n可称为SU-MIMO(SU=Single User)或MIMO(Multiple Input Multiple Output)。

11n的MIMO/SU-MIMO,即是虽同时动用多组天线进行电波的收发,但同时间只有1个发送端与1个接收端,Wi-Fi基地台同时间只服务1个终端装置,若有2个装置要服务,则必须等Wi-Fi基地台服务完前1个装置后,再来服务第2个装置。

11n如此,11ac则不同,11ac的Wi-Fi基地台可同时服务2个以上的Wi-Fi装置,目前草版3.0版的11ac可以同时服务3个装置(2012年起),正式版本的11ac(预计2013年年底制订完成)可同时服务4个装置。

为何11ac要加入11n所不具备的MU-MIMO功效?其实此可视为MIMO运用的一种务实修正,好弥补现有11n在MIMO规格标准上的不实际处。

11n的MIMO标准,允许最高达4组天线的收发,即4x4的组态配置,但实际上,很少有Wi-Fi终端装置可以配置到4组天线,多在1、2、3组左右,且以笔电较有宽裕的配置空间能设置3组Wi-Fi天线,若为智能型手机,则碍于装置体积、面积之限,只能设置1组天线。

因此,即便有4组天线的Wi-Fi基地台,也等于没有机会让4组天线同时收发运作,因为同时间只能服务1个Wi-Fi终端装置,1个装置最多3组天线,如此Wi-Fi基地台也只能用3组天线来发送,让装置的3组天线来接收,Wi-Fi基地台的第4组天线几乎没有机会运用上,至多在讯号接收时,多提供1组可侦测比对的信号来源。

也因为如此,所以市面上4组天线的家用Wi-Fi基地台出奇的少,可能只在企业用、电信营运用的市场才可见,并用于中继角色上。

虽然终端装置的天线配置空间受限,天线组数连带受限,但Wi-Fi基地台端却没有受限问题,Wi-Fi基地台放于桌上、吊挂于壁上,仍然有体积、位置,可用来设置更多的天线。

若基地台配置了更多天线,但依然「同时间只能服务1个装置」,则多出的天线毫无意义,所以才会提出MU-MIMO,让基地台端有更强的总体服务传输能力。

有了MU-MIMO后,我们可以想象,1个Wi-Fi基地台配置8组组天线,其中3组服务1台笔电,另3组服务另1台笔电,而后剩2组天线,再各配给2个智能型手机各1组天线,如此就可以同时服务4个装置,并用尽8组天线。

所以,11ac标准从某种程度看,对Wi-Fi基地台的诱因较大,Wi-Fi终端装置则次之,虽然Wi-Fi终端装置依然是1至3组天线,但因为信道带宽加大、调变更复杂等,依然有提升传输率的益处。

關鍵字: 802.11ac  5G Wi-Fi 
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