高速局域网标准

超高速无线局域网标准）

摘要：IEEE802.11ac是IEEE委员会正在制定的最新无线局域网标准之一，目标是在保证覆盖范围不降低的前提下，在6GHz以下频段达到Gbit/s的数据传输速率。本文主要阐述了IEEE802.11ac标准的技术内容，重点分析MU MIMO技术和信道绑定技术，并分析了IEEE802.11ac标准对未来无线局域网建设的影响。

关键词：VHT；WLAN；802.11ac；多用户MIMO；信道绑定

中图分类号：TN915.04 文献标识码:A

Study on key Technology about Very High Throughput Wireless Local Area Network Standard of IEEE802.11ac

Bingting Wang1, Qibin Lin 1, Yangyi Zhang1, Yonghua Shi1, Lijuan Xu2 ( 1. School of Mechanical and Electronic Engineering, Chuzhou University, Chuzhou 239000, Anhui;

2. Anhui University Key Laboratory of Intelligent Computing & Signal Processing, Ministry of Education, Hefei

230039, Anhui)

Abstract:IEEE802.11ac is one of upcoming standards which are development by IEEE standardization committee. The objective is to achieve maximum throughput of at least 1Gbps operation below 6GHz. This paper introduces the technology of the IEEE802.11ac, mainly introduce the technology of MU MIMO and channel bonding, and the profound significance of the construction of the WLAN is analyzed.

Key words: VHT; WLAN; IEEE802.11ac; MU MIMO; Channel Bonding

1 引言

无线局域网（Wireless Local Area Network，简称WLAN）自其诞生以来，凭借优越的灵活性和便捷性，得到了迅速的发展。目前，IEEE802.11是无线局域网的主流标准，自1997年第一部802.11标准的制定，之后IEEE陆续发布了很多改进版本，例如1999年颁布的IEEE802.11a[1]标准和IEEE802.11b[2]标准，前者定义了一个在5GHz频段上的数据传输速率可达54Mbps的物理层，后者定义了2.4GHz频段上数据传输速率为11Mbps。2003年颁布的802.11g[3]标准，在2.4GHz频段数据传输速率和802.11a一样可达54Mbps。而2009年颁布的标准IEEE802.11n[4]，采用MIMO-OFDM、40MHz带宽和帧聚合等技术来提高数据速率，理论速度可达600Mbps，这也标志着无线局域网进入了高速发展的时代。

推进无线LAN标准化的IEEE802委员会于2008年下半年开始制定的传输速度比现行高速无线局域网标准IEEE802.11n更高速的新一代标准IEEE802.11ac[5]。目标是把实际数据传输速率提高至数Gbps，标准计划名为“超高吞吐量（Very High Throughput，简称VHT）”。在2008年7月13日～18日于美国科罗拉多州丹佛召开的会议上，VHT被确定升级为正式工作组（Task Group 简称TG）。目前，IEEE802.11ac标准已进入草案阶段，最终正式规范则有望在2013年完成。

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收稿日期：2014-07-16；修回日期基金项目：安徽省高校省级自然科学研究项目(No.KJ2014A188)；滁州学院自然科学研究项目（2012kj007B）；滁州学院本科教学质量与教学改革工程项目（Nos. 2013jyy006, 2012jyy012）。

作者简介: 王炳庭(1984－), 男, 安徽省滁州市人, 助教, 硕士, 主要研究方向为超高速无线局域网,传感器网络(wangbingting2010@)

2 IEEE802.11ac关键技术

作为802.11n的演进版本，802.11ac关键技术主要是沿用802.11n更宽信道和更多空间流数目的思想[6-7]，802.11ac的核心技术是基于5G频段，将原本工作的20MHz和40MHz 扩展到80MHz和160MHz并结合MIMO技术，来提供1Gbps以上的吞吐量，同时通过协议设计提供向后兼容的能力。此外，802.11ac增强调制方式从64QAM上升到256QAM，空间流的数目也增加到8阶来更好地支持DL MU-MIMO。图表一给出的是IEEE802.11ac标准和目前主流802.11标准技术参数的一个比较，可以看出802.11ac在速率上有飞跃的上升，而各物理层核心参数进一步增强同时又保证向后兼容。

IEEE802.11a IEEE802.11b IEEE802.11g IEEE802.11n IEEE802.11ac 发布时间1999年7月1999年7月2003年6月2009年9月待定

工作频段5GHz 2.4GHz 2.4GHz 2.4/5GHz 5GHz

最大数据

速率

54Mbps 11Mbps 54Mbps 600Mbps 7Gbps

频宽20MHz 20MHz 20MHz 20/40MHz 20/40/80/160MHz 编码类型OFDM DSSS OFDM,DSSS MIMO-OFDM MIMO-OFDM

调制方式BPSK,QPSK

,16QAM,

64QAM

CCK

BPSK,QPSK,

16QAM,64Q

AM,DBPSK,

DQPSK,CCK

BPSK,QPSK,

16QAM,

64QAM

BPSK,QPSK,

16QAM,64QAM,

256QAM

空间流数 1 1 1 1,2,3,4 1,2,3,4,5,6,7,8

编码卷积码/ 卷积码卷积码，LDPC 卷积码，LDPC 兼容性802.11a 802.11b 802.11b/g 802.11a/b/g/n 802.11a/g/n

目前，IEEE802.11ac已进入草案2.0版本，2012年3月11日～16日在夏威夷召开的IEEE802.11ac会议正在征集对草案2.0的修改建议稿，并征集建议稿的修改提案。最终的标准预计在2013年底颁布。本文主要是分析和研究IEEE802.11ac关键技术，接下来的部分将详细讲述信道绑定和MU MIMO技术并简要介绍IEEE802.11ac PHY和MAC层的一些新特征。

2.1 信道绑定

增加吞吐量最直接的方法之一是增加无线信号传输的带宽，传统的无线传输标准802.11a,b,g都采用20MHz的传输带宽，802.11n推出信道绑定的技术，将带宽扩展到40MHz 信道传输。信道绑定技术即同时利用两个或者多个信道扩展成单一宽信道传输，是通过物理层与MAC层的协同工作。为实现信道绑定，802.11n定义了主信道和辅助信道的概念，主信道是指无线服务的广播信道，用以发送广播帧标识无线服务的存在，辅助信道是与主信道进行绑定的信道。绑定后的40MHz信道由两个相邻的20MHz信道组成。若采用原先单独的20MHz信道，信道最低及最高频段保留一部分带宽避免信道间干扰。而当使用40MHz 绑定信道时，这些保留带宽可以用来传输信息。通过利用保留带宽，802.11n的信道应用效率更高，通常可比20MHz带宽的两倍要稍高[4]。

IEEE802.11ac通过信道绑定(如图1，2所示)将信道带宽扩展到80MHz及160MHz以此来达到1Gbps速率传输的要求。在最新版的IEEE802.11ac草案2.0中20/40/80MHz信道为

表1 802.11系列协议技术参数比较