新一代无线标准：IEEE 802.11ac和LTE-Advanced

目前，IEEE 802.11ac和LTE-Advanced等新一代无线通信标准不断地使用更多的空间流来提高数据吞吐能力。比如，Wi-Fi的前身IEEE 802.11n采用复杂的4x4 MIMO配置，新一代802.11ac采用8x8 MIMO配置。从LTE到LTE-Advanced的蜂窝通信技术的演进将带来同样的变化。目前的LTE规范可以实现4X4 MIMO下行链路通道，而LTE-Advanced则支持8x8 MIMO下行链路通道。除IEEE 802.11ac和LTE-Advanced之外，我们将看到这一趋势将继续向前发展。有关16x16 MIMO系统的研究已经开始进行，未来有一我们会看到16x16 MIMO系统(这取决于研究的结果)。

对于新一代基于MIMO的通信系统的测试工程师而言，根据历史事实，使用传统仪器很难满足多端口MIMO测量的同步要求(如果这些要求并不是无法满足的话)。如今，PXI仪器的模块化和软件定义架构可以为工程师提供测试新一代无线标准所需的灵活性。比如，在典型的PXI系统中，只需在同样的主机中增加更多的PXI下变频器和数字化器，4通道RF信号分析仪就可以升级到8通道RF信号分析仪。

更高的通道带宽

正如香农哈特利定理的所述，增加数字通信通道的带宽是增加通道带宽的第二个途径。根据历史事实，在蜂窝领域，当GSM/EDGE发展到UMTS时，仅增加数字调制信号的符号率即可增加通道带宽。不过，大家普遍认为，在单载波通信系统中使用宽带信号会产生固有的物理硬件挑战。此外，由于具有更高符号率的系统会产生较短的符号周期，因此多径衰落等其他常见的无线挑战在宽带单载波通信系统中的问题会越来越大。

目前，新一代无线通信通道整合正交频分复用(OFDM)技术和载波聚合技术来提高有效的符号率，同时还可以避免出现宽带单载波通信系统的传统挑战。OFDM是目前用于IEEE 802.11a/g/n和LTE的一种常见技术，这种技术可以将一个通道分成正交和较低符号率的子载波，从而实现更高的有效符号率，同时减轻多径衰落问题。对于IEEE 802.11ac和LTE-Advanced等新一代标准而言，通过增加通道带宽提高数据速率是通过使用以下两种机制实现的：更多的子载波和载波聚合。

IEEE 802.11g是针对单个20-MHz OFDM通道而设计的标准，IEEE 802.11n则支持多达两个20MHz通道的设备实现40MHz的总带宽，从而增加载波聚合技术。相比之下，IEEE 802.11ac支持20、40、80和160MHz通道带宽方案。在40和80MHz模式的IEEE 802.11ac中，通过使用更多的子载波实现了更高的带宽。因此，20MHz模式采用64个子载波，40MHz模式采用128个子载波，80MHz模式采用256个子载波，160MHz模式采用512个子载波。相比之下，80+80 MHz模式的IEEE 802.11ac将采用略有不同的方案。在这种模式下，载波聚合方案将通过接入点同时采用两个唯一的80MHz OFDM通道（每个通道256个子载波）。在下表中，我们对各种常见IEEE 802.11标准的不同调制类型、MIMO方案和通道带宽进行了比较和对比。

表：各种WLAN标准的物理层特性。

与IEEE 802.11ac一样，LTE-Advanced也采用载波聚合方案来提高数据吞吐能力。源自3GPP发行版8的原始LTE规范支持1.4至20 MHz的可扩展带宽，LTE-Advanced也通过载波聚合扩展了通道带宽。在新一代规范中，LTE-Advanced支持使用多达五个邻近的20MHz载波，以获得高达100 MHz的总通道带宽。如今，许多有关未来的LTE-Advanced设备实际将使用的确切带宽的问题仍然存在。由于无线频谱的成本极高，很少会有设备使用全部100MHz的可用通道带宽。

从测试的角度来看，IEEE 802.11ac和LTE-Advanced等新一代无线标准的更高带宽将带来相当多的挑战。比如，虽然IEEE 802.11ac将支持使用多达160 MHz通道带宽的模式，但是目前的RF信号分析仪一般只有100 MHz或不到100 MHz的瞬间带宽。当测试使用宽带载波聚合技术的设备时，单为满足带宽要求，工程师就需要根据多个RF信号发生器和分析仪组装测试系统。在这些方案中，由于单个PXI系统中可以配置和通过软件控制多个信号发生器和分析仪，因此PXI的模块化可以带来相当多的好处。

下一页：更高阶的调制类型