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[评析]现行11ac系统设计的挑战
 

【作者: 陸向陽】2013年08月01日 星期四

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11ac商业化推行已逾1年,最初以11ac家用路由器、桌上型电脑扩充用的PCIe介面卡,笔记型电脑用的Mini PCIe模组子卡等为主,逐渐的有USB Dongle、电视、乃至於顶级的智慧型手机,如The new HTC one、Samsung Galaxy S4等,均已使用。


图一 : 11ac路由器渐朝高规格发展,图为TP Link的6天线方案(图:TP Link)
图一 : 11ac路由器渐朝高规格发展,图为TP Link的6天线方案(图:TP Link)

撇开特有的嵌入式应用,或专业的企业级Wi-Fi设备、电信级Wi-Fi设备,最需要谈论11ac产品设计的,莫过於家用无线路由器(含媒体配接器、视讯机顶盒等)与顶级智慧型手机(未来会逐渐谱及至中低阶),笔电与桌机多可直接采行已设计验证过的介面卡,额外的再设计、验证已不多。


以家用路由器而言,多半有两种设计,一是追求效能为主的3天线设计,另一是追求平价为主的2天线设计,至於顶级智慧型手机或USB Dongle等则只有1天线。


目前3种天线的晶片方案均已到位,2012年6月Broadcom推行的是3天线的晶片方案,而後推行1天线方案,2013年6月正式宣布推出平价的2天线方案,使系统业者不用再为了平价的2天线设计,被迫使用较高规格组态的3天线方案晶片。


叁考设计的完成度仍待加强


除了晶片外,系统业者多期??晶片业者能提供叁考设计(Reference Design,俗称公板),且叁考设计的完成度愈高愈好,愈接近商业化量产的设计愈好,即设计时已将成本、体积等因素均加以考量,不过晶片商多力有未逮,不足部份仍倚赖系统商自己设计开发。


晶片与叁考设计到位後,系统商多期盼晶片、叁考设计、或模组子卡等,已经通过Wi-Fi联盟测试验证(Certification),确定已通过现行11ac Draft 3.0标准,如此系统商可以选择产品设计完成後不再行验证直接出货,或进行再次验证。目前主要业者的11ac均已经通过验证,包含Intel、Broadcom、Marvell、Qualcomm、Ralink、Realtek等。


不仅要通过验证,进一步的,由於11ac尚在草拟版本阶段,若晶片商能够承诺,现有晶片与电路设计能不变更,以单纯的韧体更新方式,即可升级成日後的正式版11ac标准,自是最理想。


以韧体方式升级,意味着产品可以先行出货销售,即便终端消费者已经安装使用,仍可在用户端进行就地升级,对系统商而言,既可加速产品销售脚步,也不用回收机器进行升级,可节省售後服务成本。


提供选用性功效


更後续的,11ac应会比照11n模式,设立诸多选用性(Optional)功效,以11n而言,即有Short Guard Interval、Greenfield Preamble、TX A-MPDU、STBC、40 MHz operation in 2.4 GHz, with coexistence mechanisms、40 MHz operation in 5 GHz、HT Duplicate (MCS 32)等7项选用性功效认证,推估11ac将有相同或更多的选用项设立。


若晶片商能在标准未定案前便提供相似的选用性功效,对11ac产品可谓是加值,成为市场上的卖点,但同时,先行的功效卖点是否能否变成11ac正式版中的标准,也须由系统商与晶片商密切合作确认。


最後,最困难的设计验证挑战在於两点,一是11ac路由器必然与11n功效并存,以便在5GHz频段不适合时,仍能回退使用11n,因此11ac与11n并存运作的测试验证就成为一项挑战。


另一挑战是11ac采行更复杂的PHY、MAC技术,包含256QAM调变、160MHz通道频宽等,都是过往未有过的作法,测试验证上需要新学习摸索。更重要的是,一旦Wave 2的11ac展开(目前处於Wave 1阶段),MU-MIMO成为重点特色,此在设计开发与测试验证上,将是最大的挑战。


综合上述,11ac的晶片、叁考设计、模组等,已逐渐不成问题,设计的技术挑战将集中在与11n并存运作、因应Wave 2功效、因应正式标准(韧体更新),在标准未定案前先行提供具卖点的选用性功效上。


[延伸阅读]:


[评析]11ac亮眼规格数据外的务实思考


[评析]现阶段选择11ac晶片方案的风险


[评析]802.11ac技术上的理想与现实


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