WLAN近年来在市场上取得很大的成功，这和其技术上的可用性高有很大的关联性。此外，从IEEE 802.11b到11g和11a，在传输率上的提升也让人相当肯定，进一步奠定了802.11系列在市场的地位，其应用领域从企业到家庭，目前更拓展到了与广域无线区域的连结上，如我国政府正在推动的「台北无线新都」等计画。

然而，使用者对频宽的需求是无止境的，因此下一代的WLAN技术正在如火如荼规划中。目前由IEEE进行制定的下一代标准为802.11n，目标是将WLAN的传输率由现在最快为54Mbps，一举提升到100Mbps以上。由于802.11a/g分别采用2.4GHz和5.8GHz两个工作频段，为了保有向下对802.11b/g/a的相容性，802.11n协定将采双频工作模式。

802.11n规格竞赛

随着WLAN市场的蓬勃发展，也吸引了全球相关厂商纷纷投入其中，IEEE制定小组的成员就有400多人，他们是来自于各个公司的代表，如何摆平大家的利益，已成为很高难度的事，与当初只有40多家厂商的环境确实大不相同了。

在上一回的802.11g制定时，就因为技术作法上的争议而延迟了标准的推出。而这次参与802.11n提案的厂商更多，在去年6月18日征求提案结束时，IEEE 802.11 Task Group N（TGn）共收到了62件提案。不过，在众多的提案中，以WWiSE和TGn Sync两大阵营的提案最受重视，据参与审核的重量级人物指称，目前两个阵营的提案几乎已确定能够出线，现在的问题只是需要花多少时间来整合两者的差异，以形成大家都同意的标准。

IEEE 802.11n会议已明确通过「功能需求」、「比较要件」、「使用环境」、「模拟环境」等提案规范与评比依据，而分属两阵营的领导厂商Atheros和Airgo都同意，该标准应该在18个月内达成共识，也就是最后的标准可望在2006年第二季确定。如果真如厂商预期的进度发展，那将比IEEE所设定的时程还要快上将近9个月。 IEEE的制定进度是在2005年7月投票决定第一个版本，并预计2007年3月确定最终版本公布​​。以下将介绍两大阵营的提案特色与差异：

WWiSE

WWiSE（World Wide Spectrum Efficiency）阵营是由Airgo、Bermai、Broadcom、科胜讯（Conexant）、意法半导体（ST）及德州仪器（TI）等厂商所组成。该阵营向TGn提出的共同建议案中强调五大重点：

为了让这项建议案获得更广泛的支持，WWiSE的赞助会员厂商一致同意，如果建议案获选为802.11n标准，这些公司还同意将以互惠性RAND-Z（reciprocal RAND under Zero royalty）的授权方式，把他们的关键性智慧财（IP）提供给提出要求的任何一方。也就是说，这项协议并不是专利共有（patent pool），而是一种互惠性（reciprocal）的免权利金个别授权选项。根据这项协议，WWiSE成员不会针对他们所拥有、且为实作802.11n标准所必要之专利向厂商收取802.11n授权费用，这将能降低发展商、制造商和消费者的成本。

《图一 OFDM将带宽分为多个正交子信道》

TGn Sync

TGn Sync的主要成员为Atheros、Agere、英特尔、Nokia、思科、飞利浦、Matsushita与Sony等等重量级厂商。 TGn Sync的提案目标是让802.11n可以达到最高640 Mbps的速度，而即使在普通双天线的条件下TGn Sync的新技术也能提供243Mbps的速度。

该提案还采用了自适应射频技术，以确保无线产品能依中国大陆、日本、南韩、北美、欧盟及其它各种地区的授权及未授权频谱进行扩张规划。此外，TGn Sync规范的设计也希望降低电话连上802.11n网路时的耗电情况。

为满足这些目标，TGn Sync的提案需要更大的无线频谱范围以确保和未来?品的相容。提案厂商之一的Atheros指出，在此规格下，不同的厂商能以此技术为核心，并加入一些特殊功能，进而对不同的产品及应用领域做最佳化的支援，这些产品可以包括手机、 HDTV、蓝光光碟及网路设备等等。

两大阵营提案比较

从功能特色的定位来看，可以看出由于TGn Sync的成员中有Nokia、Sony及思科等不同应用领域的大厂参与，所以在提案规格中规划具有更多的设计弹性，也就是期待让802.11 n能走出电脑的领域。

若就传输速率来做比较，在双方均为2x2天线的基本组态下，TGn Sync的速率为243Mbps，而WWiSE的速率为135Mbps，TGn Sync似乎更胜一筹；但是TGn Sync此时使用的是40MHz频宽，而WWiSE是20MHz频宽，当TGn Sync以2x2天线并使用20MHz频宽时，速率为108Mbps，反而低于WWiSE。

不过，比起当初802.11g提案时意见南辕北辙的情况，这次两大阵营提出的技术架构其实相当类似，皆采用MIMO（Mutiple Input, Multiple Output）加OFDM技术，而且均提供2x2/4x4天线和20/ 40MHz频宽等组态选择，最高可达到500Mbps以上的传输速率。因此只要双方不要太过坚持己见，标准的审核进度确实可以加快。

两大关键技术：MIMO+OFDM

在无线传输领域最受重视的当红技术，少不了MIMO及OFDM，而两者的结合更能将现有的传输效能做出重大的改善突破，因而被视为是下一代无线通讯系统中必备的两大关键技术。以下将对两项技术的优势做一介绍。

《图二 OFDM采用FFT/IFFT调变传送讯号》

OFDM技术

所谓的正交分频多工（Orthogonal Frequency Division Multiplexing；OFDM）技术其实是MCM（Multi-Carrier Modulation；多载波调制）的一种，其主要的概念是将可使用的频宽被划分为多个狭窄的频带（正交子通道），再将高速资料信号转换成并行的低速子资料流程在每个子通道上进行传输。

由于在OFDM系统中各个子通道的载波相互正交，所以它们的频谱是相互重叠的，这样一来不但减小了子载波间的相互干扰，同时又提高了频谱利用率（High bandwidth efficiency）与资料传输率（High data transmission rate）。

采用OFDM技术的好处很多，例如透过频宽的切割，OFDM系统只要提供下载资料较多子通道的方式，让下行传输有更大的频宽，就很容易地解决无线应用中常见的上下行非对称传输需求。此外，由于OFDM的传输速率与子载波的数量有关，增加子载波数目，就能够提高资料的传送速率；加上OFDM每个频带的调制方法可以不同，这也增加了系统设计上的灵活性，因此OFDM相当适合用于多用户的高灵活度、高利用率的通讯系统中，如(图一)。

在整个过程中是利用离散快速傅利叶转换（FFT）和反快速傅利叶转换（IFFT）来调变和解调变传送的讯号，如(图二)所示。由于大型积体电路技术与数位信号处理（DSP）技术日新月异，使得IFFT和FFT的处理更容易实现；而FFT/IFFT的引入，降低了OFDM实作上的复杂性。此外，OFDM不需通过很多带通滤波器（Band-pass Filter；BPF）来实现，而是直接在基频（Baseband）处理，这也是OFDM有别于其他系统的优点之一。

《图三 MIMO多天线收发架构示意图》

MIMO技术

天线的收发技术对于无线讯号的传输来说，一直是扮演着关键性的角色。 MIMO（Multiple-Input Multiple-Output；多入多出）即是一种革命性的天线技术，它能在不增加频宽的情况下大幅提高通讯系统的容量与频谱利用率。

一般来说，无线信号采用的调变结构（Modulation scheme）愈复杂，频谱使用率就会愈高；但这种作法也容易造成电路设计困难、太昂贵或收发设备过于庞大等问题。此外，由于室内的电磁环境较为复杂，多径效应、频率选择性衰减和其他干扰源的存在使得室内的高速无线高速传输比有线网路来得困难许多。

MIMO透过在发射端和接收端，分别使用多个发射天线和接收天线的方式，将原本视为有害的多径效应转变成为有利因素，而且。传统的通讯系统是单进单出SISO（Single-Input Single-Output）系统，基于发射分集和接收分集的多进单出MISO（Multiple-Input Single-Output）方式、单进多出SIMO（Single- Input Multiple-Output）方式也是MIMO的一部分。

MIMO系统在发射端和接收端均采用多天线（或阵列天线）和多通道，传输资讯流经过时空编码调制技术（Space-Time Coded Modulation）形成N个资讯子流，这N个子流由N个天线发射出去，经空间通道后由M个接收天线接收，(图三)为MIMO多天线收发架构示意图。

多天线接收机利用先进的时空编码处理，能够分开这些资料子流并进行解码，从而实现最佳的处理。这N个子流同时发送到通道，各发射信号使用同一频带，因而并未增加频宽。若各发射、接收天线间的通道回应独立，则MIMO系统可以创造多个并行的空间通道。 MIMO将多径无​​线通道与发射、接收视?一个整体进行优化，因而可实现高通讯容量和频谱利用率。

MIMO技术的最大特色是将收发讯号处理从二度空间进入三度空间，如(图四)所示，以更复杂的技术来让微波信号通讯更稳定，并提升传输率。在MIMO系统架构中，一般接收的天线会比传送的天线来的多，而理想上采用愈多天线，传输效能的改善也就愈大：从一个天线变成两个天线，可以造成在信噪比（Signal-to-noise ratio；SNR）上有10dB的改善（SNR是讯号稳定性的主要测量数值）；再加一个天线可以再增加5dB改善，也就是约四倍的额外改善。

《图四 MIMO将收发信号处理从二度空间进入三度空间》

MIMO-OFDM WLAN技术

如果没有功率和频宽的限制，适当选择各载波的频宽和采用纠错编码技术可以消除多径衰落对系统的影响，因此可以用OFDM技术实现任何传输速率。但是实际上为了提高传输速率而在WLAN传输上增加载波的数量，将会增加系统复杂度，并增大对系统频宽的需求，这对目前无论是频宽或功率都受限的WLAN系统来说都不太适合。

这个时候，引进MIMO技术能让OFDM系统在不增加频宽的情况下，倍数性的提高通讯系统的传输率和频谱利用率，因此MIMO与OFDM的结合已成为下一代WLAN传输技术的最佳选择。

这多副安排恰当的天线可提供多个空间通道，可以克服信号衰减的不良影响。输入的位元流经调变分?多个分支，每个分支都进行OFDM处理，即经过编码、交织、正交幅度调制（QAM）映射、插入导频信号、IFFT变换、加回圈字首等过程，再经天线发送到无线通道中；接收端进行与发射端相反的信​​号处理过程，例如：去除回圈字首、FFT变换、解码等等，同时进行通道估计、定​​时、同步、MIMO检测等技术，来完全恢复原来的位元流，(图五)所示为MIMO-OFDM WLAN技术架构示意图。

《图五 MIMO-OFDM WLAN技术架构示意图》

结论

根据市调研究公司In-Stat/MDR的报告指出，目前WLAN晶片市场的主要推力还是802.11g，预计到2006年时它将占全部无线连结市场的78％；不过，802.11n产品预计将自2006年开始供应市场，到了2008年就可望抢占WLAN市场的55％。

采用MIMO OFDM技术的802.11n对于无线传输率的提升相当令人期待，以美国的频谱规范为例，现在有24条运行在5GHz上的非重叠WLAN通道以及3条2.4GHz通道，假如每条通道都具有基于MIMO的108Mbps的传输率，这27条通道将可提供近3Gbps的可用频宽，比起有线传输将是有过之而无不及。

MIMO OFDM技术的实现相当复杂，大多数WLAN晶片厂商才刚开始学习这两项技术。然而，仅管802.11n标准的确定至少还得等上一年半以上的时间，但这场技术竞赛其实已在市场上展开了。

这场战火是由拥有MIMO教父的Airgo所掀起，该公司在去年8月率先推出以MIMO技术为主的所谓「Pre-N」RF晶片AGN100，并搭配MAC/基频晶片AGN103，据称可让现有的Wi-Fi传输率提升到108Mbps。日本NTT在去年12月也宣布采用MIMO方式，开发成功了传输速度达108Mbps的无线通讯系统。该系统配备两个接收天线和发射天线，频带为5.08GHz，在实体层（PHY）的参数则与IEEE802.11a等标准相同。该系统的开发者是NTT网路创新实验室。此外，Agere、Atheros、Maxim、Athena、C​​SR等公司也在日前纷纷推出具有MIMO功能的相关晶片产品。

他们迫不及待这样做的目的，当然是希望争取进入市场的时间差，以赚取更高的产品价格，或赢得市场对其技术实力的肯定。不过，Wi-Fi联盟也在去年10月对此一情况提出严正的声明，为确保Wi-Fi使用者的品牌信任度，Wi-Fi 联盟强烈建议不要在任何通过Wi-Fi认证的产品上，使用「IEEE 802.11n」一词，以避免造成客户的混淆。

不仅如此，该联盟还很难得以重话指出，若任何产品被发现可能影响与其他Wi-Fi认证产品的互通性，则Wi-Fi联盟将撤销任何声称拥有IEEE 802.11n功能的产品，废止其Wi-Fi认证。据称此项决定的目的在于实行2004年7月19日所发布的Wi-Fi联盟功能延伸政策。

不过，此声明或许能产生一时的吓阻效果，但当愈来愈多的厂商开始偷跑时，将会引发市场上的连锁反应。特别是一些新兴的公司，如Airgo，并没有太大的既有认证上的束缚，如何在新一代的技术市场上争得先机是第一考量，是否能合乎标准以后再说。在此情况下，这些现今市场上的大厂被逼急了，也得将压箱的技术提早曝光。因此，在802.11n正式颁布前，基于MIMO的准技术超过200Mbps将不会是很令人意外的事。

延 伸 阅 读

截至目前为止，率先推出MIMO 相关技术晶片产品的Airgo 已售出超过100 万套； Athena 与WLAN 晶片设计大厂Atheros 也都在近期推出相关技术​​产品， MIMO 这个未来802.11n 中相当重要的一个技术，不仅增加了资料传输速度，也大幅扩增了传输覆盖的范围。相关介绍请见「2005年WLAN MIMO产品能否占有一席之地？」一文。 随着无线通讯日趋流行，香港研究人员忙于探索的一个领域，就是智慧型天线的应用。在香港科技大学（科大），有两项研究计划探讨如何最佳化多入多出（ MIMO ）技术，提高其表现而无须增加无线电频谱或电力。你可在「新天线设计降低体积与辐射量」一文中得到进一步的介绍。 产业研究机构 Forward Concept 预测至 2006 年内含 Wi-Fi 的装置将可达到 1 亿 6 千万台。 Globalpress Connection Inc. 在美国矽谷举办的亚洲电子工程媒体联合会中， 各家厂商除了 PC 相关应用带动的联网需求外，皆看好 Wi-Fi 手机、 VOIP 及各种嵌入式系统的联网应用。与会厂商皆致力研发新技术来提升现有 802.11a/ b/ /g 晶片的效能，并积极投入 802.11n 技术的卡位战，即使这项新的 IEEE 标准，还需一段时间才可能拍板定案。在「WLAN大厂争相推出延伸技术卡位802.11n市场」一文为你做了相关的评析。

相关组织网站	Airgo公司网站 Atheros公司网站 IEEE 802.11工作小组网站