802.11n标准的技术特点及其设计挑战

[专题]802.11n标准即将正式发布

所以理论归理论，实际可以支持多少个用户还要具体情况具体分析。

对此CSR 的Richard Edgar先生就给出了非常具体的分析，他表示：“如果用户仅仅是连接到AP而已，并不传输和接收数据，那么一个典型的AP可以支持100个用户与其连接。”针对第二种情况，他表示：“如果是一个激活的用户，需要进行数据的收发，那么一个典型的AP最多只能支持25个这样的用户。”他总结道：“对一个AP可以支持多少个用户这个问题，关键不在于传输速度，而在于要有足够的时间在没有时间溢出的条件下接受和发送信息包。”

如何解决在单一设备中集成蓝牙、WiFi的EMI问题

谈到该问题，Intel的专家表示：“在传统的笔记本系统设计中，1个或2个天线被用于802.11a/b/g。在802.11b/g/n笔记本系统设计中，需要最多3个天线，这对于RF工程师和机械工程师来说，都是个挑战。为此英特尔为笔记本设计者提供设计指南以达到高性能，包括天线布置、天线共存和减轻噪音设计工具。”

由此可见仅仅在笔记本电脑中部署802.11b/g/n系统就将产生EMI方面的挑战，而要在体积更小的2.5G或3G手机中部署802.11n甚至集成蓝牙、WiFi和FM功能，带来的EMI挑战显然要更大。

就此CSR的Richard Edgar表示：“要解决EMI问题，设计时必须确保为集成进手机每一种无线方式在收发两端都进行恰当的滤波。但这还不够，对于802.11n来说，在EMI方面还会带来哪些更多的挑战目前还不确定。”由此可见，对EMI问题的关注，将会伴随802.11n标准发展的整个过程。

谈到如何解决在手机中集成蓝牙、WiFi功能时的EMI问题，Broadcom的Kevin Mukai先生表示：“业界的趋势正在向更小、集成度更高的器件上转移，Broadcom已经可以在单芯片(不仅仅是模块)上集成多种无线功能。Broadcom专注于高度集成的硅技术、共存算法和射频设计经验，已经可以在设计中减轻EMI/EMC并实现这样高度集成的设计。最近的例子是Broadcom推出了BCM4325解决方案，其在单芯片上集成了蓝牙、WiFi和FM功能。”

而Broadcom 的CEO Scott McGregor先生在接受《电子系统设计》主编Jake Chen的专访中提到：“ FM无线电与Wi-Fi和蓝牙的协同工作是整个业界(不管是半导体供应商还是系统设计师)解决起来都感到非常棘手的问题。因为FM无线电对噪音非常敏感。好消息是，博通已经成功地解决了这个问题，并首先在65nm节点上成功地将Wi-Fi与蓝牙和FM无线电集成在同一个芯片上，从而在成本、尺寸、可靠性和功耗诸方面都为业界确立了一个新基准。（该专访请见“博通一路攻城略地的技术底气到底在哪里？”一文）

从以上来自Broadcom的信息中可知，在手机中集成如此多的无线功能确实对EMI提出了很高的要求，但也不是“不可完成的任务”，至少Broadcom已经具备了提供如此高集成度芯片的能力。

而TI也于2007 年 2 月推出了业界首款集成802.11n、蓝牙 2.1与FM的单芯片，可见TI也找到了在该情况下克服EMI问题的办法。

TI的黄凯先生表示：“支援蜂窝技术的 RF 解决方案需要认真设计，才能避免干扰问题。TI 的解决方案是专为手机而设计的。为了与蓝牙实现协作，解决方案必须在协议上解决共存问题，因为蓝牙和WiFi使用的频带是彼此叠加的。”

无法回避的功耗问题

当我们面对通过电池供电的手机等便携设备时，功耗是一个无法回避的问题。任何功能如果对设备的使用时间带来过大的伤害，都将成为镜花水月的摆设而不可能获得真正的流行，802.11n也不例外。

半导体厂商对此有更深刻的体会和认识，SiGe的John Brewer在谈到在下一代多功能的多媒体数码设备中集成802.11n的最大的设计挑战时就提到：“我们相信在多功能的多媒体设备中集成802.11n，对电池寿命的影响将是其最大挑战。802.11n会比802.11 b/g更费电，11n使用两个频段，可以提供高速数据连接。这样做的结果就是它将大量的消耗手持移动设备的电量。802.11 b/g已经对手机的电池寿命有很大影响。笔记本电脑有较大容量的电池来支持802.11n。电视、机顶盒、台式机和海量存储器都可以外接市电，因此功耗问题对他们影响不大。因此我们相信802.11n进入移动手持设备的进程将会有所延迟，直到功耗能被显著的降低为止。”

尽管形势很严峻但作为领先的射频期间供应商，SiGe并不悲观，John Brewer表示：“在802.11n系统中射频功放消耗了相当一部分的电池能量。使用MIMO技术意味着802.11n需要至少两到三个射频功放。作为领先的802.11n射频功放供应商之一，SiGe致力于减少802.11n功放的功耗。因此该技术在不远的将来将适用于移动设备。”

同样TI在谈到自己的解决方案的优势时也强调了功耗问题，黄凯表示：“TI 解决方案专为手机而设计，从尺寸、功耗、成本等方面均进行了精心优化，非常适合手机要求。”

甚至对于笔记本应用，Intel也强调了功耗问题。Intel的专家表示：“英特尔下一代Wireless-N硬件提供较上几代和竞争对手产品显著的功耗提升，最终可延长60分钟的电池续航时间。”

802.11n方案

谈到有哪些公司在提供802.11n解决方案，SiGe的John Brewer表示：“所有领先的WLAN解决方案供应商，比如Broadcom、 Atheros和Intel都可以为目前的计算市场提供802.11n解决方案。另外Qualcomm(其Airgo子公司)和Metalink(以色列)公司能够提供为家庭联网市场提供802.11n解决方案。其期待Broadcom和 Atheros能够提供在２００８年初提供适合于802.11n的视频分配解决方案。在射频功放领域，SiGe 和Skyworks还有Anadigics是802.11n.射频功放的主要供应商。”

谈到自己公司的射频解决方案，John Brewer表示：“无论在2.5 GHz 还是 5 GHz 频段，还是在今天市场上任意的802.11n设备中，.SiGe的 802.11n射频功放都具有最高的效率（低电池能量消耗）。”

TI则推出了支持 IEEE 802.11n 草案标准并集成WiFi、蓝牙与FM技术的WiLink 6.0器件。TI的黄凯先生特别强调：“该器件是专门针对手机设计的，因此在功耗等方面都有专门的优化。并且TI还进一步从软硬件两个方面都对其进行了优化，其采用65nm工艺制造，是低成本、低功耗的小体积单芯片。”

Broadcom可提供集成WiFi、蓝牙与FM的解决方案BCM4325。在谈到Broadcom解决方案的特性时，Kevin Mukai先生强调：“随着越来越多的器件进入数字家庭，我们的802.11n解决方案将扮演可以将各种产品连接起来的背板的角色。”他还表示：“Broadcom在蓝牙、蜂窝技术、宽带以及机顶盒领域都拥有领先的技术，借助于各种技术之间的杠杆作用，Broadcom可以实现新的消费电子设备平台，该平台可以提供最佳的无线性能、低功耗以及较小的外形等特性。”