对于消费者来说，如果他们有其他方式可以轻松迅速地复制数字内容，他们肯定不会在家里布线建立一个以太网或局域网来传送数字内容。然而，随着无线技术的迅猛发展，部署快、安装成本低、配置灵活以及无线网络的其他优势已经被人们广泛接受了。

然而，基于IEEE 802.11a/b/g标准的家庭网络是否能够在家庭环境中分送高质量的（尤其是HD）视频？这样的疑问一直都存在。多径干扰、有限的数据带宽以及使用相同频段的其他设备的干扰也是让人担心的主要原因。

而正在开发的IEEE 802.11n 标准将会改变这一切。基于不断演进标准的原型系统清楚地表明，数据吞吐量、频段可用性、抗多径干扰以及HD视频所要求的质量都完全可以在802.11n Wi-Fi网络中实现。

在德国柏林的IFA 2006展会上，恩智浦半导体（NXP Semiconductors）通过基于802.11n标准的演示产品介绍其“连接生活”的概念。在那里，多房间PVR、DMA/PC服务器和音频集线器都是采用无线连接，以便将现场节目和录制的HD内容从其中任意一台设备传输到若干数字电视和便携式媒体播放器。“连接生活”是恩智浦提出的一个概念，即将若干服务器设备（如多房间PVR以及移动和汽车设备）轻松连接，使用户能够在家里和路途中随时随地访问存储或现场接收的信息、娱乐和服务内容。

系统考量

如上所述，由于现有的802.11 a/b/g无线网络标准对消费电子应用有太多限制，因此需要IEEE 802.11n标准来补充和升级。此外，过去这些标准所适用的PC到PC应用往往没有非常高的数据传输率要求，对间歇干扰有很高的容忍度。 例如，尽管802.11g理论上的最大数据传输率为54 Mb/s，但实际上很难达到20 Mb/s。在信号必须穿过墙体的家庭环境中，数据传输率大幅降低，远远达不到要求。

即使有些基于专利技术的系统能提供超过100 Mb/s的速度，但这些系统会迫使消费者购买采用同样技术生产的设备，互操作性问题又是个障碍。

技术方面的其他变化，也对联网家庭的网络技术需求产生深远影响。尽管编解码技术的进步（如MPEG4、H.264和WMV9）在降低传输特定流所需的带宽，但其他一些发展趋势却在增加这种需求。整个家庭网络与现有的数据流量都必须支持HD、网络音频设备进一步渗透和VoIP的趋势。

高度的技术集成已经势在必行，而集成商需要更多地了解电视、机顶盒及蜂窝电话等设备以及联网家庭标准，如通用PnP (UPnP)和数字生活网络联盟(DLNA)，还需要了解无线网络。联网视频、音频与联网计算机是完全不同的，总体的系统技术是成功的关键。
正是针对这种情况，802.11n技术将有助于无线联网家庭的梦想往前迈出重要的一步，供应商也必须努力去实现这一远景。

MIMO 技术

其他无线技术对802.11n技术拥有的出色性能做出了很大贡献和铺垫，802.11n最核心技术是天线分集，也称为MIMO（多入多出天线）。

图1所示为天线分集的简单实例。左边天线的传输信号被右边三根天线接收。（事实上，MIMO系统中通常有多根传输天线。）每根接收天线的信号都经过相位和振幅调整，然后综合成一个效果最佳的输出信号。

图1 多根天线产生更强健的输出信号（略）

在多径环境中，尤其是可能会不时移动接收设备（如机顶盒）的家庭环境中，MIMO要能够挑选不同的多径信号并将其综合成一个强大的数据流，利用多径来增强稳健性和性能，这非常重要。

图1显示了1:3 MIMO配置。但理论上任何数量的传输和接收天线都是可行的。需要注意的是，所有天线都是以相同频率传输和接收。因此，解除多径信号的相关性，将其综合成一个强健的输出信号需要进行大量计算，配置通常涉及相对较少的天线(如2:2和2:3)。
天线分集的目标是使每根天线的衰减独立于其他天线，最大限度地降低所有信号同时衰减的可能性。实现独立衰减有三种方法：

1.天线之间相距足够远。通常情况下，如果散射环境产生的信号来自不同方向，则四分之一波长的间距足以实现独立衰减。

2 .将天线朝向不同的方向，或者天线使用不同的散射模式。独立衰减的原因是每根天线都有不同的信号路径。

3.使用不同的偏振方法。

可以混合使用不同的空间距离、散射模式和偏振方法。实际天线数量受限于每根天线所需的RF电路的成本、复杂性及功率。

MIMO产生非常出色的效果：2:2配置可实现常规单发射器、单接收器系统两倍的物理层(PHY)数据传输率，还增强了稳健性。数据传输率翻倍的同时，接收敏感度通常也提高8 dB。

采用哪个频带工作：2 .4GHz还是5GHz？

从整个系统的角度来看联网家庭，在802.11n规范中采用5GHz频带而不是更加流行的2.4GHz频带，至少有两个方面的原因。

最重要的原因是2.4GHz频带已经负担过重。如果将世界上所有的蓝牙、无绳电话和现有802.11 a/b/g/设备计算在内，很可能超过10亿部设备在使用这个频带，而且大部分是移动应用。这种干扰对于以数据为中心的应用是可以容忍的，因为用户很少关心正在加载的网页比正常加载的时间长，但在视频应用中，这将导致明显的画面干扰，这是无法接受的。

而另一方面，5GHz频带的利用率相对较低。主要原因是，设计能够符合消费者价位的5GHz设备比较困难。因此，大约只有5000万设备在5GHz频带上运行，其中大部分是在日本使用的802.11a设备。

因此，拥有联网家庭的消费类设备技术专长的公司，需要一个802.11n领域强有力的合作伙伴，能够设计对5GHz频带进行优化的解决方案。

5GHz频带的另一个优势就是有更多的频段可用，有利于抗干扰。802.11n实现的部分性能改进是通道绑定。

根据Shannon的容量定律，通信系统的理论数据容量极限随可用带宽呈线性增长。这意味着，增加数据传输率最简单的方法是增加其运行带宽，即所谓的通道绑定。

通道绑定

对于无线LAN系统，通过将两个邻近的20 MHz通道绑定成一个40 MHz通道来实现带宽增长。带宽增长实际上超过两倍，因为同时还去除了两个绑定通道之间的安全频带。
图2显示通道绑定的效果。

图2 通道绑定增强天线分集的性能（略）

2.4GHz频带的问题是只有三个非重叠20 MHz频带，因此通道绑定产生的问题最多。另一方面，在大多数国家，5GHz频带有10到20个非重叠通道，因此能够充分利用通道绑定来实现图2的效果。

对于计算机到计算机网络的设计人员而言，通道绑定和频带可用性可能无法证明增加设计时间和成本进行5 GHz无线电设计是合理的。但对于联网家庭领域的设计人员而言，这种权衡取舍大不相同。使用5GHz频带和通道绑定不是开发802.11n标准的必要条件，但可以作为选项包括在内。

前向纠错

前向纠错是视频传输的另一项关键技术。以前的IEEE 802.11版本（即a/b/g）面向PC到PC通信，都使用卷积码进行错误检测，而错误检测源于更早期的IEEE标准。
但802.11n提供另一种选择：低密度奇偶校验码(LDPC)可以提供比卷积码大约高3 dB的编码增益。此外，LDPC的编码优势在同时要求低分组差错率(PER)和高数据传输率时最为显著，而这正是要求苛刻的视频分发等应用的条件。

但LDPC并不是一项新技术。其已获得验证并为DVB-S2卫星广播和10千兆铜缆以太网标准所采用。

LDPC代码是由非常稀疏的奇偶校验矩阵指定的线性分组码。增加的代码增益可用于扩展相同数据传输率的范围。例如，3 dB LDPC代码增益最多可转换增加30%的范围。还可以用于增加吞吐量，或者增加稳健性或抗干扰性。

前 向纠错(FEC)是另一个例子，即系统A/V专业技术会得出与PC技术不同的结论。FEC最好在芯片级上实现，大多数芯片组供应商好像都没有进行LDPC布线。Metalink的WLANPlus就是使用LDPC而不是传统卷积码获得优势的产品之一。

图3显示使用Metalink的WLANPlus芯片组实现2 x 3 MIMO系统的模拟结果，包括通道绑定和使用ETSI通道A模型的效果，每个天线的输出功率为13 dBm，LDPC和非LDPC操作模式之间的SNR相差3dB。

图3 LDPC前向纠错的优势（略）

LDPC代码增益的价值是能够以更低的SNR实现更高的吞吐量。该SNR增益可转化为降低RF成本、增加传输率或如上所述增加范围。

服务质量

视频、游戏和类似的数据类型无法容忍带宽波动，这给现有802.11协议带来了问题，因为他们将分布式协调功能(DCF)访问方法用于无线媒介。不幸的是，计算机传输也选择了DCF。同样，它允许每台设备对该媒介具有同等访问权。从视频系统技术的角度来看，DCF提供的公平访问权必然不足。但这仍将是一个选择，一些芯片制 造商会实施这种选择。

设置QoS一直是热议的话题。IEEE 802.11e标准提供两种选择：增强分布式通道访问(EDCA)和混合协调功能控制通道访问(HCCA)。但在2006年5月，Wi-Fi联盟董事会中止其HCCA工作小组，使WMM (EDCA)成为唯一的QoS方案，正在准备认证计划。

EDCA 有四个优先级，也就是所谓的访问分类(AC)：语音、视频、尽力传送服务和背景。每个AC的EDCA参数设置通过设置单个帧内空间、竞争窗口和其他参数来定义优先级。通过侦听媒介来确定所需的传输时间，类似于DCF定义的原理。

但与DCF不同的是，各种AC的最长后退时间有所不同。优先级越高的AC其最长后退时间越短，使优先级较高的AC能够比优先级较低的AC更频繁地访问无线媒介。

设备访问无限媒介后，可以继续传输以获得特定的传输机会(TXOP)。共享相同AC的应用程序或数据包具有相同的最长后退时间。这使其具有同样的机会访问无线媒介。EDCA非常易于实现，但无法保证等待时间、抖动或带宽，也无法处理几个具有相同优先级的应用程序。组合方法基于EDCA，并增加了准入控制。

准入控制防止其他流量削弱具有相同优先级的准入流量。可以确保在系统资源不足以支持两个高优先级的服务时，增加的高优先级服务不会降低现有的相同优先级服务的性能。

例如，尽管EDCA确保视频服务比数据服务有更高的优先级，但尝试提供另外的视频流可能会导致两个视频流崩溃。准入控制会评估系统资源，只有确定资源充足时才会允许使用另外的视频流。

接入点必需配置EDCA准入控制，工作站则可根据需要选择。接入点可要求工作站支持准入控制，如果希望使用一个访问类别，则明确请求访问权限。

在通常情况下，工作站指定其数据流要求（数据传输率、延迟界限、分组大小及其他），并请求接入点核准。接入点根据当前发出的请求来计算现有负载。根据当前情况，接入点可接受或拒绝新请求。

如果请求被拒绝，将不允许工作站内的高优先级访问类别使用高优先级访问参数，而必须使用较低的优先级参数。

EDCA加上准入控制网络采用与传统网络完全相同的原理，并且它使用相同的分布式架构来决定是否为工作站留下传输时间。

EDCA加上准入控制利用了EDCA相当简单的实现方式，但也利用了准入控制的优势(最初包括在最近废止的HCCA中)。 因此，现在EDCA加上准入控制是实施QoS的最佳选择。

IEEE 802.11n的演进

IEEE最近将802.11n的最终预定批准日期推迟到2008年。（以前是在2007年下半年。）虽然该标准在不断改进，但大多数专家认为准802.11n解决方案的互操作性还要改善。事实上，Wi-Fi联盟已表明将在2007年开始认证802.11n产品。这很正常，因为标准已得到广泛使用。此外，标准化组织和行业协会（如Wi-Fi联盟）关注的问题有所不同。行业组织希望尽快将产品推向市场，可以随着标准的演进，逐步完成认证。

设计工程师考虑的另一个重要问题是新802.11n产品的集成程度。对此，最好是看看过去的性能。

现在大多数无线解决方案都以模块形式提供，因为其主要面向笔记本电脑和路由器。短期来看，802.11n解决方案将会延续这种情况。长期来看，何时将整个802.11n解决方案与用户硅片集成在一起，将取决于标准的稳定性以及接受程度。换句话说，当标准稳定下来不再需要修改时，就值得考虑进一步集成解决方案。

过去的性能也可以为符合新无线标准的芯片组的定价提供很好的参考。如果802.11n的定价趋势与802.11g相同，那么其价格将在两年内从推出时的大约20美元降到10美元以下。一旦802.11g降到10美元以下，市场才在产量上真正起步，从准标准产品的早期试用进入大众市场。

结论

尽管802.11n标准可能是原先802.11的演化发展，但实际上二者并不是连续的。原先的变化形式是从PC到PC链接的角度创建的，而通过选择802.11n标准中适当的选项，就能够在联网家庭中进行视频传输。

这意味着，成功的实施不仅取决于连接技术，而且还取决于消费类电子技术。由于这代表PC世界与消费电子世界的“芯片级”融合，因此最佳解决方案将来自于广泛的合作。恩智浦半导体和Metalink在联网家庭方面有相同的远景，因此自然会彼此合作，并与其他具有相同“连接生活”远景的公司合作，使消费者能够在家庭和路途中随时随地访问各种来源的数字信息、娱乐和服务等内容。