智慧型手機已遍布全球。分析師預估，2019年智慧型手機用戶將達到五十六億人。儘管智慧型手機已有許多創新特性與功能，消費者仍不滿足，他們想要更快的傳輸速度，以更順暢地下載龐大資料量的應用程式和串流影片，而為了滿足消費者渴望，802.11ac技術便應運而生。
也多虧802.11ac技術，許多2年前被認為不可能的行動網路功能終於得以實現。此技術能以相當於乙太網路速率的傳輸速度，將多媒體串流從手機傳送到數位電視、快速同步資料與媒體內容，並降低訊號衰減和連線遺失率，同時擴大傳輸範圍，提供更愉悅的無線區域網路(Wi-Fi)使用體驗。
此外，802.11ac技術還能降低大量資料傳輸時的整體耗電量，進而延長電池續航力。簡單地說，其重新定義了智慧型手機的應用，並將智慧型手機變成可攜式的強大多媒體中心。
雖然這些新功能讓802.11ac的作業更具挑戰性，但這和以往創新技術(例如802.11n雙頻技術)在發展過程中所面臨的挑戰差不多，最大的困難在於如何在相同尺寸的解決方案中提供所有新功能，而不影響電池壽命。現在，這個挑戰在智慧型手機市場已逐漸有了答案。
傳輸率大突破 2×2 MIMO技術廣受青睞
採用單一天線，即1×1單輸入與輸出(SISO)解決方案的802.11ac Wi-Fi技術一推出便獲得熱烈迴響，不到1年就獲得十幾家智慧型手機廠商的採用，而該解決方案的成功亦促使智慧型手機設計迅速晉升至2×2多重輸入與輸出(MIMO)傳輸技術。
相較於以智慧型手機為主的SISO Wi-Fi裝置，2×2 MIMO透過兩個天線同時傳輸與接收兩筆資料，不僅使傳輸率加倍，更大幅縮短下載時間。MIMO使用最大比率結合(Maximal Ratio Combining, MRC)來結合兩筆資料，以擴大傳輸距離，即使距離變長，也不會影響傳輸率，而使用二個Wi-Fi天線的好處是，不管使用者如何持手機，裝置都能動態選擇訊號衰減最低的天線，以維持高傳輸率。
藉由802.11ac 2×2 MIMO技術，智慧型手機的連線技術就能與筆記型電腦和平板電腦並駕齊驅，這是以往技術都無法達成的目標。此外，802.11ac 2×2 MIMO的峰值傳輸速率是SISO解決方案的兩倍，因此能讓使用者更順暢地下載龐大資料量的應用程式和串流影片。
該連線技術可提供80MHz的通道頻寬(802.11n僅提供20/40MHz通道頻寬)，且支援更高階的256-QAM調變模式(802.11n僅支援64-QAM)，讓智慧型手機的最大傳輸率突破600Mbit/s，比1×1 802.11n解決方案高五倍。值得注意的是，802.11ac 2×2 MIMO的耗電量甚至不到802.11n的一半，也就是說，在相同配置環境中傳送相同資料量時，802.11ac比802.11n更省電，因此裝置可獲得更長的電池續航力。
802.11ac 2×2 MIMO解決方案還能大幅改善網路效能。除了利用低密度奇偶檢查碼(Low-Density Parity Check Codes, LDPC)，讓Wi-Fi接收敏感度提升2dB(透過改良版的數位編碼機制)，並提高對衰減的抵禦力外，MIMO還使用波束成形技術來提高Wi-Fi效能，讓使用者在人群往來的公共空間也能快速運算龐大的資料量。
不僅如此，這項新技術更讓手機使用開放頻譜。目前大部分智慧型手機僅支援2.4GHz Wi-Fi頻段，但802.11ac使用5GHz頻段，不僅頻譜量多十倍，也較不容易受干擾。因為轉移到5GHz頻段後，就不用與使用2.4GHz頻段的技術(例如藍牙)爭奪通道了。
克服天線設計挑戰 2×2 MIMO SoC出擊
不過，在智慧型手機中採用2×2 MIMO技術的最大挑戰莫過於天線設計，特別是如何適當地隔離天線，避免受手機內部其他射頻元件干擾。由於蜂巢式射頻與全球衛星定位系統(GPS)射頻模組需要使用多支天線，因此很難在有限的空間內安裝第二支Wi-Fi天線，同時又要確保每組天線彼此隔離，避免互相干擾。
在這種情況下，如何縮小Wi-Fi晶片體積，使其所占空間和現有單天線解決方案差不多，就成了2×2 MIMO解決方案普及的關鍵。
目前智慧型手機使用的802.11ac Wi-Fi 2×2 MIMO系統單晶片(SoC)就是克服挑戰的關鍵之一。此解決方案可提高25%的功率，提供比1×1 SISO解決方案高一倍的傳輸率，並讓無線網路覆蓋率增加30%，同時減輕設計複雜度。透過專有技術改良晶片射頻設計，例如使用內部功率放大器，2×2 MIMO晶片就能安裝於現有單晶片解決方案中。
由於智慧型手機內通常不會只有802.11ac 2×2 MIMO技術，因此需要共存架構。這時，2×2 MIMO晶片又派上用場了，因為它能讓802.11ac 2×2 MIMO技術與藍牙在隔離度大於10dB下同時作業。 802.11ac 2×2 MIMO的推出比以往的Wi-Fi技術更順利，而且發展更迅速。從2013年第一款802.11ac SISO手機問世，現在市面上已有許多使用802.11ac 2×2 MIMO解決方案的高階智慧型手機，而且效能遠勝802.11n與802.11ac SISO解決方案。
上述這些特性不僅改變了消費者對使用性的期望，更讓管理者透過Wi-Fi卸載能力，有效管理網路作業，甚至改變未來智慧型手機應用的模式。
(本文作者為博通無線產品行銷副總裁)
資料來源:新通訊
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