Wi-Fi MIMO 802.11n的優(yōu)勢和面臨的挑戰

發(fā)布時(shí)間:2014-7-31 17:27    發(fā)布者:wangjiamin
關(guān)鍵詞: WiFi
    多年來(lái),多徑接收是一項避免使用或者用來(lái)作補償使用的技術(shù),這是因為當電磁波以直接或間接路徑到達接收天線(xiàn)時(shí),它們相位不同,并且會(huì )互相干擾。在模擬電視時(shí)代,多徑信號會(huì )產(chǎn)生圖像重影;同時(shí)無(wú)線(xiàn)電信號也會(huì )受到信號衰落和信噪比變化的影響。
  然而,在不增加信號帶寬的前提下,依靠多徑技術(shù)來(lái)提高數據流量在實(shí)際應用中確是一種可行的方案——路徑越多,流量越大,被稱(chēng)之為多進(jìn)/多出,或者 MIMO?梢赃@樣理解:在相同的頻帶上,利用獨立的多個(gè)發(fā)射機和多個(gè)天線(xiàn)同時(shí)發(fā)送不同的數據流。在接收端,利用多個(gè)接收天線(xiàn)接收多個(gè)通過(guò)直接或間接路徑過(guò)來(lái)的復合信號。然后,采用先進(jìn)的數字信號處理(DSP)技術(shù),解調出不同的數據流上的數據(圖1)。
  
  理論上,如果數據以80Mbps的流量進(jìn)入MIMO系統,它可以被分為兩個(gè)40Mbps的數據流,或者4個(gè)20Mbps的數據流,這2個(gè)或者4個(gè)數據流通過(guò)MIMO以較低的速度并行地發(fā)送,然后在接收端DSP解碼后進(jìn)行復合。因而,這看起來(lái)就像是一個(gè)80Mbps的數據流在一個(gè)帶寬僅適合傳輸 20Mbps或者40Mbps的信道中被傳輸。換句話(huà)說(shuō),我們在同一信道傳輸了更多的比特數。事實(shí)上,我們并沒(méi)有傳輸翻番或者翻兩番的數據流量,這確實(shí)增加了信道的利用率。
  不勞而獲?
  更高的信道利用率不是平白無(wú)故的得來(lái)的,我們付出的代價(jià)是增加了復雜的MIMO設備,必須使用多個(gè)發(fā)射機,接收機和天線(xiàn)。此外,為了解碼接收到的多徑信號所組成的復合信號我們需增加DSP的功能。
  但是 ,此項技術(shù)不只是簡(jiǎn)單的增加發(fā)射機,接收機和天線(xiàn)。因為每增加一個(gè),相互之間的潛在干擾就會(huì )增加。例如:當兩個(gè)或者多個(gè)發(fā)射機同時(shí)發(fā)送數據時(shí)很可能會(huì )產(chǎn)生一定的串擾,除非它們有很好的隔離度。同樣,多個(gè)接收機也很有可能會(huì )產(chǎn)生本振信號相互泄漏,除非它們之間隔離得非常好。
  因此,電路板的布局變得非常重要,不僅要減少相互之間的干擾,還要盡量避免群時(shí)延,相位不平衡等問(wèn)題,同時(shí),器件選型也變得更加復雜,因為我們必須保證發(fā)現并排除所有能引起干擾的可能。這樣的話(huà)就必須投入大量時(shí)間去驗證,勢必會(huì )增加總的開(kāi)發(fā)成本。
  Wi-Fi MIMO-802.11n 草案2.0
  迄今為止,Wi-Fi MIMO 還沒(méi)有得到802.11n標準的認可。因此,現有的大多數Wi-Fi MIMO設備被冠以“草案n認證”,這表明它們符合802.11n草案的規范(雖然期間還有其他過(guò)渡型草案,但是認證還是基于草案2.0的)。最終認可時(shí)間預計會(huì )在2009年。然而,最終認可的標準和草案2.0相比應該不會(huì )有太大的出入,因此一些公司已經(jīng)提供“草案n”的產(chǎn)品。
  到目前為止,在與802.11a,b和 g的兼容性方面,還沒(méi)有出現多大的問(wèn)題;由于最初的一系列產(chǎn)品是針對消費者而非企業(yè)用戶(hù),而消費者對標準認可基本不關(guān)心,他們更希望的是Wi-Fi的覆蓋范圍和傳輸速度的改善。目前為止,這對企業(yè)來(lái)說(shuō),還是有相當風(fēng)險的。
  IEEE 802.11a和g在空中的額定速率是54Mbps,在實(shí)際使用中的速率是25Mbps(如:在MAC服務(wù)接入點(diǎn)的實(shí)際速率)。802.11n在空氣中的額定傳輸速率是200Mbps,實(shí)際上大約可以達到100Mbps。4倍速率提升的預期,足以讓基于802.11n標準的無(wú)線(xiàn)連接能夠輕松應付各類(lèi)應用,對邊緣服務(wù)來(lái)說(shuō),最好情況下能以802.11a和g來(lái)傳輸(如:視頻流)。
  開(kāi)發(fā)測試的挑戰
  如前所述,開(kāi)發(fā)802.11n設備不是簡(jiǎn)單的復制發(fā)射機,接收機和天線(xiàn)。每增加一個(gè)發(fā)射機/接收機,它們相互之間的干擾就會(huì )增加。這意味著(zhù),開(kāi)發(fā)測試必須能夠識別在哪些地方,干擾會(huì )導致信號與802.11n標準相悖。
  
  例如,如果一個(gè)天線(xiàn)發(fā)射的信號耦合到另一個(gè)發(fā)射機的輸入端,這將使第二個(gè)發(fā)射機的發(fā)射信號惡化(圖2)。
  


  同樣,如果相互干擾存在于接收機之間,也將使接收信號惡化(圖3)。
  如果在其它的發(fā)射機和接收機都關(guān)閉的情況下,對發(fā)射機和接收機進(jìn)行單獨測試,不可能得到實(shí)際的兼容性能。為了測量實(shí)際的兼容性能,一個(gè)Wi-Fi MIMO設備需要為每個(gè)發(fā)射機配備單獨的VSA(例如:一個(gè)NxN測試方案——圖4)。
  
  同樣,測試多個(gè)接收機也需要有獨立的信號源同時(shí)發(fā)送不同的數據包,這是一種價(jià)格昂貴的測試方案。

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rinllow6 發(fā)表于 2014-8-1 12:22:59
謝謝。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。!
wangjiamin 發(fā)表于 2014-8-1 14:28:52
rinllow6 發(fā)表于 2014-8-1 12:22
謝謝。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。!

lidezhen2 發(fā)表于 2014-8-5 07:29:31
Wi-Fi MIMO 802.11n的優(yōu)勢和面臨的挑戰
xie xie
wangjiamin 發(fā)表于 2014-8-5 11:27:58
lidezhen2 發(fā)表于 2014-8-5 07:29
Wi-Fi MIMO 802.11n的優(yōu)勢和面臨的挑戰
xie xie

wyxzhd 發(fā)表于 2014-8-6 06:32:31
謝謝分享
chenxuewen 發(fā)表于 2019-6-20 08:32:32
看看
trimine 發(fā)表于 2019-7-14 22:24:22
謝謝分享!
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