Wi-Fi MIMO 802.11n的优势和面临的挑战

2014年07月31日 17:27
    多年来,多径接收是一项避免使用或者用来作补偿使用的技术,这是因为当电磁波以直接或间接路径到达接收天线时,它们相位不同,并且会互相干扰。在模拟电视时代,多径信号会产生图像重影;同时无线电信号也会受到信号衰落和信噪比变化的影响。  然而,在不增加信号带宽的前提下,依靠多径技术来提高数据流量在实际应用中确是一种可行的方案——路径越多,流量越大,被称之为多进/多出,或者 MIMO。可以这样理解:在相同的频带上,利用独立的多个发射机和多个天线同时发送不同的数据流。在接收端,利用多个接收天线接收多个通过直接或间接路径过来的复合信号。然后,采用先进的数字信号处理(DSP)技术,解调出不同的数据流上的数据(图1)。    理论上,如果数据以80Mbps的流量进入MIMO系统,它可以被分为两个40Mbps的数据流,或者4个20Mbps的数据流,这2个或者4个数据流通过MIMO以较低的速度并行地发送,然后在接收端DSP解码后进行复合。因而,这看起来就像是一个80Mbps的数据流在一个带宽仅适合传输 20Mbps或者40Mbps的信道中被传输。换句话说,我们在同一信道传输了更多的比特数。事实上,我们并没有传输翻番或者翻两番的数据流量,这确实增加了信道的利用率。  不劳而获?  更高的信道利用率不是平白无故的得来的,我们付出的代价是增加了复杂的MIMO设备,必须使用多个发射机,接收机和天线。此外,为了解码接收到的多径信号所组成的复合信号我们需增加DSP的功能。  但是 ,此项技术不只是简单的增加发射机,接收机和天线。因为每增加一个,相互之间的潜在干扰就会增加。例如:当两个或者多个发射机同时发送数据时很可能会产生一定的串扰,除非它们有很好的隔离度。同样,多个接收机也很有可能会产生本振信号相互泄漏,除非它们之间隔离得非常好。  因此,电路板的布局变得非常重要,不仅要减少相互之间的干扰,还要尽量避免群时延,相位不平衡等问题,同时,器件选型也变得更加复杂,因为我们必须保证发现并排除所有能引起干扰的可能。这样的话就必须投入大量时间去验证,势必会增加总的开发成本。  Wi-Fi MIMO-802.11n 草案2.0  迄今为止,Wi-Fi MIMO 还没有得到802.11n标准的认可。因此,现有的大多数Wi-Fi MIMO设备被冠以“草案n认证”,这表明它们符合802.11n草案的规范(虽然期间还有其他过渡型草案,但是认证还是基于草案2.0的)。最终认可时间预计会在2009年。然而,最终认可的标准和草案2.0相比应该不会有太大的出入,因此一些公司已经提供“草案n”的产品。  到目前为止,在与802.11a,b和 g的兼容性方面,还没有出现多大的问题;由于最初的一系列产品是针对消费者而非企业用户,而消费者对标准认可基本不关心,他们更希望的是Wi-Fi的覆盖范围和传输速度的改善。目前为止,这对企业来说,还是有相当风险的。  IEEE 802.11a和g在空中的额定速率是54Mbps,在实际使用中的速率是25Mbps(如:在MAC服务接入点的实际速率)。802.11n在空气中的额定传输速率是200Mbps,实际上大约可以达到100Mbps。4倍速率提升的预期,足以让基于802.11n标准的无线连接能够轻松应付各类应用,对边缘服务来说,最好情况下能以802.11a和g来传输(如:视频流)。  开发测试的挑战  如前所述,开发802.11n设备不是简单的复制发射机,接收机和天线。每增加一个发射机/接收机,它们相互之间的干扰就会增加。这意味着,开发测试必须能够识别在哪些地方,干扰会导致信号与802.11n标准相悖。    例如,如果一个天线发射的信号耦合到另一个发射机的输入端,这将使第二个发射机的发射信号恶化(图2)。  

  同样,如果相互干扰存在于接收机之间,也将使接收信号恶化(图3)。  如果在其它的发射机和接收机都关闭的情况下,对发射机和接收机进行单独测试,不可能得到实际的兼容性能。为了测量实际的兼容性能,一个Wi-Fi MIMO设备需要为每个发射机配备单独的VSA(例如:一个NxN测试方案——图4)。    同样,测试多个接收机也需要有独立的信号源同时发送不同的数据包,这是一种价格昂贵的测试方案。
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网友评论

rinllow6 2014年08月01日
谢谢!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
wangjiamin 2014年08月01日
rinllow6 发表于 2014-8-1 12:22 static/image/common/back.gif
谢谢!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

:)
lidezhen2 2014年08月05日
Wi-Fi MIMO 802.11n的优势和面临的挑战
xie xie
wangjiamin 2014年08月05日
lidezhen2 发表于 2014-8-5 07:29 static/image/common/back.gif
Wi-Fi MIMO 802.11n的优势和面临的挑战
xie xie

:victory:
wyxzhd 2014年08月06日
谢谢分享
chenxuewen 2019年06月20日
看看
trimine 2019年07月14日
谢谢分享!