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无线知识

Mimo 的技术分析

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发布日期:2012-11-23 阅读次数:2073

     802.11(WLAN)技术作为成熟而广泛应用的无线接入技术,已经广泛地应用于家庭、企业等。据统计,仅2008年一年,全球销售了3亿8千多万颗WLAN芯片。尽管802.11a/g技术已经将物理层吞吐提高到了54Mbps,但是随着YouTube、无线家庭媒体网关、企业VoIP Over WLAN等应用对WLAN技术提出了越来越高的带宽要求,传统技术802.11a/g已经无法支撑。用户需求呼唤着全新一代WLAN接入技术。

     OFDM调制技术是将高速率的数据流调制成多个较低速率的子数据流,再通过已划分为多个子载体的物理信道进行通讯,从而减少ISI(码间干扰)机会。

     MIMO(多入多出)技术是在链路的发送端和接收端都采用多副天线,将多径传播变为有利因素,从而在不增加信道带宽的情况下,成倍地提高通信系统的容量和频谱利用率,以达WLAN系统速率的提升。

    将MIMO与OFDM技术相结合,就产生了MIMOOFDM技术,它通过在OFDM传输系统中采用阵列天线实现空间分集,提高了信号质量,并增加了多径的容限,使无线网络的有效传输速率有质的提升。

    双频带(20-MHz和40-MHz带宽)

    IEEE802.11n通过将两个相邻的20MHz带宽捆绑在一起组成一个40MHz通讯带宽,在实际工作时可以作为两个20MHz的带宽使用(一个为主带宽,一个为次带宽,收发数据时既可以40MHz的带宽工作,也可以单个20MHz带宽工作),这样可将速率提高一倍。同时,对于IEEE802.11a/b/g,为了防止相邻信道干扰,20MHz带宽的信道在其两侧预留了一小部分的带宽边界。而通过频带绑定技术,这些预留的带宽也可以用来通讯,从而进一步提高了吞吐量。

    ShortGI(GuardInterval)是802.11n针对802.11a/g所做的改进。射频芯片在使用OFDM调制方式发送数据时,整个帧是被划分成不同的数据块进行发送的,为了数据传输的可靠性,数据块之间会有GI,用以保证接收侧能够正确的解析出各个数据块。无线信号在空间传输会因多径等因素在接收侧形成时延,如果后续数据块发送过快,会和前一个数据块形成干扰,而GI就是用来规避这个干扰的。11a/g的GI时长为800us,而ShortGI时长为400us,在使用ShortGI的情况下,可提高10%的速率。另外,ShortGI与带宽无关,支持20MHz、40MHz带宽。

兼容a/b/g

WLAN标准从802.11a/b发展到802.11g,再到现在的802.11n,提供良好的向后兼容性显得尤为重要。802.11g提供了一套保护机制来允许802.11b的无线用户接入802.11g网络。同样的,802.11n协议提供相似的机制来允许802.11a/b/g用户的接入。

802.11n设备发送的信号可能无法被802.11a/b/g的设备解析到,造成802.11a/b/g设备无法探测到802.11n设备,从而往空中直接发送信号,导致信道使用上的冲突。为解决这个问题,当802.11n运行在混合模式(即同时有802.11a/b/g设备在网络中)时,会在发送的报文头前添加能够被802.11a或802.11b/g设备正确解析的前导码。从而保证802.11a/b/g设备能够侦听到802.11n信号,并启用冲突避免机制,进而实现802.11n的设备与802.11a/b/g设备的互通。

结论

MIMO是802.11n物理层的核心,通过结合40MHz绑定、MIMO-OFDM等多项技术,可以将物理层速率提高到600Mbps。为了充分发挥物理层的能力,802.11n对MAC层采用了帧聚合、Block ACK等多项技术进行优化。802.11n給我们带来吞吐、覆盖等提高的同时,也增加了更多的技术挑战。了解这些技术,将帮助我们更好地应用802.11n和解决应用所面临的实际问题。

( 文章地址:http://www.cnwifi.com/news-view.php?id=15,转载请注明,谢谢!)

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