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802.11协议解析-Part2

作者:网络来源:网络 日期:2017年3月22日 22:06

802.11协议解析-Part2

2.3  MIMO-OFDM

在室内等典型应用环境下,由于多径效应的影响,信号在接收侧很容易发生(ISI),从而导致高误码率。OFDM调制技术是将一个物理信道划分为多个子载体(sub-carrier),将高速率的数据流调制成多个较低速率的子数据流,通过这些子载体进行通讯,从而减少ISI机会,提高物理层吞吐。

OFDM在802.11a/g时代已经成熟使用,到了802.11n时代,它将MIMO支持的子载体从52个提高到56个。需要注意的是,无论802.11a/g,还是802.11n,它们都使用了4个子载体作为pilot子载体,而这些子载体并不用于数据的传递。所以802.11n MIMO将物理速率从传统的54Mbps提高到了58.5 Mbps(即54*52/48)。

2.4  FEC (Forward Error Correction)

按照无线通信的基本原理,为了使信息适合在无线信道这样不可靠的媒介中传递,发射端将把信息进行编码并携带冗余信息,以提高系统的纠错能力,使接收端能够恢复原始信息。802.11n所采用的QAM-64的编码机制可以将编码率(有效信息和整个编码的比率)从3/4 提高到5/6。所以,对于一条空间流,在MIMO-OFDM基础之上,物理速率从58.5提高到了65Mbps(即58.5乘5/6除以3/4)。

 

 

2.5  Short Guard Interval (GI)

 

 

 

 

 

由于多径效应的影响,信息符号(Information Symbol)将通过多条路径传递,可能会发生彼此碰撞,导致ISI干扰。为此,802.11a/g标准要求在发送信息符号时,必须保证在信息符号之间存在800 ns的时间间隔,这个间隔被称为Guard Interval (GI)802.11n仍然使用缺省使用800 ns GI。当多径效应不是很严重时,用户可以将该间隔配置为400,对于一条空间流,可以将吞吐提高近10%,即从65Mbps提高到72.2 Mbps。对于多径效应较明显的环境,不建议使用Short Guard Interval (GI)

 

2.6  40MHz绑定技术

这个技术最为直观:对于无线技术,提高所用频谱的宽度,可以最为直接地提高吞吐。就好比是马路变宽了,车辆的通行能力自然提高。传统802.11a/g使用的频宽是20MHz,而802.11n支持将相邻两个频宽绑定为40MHz来使用,所以可以最直接地提高吞吐。

需要注意的是:对于一条空间流,并不是仅仅将吞吐从72.2 Mbps提高到144.4(即72.2×2 )Mbps。对于20MHz频宽,为了减少相邻信道的干扰,在其两侧预留了一小部分的带宽边界。而通过40MHz绑定技术,这些预留的带宽也可以用来通讯,可以将子载体从104(52×2)提高到108。按照72.2*2*108/104进行计算,所得到的吞吐能力达到了150Mbps。

2.7  MCS (Modulation Coding Scheme)

在802.11a/b/g时代,配置AP工作的速率非常简单,只要指定特定radio类型(802.11a/b/g)所使用的速率集,速率范围从1Mbps到54Mbps,一共有12种可能的物理速率。

到了802.11n时代,由于物理速率依赖于调制方法、编码率、空间流数量、是否40MHz绑定等多个因素。这些影响吞吐的因素组合在一起,将产生非常多的物理速率供选择使用。比如基于Short GI,40MHz绑定等技术,在4条空间流的条件下,物理速率可以达到600Mbps(即4*150)。为此,802.11n提出了MCS的概念。MCS可以理解为这些影响速率因素的完整组合,每种组合用整数来唯一标示。对于AP,MCS普遍支持的范围为0-15。

2.8  MRC (Maximal-Ratio Combining)

MRC和吞吐提高没有任何关系,它的目的是改善接收端的信号质量。基本原理是:对于来自发射端的同一个信号,由于在接收端使用多天线接收,那么这个信号将经过多条路径(多个天线)被接收端所接收。多个路径质量同时差的几率非常小,一般地,总有一条路径的信号较好。那么在接收端可以使用某种算法,对这些各接收路径上的信号进行加权汇总(显然,信号最好的路径分配最高的权重),实现接收端的信号改善。当多条路径上信号都不太好时,仍然通过MRC技术获得较好的接收信号。

 

 

 

 

 

 

 

 

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