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[導(dǎo)讀]   802.11n協(xié)議   新興的 802.11n 標(biāo)準(zhǔn)具有高達(dá) 600 Mbps 的速率,是下一代的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù),可提供支持對(duì)帶寬最為敏感的應(yīng)用所需的速率、范圍和可靠性。802.11n

  802.11n協(xié)議

  新興的 802.11n 標(biāo)準(zhǔn)具有高達(dá) 600 Mbps 的速率,是下一代的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù),可提供支持對(duì)帶寬最為敏感的應(yīng)用所需的速率、范圍和可靠性。802.11n 結(jié)合了多種技術(shù),其中包括 SpaTIal MulTIplexing MIMO (MulTI-In, MulTI-Out) (空間多路復(fù)用多入多出)、20和 40MHz 信道和雙頻帶 (2.4 GHz 和5 GHz),以便形成很高的速率,同時(shí)又能與以前的 IEEE 802.11b/g 設(shè)備通信。

  多入多出(MIMO)或多發(fā)多收天線(MTMRA)技術(shù)是無(wú)線移動(dòng)通信領(lǐng)域智能天線技術(shù)的重大突破。該技術(shù)能在不增加帶寬的情況下成倍地提高通信系統(tǒng)的容量和頻譜利用率,是新一代移動(dòng)通信系統(tǒng)必須采用的關(guān)鍵技術(shù)。

  802.11n技術(shù)MIMO和OFDM介紹

  802.11n專注于高吞吐量的研究,計(jì)劃將無(wú)線局域網(wǎng)的傳輸速率從802.11a和802.11g的54Mbps增加至108Mbps以上,最高速率可達(dá)320Mbps甚至500Mbps。這樣高的速率當(dāng)然要有技術(shù)支撐,而OFDM技術(shù)、MIMO(多入多出)技術(shù)正是關(guān)鍵。

  OFDM技術(shù)是多載波調(diào)制(Multi-CarrierModulation,MCM)的一種,它曾經(jīng)在802.11g標(biāo)準(zhǔn)中被采用。其核心是將信道分成許多進(jìn)行窄頻調(diào)制和傳輸正交子信道,并使每個(gè)子信道上的信號(hào)頻寬小于信道的相關(guān)頻寬,用以減少各個(gè)載波之間的相互干擾,同時(shí)提高頻譜的利用率的技術(shù)。

  OFDM還通過(guò)使用不同數(shù)量的子信道來(lái)實(shí)現(xiàn)上行和下行的非對(duì)稱性傳輸。不過(guò)OFDM技術(shù)易受頻率偏差的影響,存在較高的峰值平均功率比(PAR),不過(guò)可以通過(guò)時(shí)空編碼、分集、干擾抑制以及智能天線技術(shù),最大程度地提高物理層的可靠性,802.11g中雖也采用有相似技術(shù),但相比802.11n中與MIMO技術(shù)的結(jié)合,自然遜色不少。

  802.11n技術(shù)陣營(yíng)合作發(fā)展

  802.11n標(biāo)準(zhǔn)上有兩大技術(shù)陣營(yíng),即WWiSE(World Wide Spectrum Efficiency)聯(lián)盟和TGn Sync聯(lián)盟,目前,802.11n工作組已經(jīng)向前發(fā)展并采納了一個(gè)由擴(kuò)展無(wú)線聯(lián)盟(EWC)整合的 組合方案,該擴(kuò)展無(wú)線聯(lián)盟(EWC)是由Broadcom,Intel和其他Wi-Fi供應(yīng)商領(lǐng)導(dǎo)的行業(yè)組織。802.11n 1.0版草案是兩方面的方案的有力結(jié)合 ,已經(jīng)被IEEE采納,現(xiàn)在正在被這個(gè)工作組為最終的采用而進(jìn)行仔細(xì)的檢查。

  其中WWiSE獲得了德州儀器、Broadcom、 Conexant、 STMicro、 Airgo和Bermai的支持,而此前曾提交自有標(biāo)準(zhǔn)的摩托羅拉也加入了這一陣營(yíng) ;TGn Sync的支持者則包括英特爾、Atheros、Agere、英飛凌、思科、高通、北電網(wǎng)絡(luò)、三菱、索尼、松下、飛利浦、三星、三洋和東芝。 WWiSE以目前獲得全球采用的20 MHz通道格式為基礎(chǔ),世界各地已有超過(guò)數(shù)千萬(wàn)部Wi-Fi裝置正在使用此格式,這種方法不但確?,F(xiàn)有Wi-Fi產(chǎn)品 獲得支持,還可以改善Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)在指定頻帶內(nèi)的工作效能。除此之外,聯(lián)盟廠商也代表了組成Wi-Fi市場(chǎng)的半導(dǎo)體供應(yīng)和消費(fèi)領(lǐng)域重要交集, 這將在發(fā)展廠商和最終產(chǎn)品制造商之間建立起堅(jiān)強(qiáng)的合作關(guān)系。

  就技術(shù)層面而言,WWiSE建議案標(biāo)示著802.11實(shí)作功能的重大進(jìn)步,主要特點(diǎn)包括:

  強(qiáng)制使用已經(jīng)核準(zhǔn)、現(xiàn)已存在且全球適用的20MHz Wi-Fi通道寬度,確保它在任何電信法規(guī)要求下都能立即使用和布署。

  更強(qiáng)的MIMO-OFDM技術(shù),它是在2×2組態(tài)配置和一個(gè)20 MHz通道的最低要求下達(dá)到135 Mbps最大數(shù)據(jù)速率、進(jìn)而降低實(shí)作成本的關(guān)鍵。這種 技術(shù)還能大幅改善簡(jiǎn)單的天線延伸或信道匯整技術(shù)。

  利用4×4 MIMO架構(gòu)和40 MHz通道寬度(只要主管單位允許)實(shí)現(xiàn)的540 Mbps最高數(shù)據(jù)速率,它能替未來(lái)的裝置和應(yīng)用提供持續(xù)發(fā)展的藍(lán)圖。

  強(qiáng)制模式提供與5 GHz和2.4 GHz頻帶內(nèi)現(xiàn)有Wi-Fi裝置的向后兼容性與互用性,確保已安裝的設(shè)備仍能獲得強(qiáng)大支持。

  先進(jìn)的FEC編碼功能幫助實(shí)現(xiàn)最大覆蓋率和聯(lián)機(jī)距離,它適用于所有的MIMO組態(tài)和通道帶寬。

  而TGn Sync聯(lián)盟主要是采用兩條MIMO天線,與40MHz信道協(xié)同使用,創(chuàng)造出能提供250Mbps帶寬和可用吞吐量理論值為175Mbps的器件。WWiSE的 會(huì)員則提出,這將減少可用非重疊802.11信道的數(shù)量,在一些國(guó)家屬于非法,例如日本。相反,該組織提議的技術(shù)使用四條MIMO天線,同時(shí)保 持目前802.11定義的20MHz信道。這種方法據(jù)稱頻譜效率更高,而且受到的管制障礙較少。

  802.11n的技術(shù)優(yōu)勢(shì)

  802.11n專注于高吞吐量的研究,計(jì)劃將WLAN的傳輸速率從802.11a和802.11g的54Mbps增加至108Mbps以上,最高速率可達(dá)320Mbps甚至500Mbps。這樣高的速率當(dāng)然要有技術(shù)支撐,而OFDM技術(shù)、MIMO(多入多出)技術(shù)等正是關(guān)鍵。

  OFDM技術(shù)是MCM(Multi-Carrier Modulation,多載波調(diào)制)的一種,曾經(jīng)在802.11g標(biāo)準(zhǔn)中采用。其核心是將信道分成許多進(jìn)行窄帶調(diào)制和傳輸正交子信道,并使每個(gè)子信道上的信號(hào)帶寬小于信道的相關(guān)帶寬,用以減少各個(gè)載波之間的相互干擾,同時(shí)提高頻譜的利用率的技術(shù)。OFDM還通過(guò)使用不同數(shù)量的子信道來(lái)實(shí)現(xiàn)上行和下行的非對(duì)稱性傳輸。不過(guò)OFDM技術(shù)易受頻率偏差的影響,存在較高的峰值平均功率比(PAR),不過(guò)可以通過(guò)時(shí)空編碼、分集、干擾抑制以及智能天線技術(shù),最大程度地提高物理層的可靠性,802.11g中雖也采用有相似技術(shù),但相比802.11n中與MIMO技術(shù)的結(jié)合,自然遜色不少。

  MIMO(多入多出)技術(shù)是無(wú)線通信領(lǐng)域智能天線技術(shù)的重大突破,能在不增加帶寬的情況下成倍地提高通信系統(tǒng)的容量和頻譜利用率。MIMO系統(tǒng)在發(fā)射端和接收端均采用多天線(或陣列天線)和多通道。傳輸信息流S(k)經(jīng)過(guò)空時(shí)編碼形成N個(gè)信息子流Ci(k),i=1,……,N。這N個(gè)子流由N個(gè)天線發(fā)射出去,經(jīng)空間信道后由M個(gè)接收天線接收。多天線接收機(jī)利用先進(jìn)的空時(shí)編碼處理能夠分開(kāi)并解碼這些數(shù)據(jù)子流,這樣,MIMO系統(tǒng)可以創(chuàng)造多個(gè)并行空間信道,解決了帶寬共享的問(wèn)題。802.11n天線數(shù)量可以支持到3*3,比802.11g的3增加了3倍。

  將MIMO與OFDM技術(shù)相結(jié)合,就產(chǎn)生了MIMO OFDM技術(shù),它通過(guò)在OFDM傳輸系統(tǒng)中采用陣列天線實(shí)現(xiàn)空間分集,提高了信號(hào)質(zhì)量,并增加了多徑的容限,使無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的有效傳輸速率有質(zhì)的提升。

  而為了提升整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的吞吐量,802.11n還對(duì)802.11標(biāo)準(zhǔn)的單一MAC層協(xié)議進(jìn)行了優(yōu)化,改變了數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu),增加了凈負(fù)載所占的比重,減少管理檢錯(cuò)所占的字節(jié)數(shù)大大提升了網(wǎng)絡(luò)的吞吐量。在天線上,智能天線技術(shù)的應(yīng)用也解決了802.11n的傳輸覆蓋范圍問(wèn)題。通過(guò)多組獨(dú)立天線組成的天線陣列系統(tǒng),動(dòng)態(tài)地調(diào)整波束的方向,802.11n保證讓用戶接收到穩(wěn)定的信號(hào),并減少其它噪音信號(hào)的干擾,使無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的傳輸距離能夠增加到幾公里,移動(dòng)性大大增強(qiáng)。

  兼容性方面,802.11n采用軟件無(wú)線電技術(shù)解決不同標(biāo)準(zhǔn)采用不同的工作頻段、不同的調(diào)制方式,造成系統(tǒng)間難以互通,移動(dòng)性差的問(wèn)題。軟件無(wú)線電是一個(gè)完全可編程的硬件平臺(tái),所有的應(yīng)用都通過(guò)在該平臺(tái)上的軟件編程實(shí)現(xiàn),換句話說(shuō),就是不同系統(tǒng)的基站和移動(dòng)終端都可以由建立在相同硬件基礎(chǔ)上的不同軟件實(shí)現(xiàn)。軟件無(wú)線電技術(shù)將根本改變網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),實(shí)現(xiàn)無(wú)線局域網(wǎng)與無(wú)線廣域網(wǎng)融合并能容納各種標(biāo)準(zhǔn)、協(xié)議,提供更為開(kāi)放的接口,最終大大增加網(wǎng)絡(luò)的靈活性。另外,802.11n工作模式包含2.4GHz和5.8GHz兩個(gè)工作頻段,保障了與以往的802.11a/b/g標(biāo)準(zhǔn)兼容,極大的保護(hù)了用戶的投資。

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