Лекция 2 - Физический уровень 802.11
.pdfОбозначение
T x R : S
Где:
T - количество антенн для передачи данных; R - количество антенн для приема данных;
S - количество пространственных потоков данных.
Однопользовательские формы MIMO одновременно позволяют передавать потоки данных только одному устройству.
Многопользовательские формы MIMO (Multi-User MIMO, MU-MIMO)
используются в 802.11n и 802.11ac.
Технологии повышения скорости и увеличения дальности действия сети
•Пространственное мультиплексирование - независимые потоки данных передаются через несколько антенн: передаваемый поток данных разбивается на независимые последовательности битов (пространственные потоки, spatial stream), которые пересылаются одновременно с использованием разных антенн. Антенны передают данные независимо друг от друга и в одном и том же частотном диапазоне, но по разным направлениям в пространстве. В случае прямой видимости все приемные антенны получают одинаковые сигналы от передатчиков.
Maximum Ratio Combined - MRC
•MRC - сбор на нескольких антеннах и приемниках всех прямых и отраженных при многолучевом распространении сигналов. сложением сигналов.
•DSP отбирает лучший сигнал с каждого приемника и выполняет комбинирование.
•Математическая обработка реализует виртуальный фазовый сдвиг для создания положительной интерференции со сложением сигналов.
•Формирование диаграммы направленности передатчика (Transmit Beamforming, TxBF) - позволяет точке доступа, оборудованной всенаправленной антенной, сфокусировать энергию в сторону определенного клиента, а клиентскому устройству в сторону точки доступа. О возможности поддержки сообщается в кадрах Beacon или
Association Request.
Функция формирования диаграммы направленности передатчика оценивает состояние канала и определяет наилучший метод использования доступной мощности излучения для передачи сигнала клиенту.
Для описания процесса используется управляющая матрица (Steering Matrix), которая определяет настройку каждого антенного элемента передатчика.
Спецификация 802.11n определяет два метода оценки канала:
•Implicit Feedback (неточная оценка) - получатель луча отправляет формирователю длинные обучающие символы, с помощью которых формирователь оценивает состояние канала между ними и вычисляет управляющую матрицу для передачи данных.
•Explicit Feedback (точная оценка) - формирователь луча выполняет непосредственную оценку состояния канала, путем отправки длинных обучающих символов получателю. Получатель может ответить информацией о состоянии канала связи или сжатой управляющей матрицей на основе изучения полученных обучающих символов.
•Пространственное кодирование (Space-Time Block Coding, STBC) -
применяется случае превышения количества передающих антенн над количеством пространственных потоков.
Использует кодирование для передачи нескольких копий одного потока данных через разные антенны и на разных скоростях, в зависимости от состояния подканалов.
Передатчик наилучшим образом восстанавливает исходные данные путем расшифровки и сравнения принятых пространственных потоков.
Особенности реализации физического уровня в IEEE 802.11n
В 802.11n существует 77 возможных комбинаций параметров:
•количество пространственных потоков;
•ширина канала;
•используемая схем модуляции и сверточного кодирования;
•длительность защитного интервала.
Номер схемы MCS (Modulation and Coding Scheme - схема модуляции и кодирования) является простым целым числом, назначаемым каждой из комбинаций модуляции, скорости кодирования и количества пространственных поток
Использование одинаковых параметров передачи для всех потоков называется равной модуляцией (Equal Modulation), а разных параметров -
неравной модуляцией (Unequal Modulation).
Схемы MCS с номерами 0 - 31 определяют использования одинаковой модуляции и кодирования во всех потоках, 32 - 76 - смешанные комбинации.
Схемы 0-31
Скорости 802.11n :
•150 Мбит/с (номер схемы MCS7): канал шириной 40 МГц, один пространственный поток, укороченный защитный интервал 400 нс, модуляция 64-QAM;
•300 Мбит/с (номер схемы MCS15): канал шириной 40 МГц, два пространственных потока, укороченный защитный интервал 400 нс, модуляция 64-QAM;
•450 Мбит/с (номер схемы MCS23): канал шириной 40 МГц, три пространственных потока, укороченный защитный интервал 400 нс, модуляция 64-QAM;
•600 Мбит/с (номер схемы MCS31): канал шириной 40 МГц, четыре пространственных потока, укороченный защитный интервал 400 нс, модуляция 64QAM.
Особенности реализации физического уровня в IEEE 802.11ас
•Определено 10 MCS, обязательными являются 0 - 7.
•Использование равной модуляции всеми потоками, предназначенными одному пользователю.
•Включает обязательную поддержку модуляции BPSK, QPSK, 16-QAM, 64-QAM и дополнительную поддержку модуляции 256-QAM.