Wi-Fi MIMO 802.11n的優(yōu)勢(shì)和面臨的挑戰(zhàn)

? ? ? ? 多年來(lái)，多徑接收是一項(xiàng)避免使用或者用來(lái)作補(bǔ)償使用的技術(shù)，這是因?yàn)楫?dāng)電磁波以直接或間接路徑到達(dá)接收天線時(shí)，它們相位不同，并且會(huì)互相干擾。在模擬電視時(shí)代，多徑信號(hào)會(huì)產(chǎn)生圖像重影；同時(shí)無(wú)線電信號(hào)也會(huì)受到信號(hào)衰落和信噪比變化的影響。

　　然而，在不增加信號(hào)帶寬的前提下，依靠多徑技術(shù)來(lái)提高數(shù)據(jù)流量在實(shí)際應(yīng)用中確是一種可行的方案——路徑越多，流量越大，被稱之為多進(jìn)/多出，或者 MIMO?？梢赃@樣理解：在相同的頻帶上，利用獨(dú)立的多個(gè)發(fā)射機(jī)和多個(gè)天線同時(shí)發(fā)送不同的數(shù)據(jù)流。在接收端，利用多個(gè)接收天線接收多個(gè)通過(guò)直接或間接路徑過(guò)來(lái)的復(fù)合信號(hào)。然后，采用先進(jìn)的數(shù)字信號(hào)處理（DSP）技術(shù)，解調(diào)出不同的數(shù)據(jù)流上的數(shù)據(jù)（圖1）。

　　理論上，如果數(shù)據(jù)以80Mbps的流量進(jìn)入MIMO系統(tǒng)，它可以被分為兩個(gè)40Mbps的數(shù)據(jù)流，或者4個(gè)20Mbps的數(shù)據(jù)流，這2個(gè)或者4個(gè)數(shù)據(jù)流通過(guò)MIMO以較低的速度并行地發(fā)送，然后在接收端DSP解碼后進(jìn)行復(fù)合。因而，這看起來(lái)就像是一個(gè)80Mbps的數(shù)據(jù)流在一個(gè)帶寬僅適合傳輸 20Mbps或者40Mbps的信道中被傳輸。換句話說(shuō)，我們?cè)谕恍诺纻鬏斄烁嗟谋忍財(cái)?shù)。事實(shí)上，我們并沒(méi)有傳輸翻番或者翻兩番的數(shù)據(jù)流量，這確實(shí)增加了信道的利用率。

　　不勞而獲？

　　更高的信道利用率不是平白無(wú)故的得來(lái)的，我們付出的代價(jià)是增加了復(fù)雜的MIMO設(shè)備，必須使用多個(gè)發(fā)射機(jī)，接收機(jī)和天線。此外，為了解碼接收到的多徑信號(hào)所組成的復(fù)合信號(hào)我們需增加DSP的功能。

　　但是 ，此項(xiàng)技術(shù)不只是簡(jiǎn)單的增加發(fā)射機(jī)，接收機(jī)和天線。因?yàn)槊吭黾右粋€(gè)，相互之間的潛在干擾就會(huì)增加。例如：當(dāng)兩個(gè)或者多個(gè)發(fā)射機(jī)同時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)很可能會(huì)產(chǎn)生一定的串?dāng)_，除非它們有很好的隔離度。同樣，多個(gè)接收機(jī)也很有可能會(huì)產(chǎn)生本振信號(hào)相互泄漏，除非它們之間隔離得非常好。

　　因此，電路板的布局變得非常重要，不僅要減少相互之間的干擾，還要盡量避免群時(shí)延，相位不平衡等問(wèn)題，同時(shí)，器件選型也變得更加復(fù)雜，因?yàn)槲覀儽仨毐ＷC發(fā)現(xiàn)并排除所有能引起干擾的可能。這樣的話就必須投入大量時(shí)間去驗(yàn)證，勢(shì)必會(huì)增加總的開(kāi)發(fā)成本。

　　Wi-Fi MIMO-802.11n 草案2.0

　　迄今為止，Wi-Fi MIMO 還沒(méi)有得到802.11n標(biāo)準(zhǔn)的認(rèn)可。因此，現(xiàn)有的大多數(shù)Wi-Fi MIMO設(shè)備被冠以“草案n認(rèn)證”，這表明它們符合802.11n草案的規(guī)范（雖然期間還有其他過(guò)渡型草案，但是認(rèn)證還是基于草案2.0的）。最終認(rèn)可時(shí)間預(yù)計(jì)會(huì)在2009年。然而，最終認(rèn)可的標(biāo)準(zhǔn)和草案2.0相比應(yīng)該不會(huì)有太大的出入，因此一些公司已經(jīng)提供“草案n”的產(chǎn)品。

　　到目前為止，在與802.11a，b和 g的兼容性方面，還沒(méi)有出現(xiàn)多大的問(wèn)題；由于最初的一系列產(chǎn)品是針對(duì)消費(fèi)者而非企業(yè)用戶，而消費(fèi)者對(duì)標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)可基本不關(guān)心，他們更希望的是Wi-Fi的覆蓋范圍和傳輸速度的改善。目前為止，這對(duì)企業(yè)來(lái)說(shuō)，還是有相當(dāng)風(fēng)險(xiǎn)的。

　　IEEE 802.11a和g在空中的額定速率是54Mbps，在實(shí)際使用中的速率是25Mbps（如：在MAC服務(wù)接入點(diǎn)的實(shí)際速率）。802.11n在空氣中的額定傳輸速率是200Mbps，實(shí)際上大約可以達(dá)到100Mbps。4倍速率提升的預(yù)期，足以讓基于802.11n標(biāo)準(zhǔn)的無(wú)線連接能夠輕松應(yīng)付各類應(yīng)用，對(duì)邊緣服務(wù)來(lái)說(shuō)，最好情況下能以802.11a和g來(lái)傳輸（如：視頻流）。

　　開(kāi)發(fā)測(cè)試的挑戰(zhàn)

　　如前所述，開(kāi)發(fā)802.11n設(shè)備不是簡(jiǎn)單的復(fù)制發(fā)射機(jī)，接收機(jī)和天線。每增加一個(gè)發(fā)射機(jī)/接收機(jī)，它們相互之間的干擾就會(huì)增加。這意味著，開(kāi)發(fā)測(cè)試必須能夠識(shí)別在哪些地方，干擾會(huì)導(dǎo)致信號(hào)與802.11n標(biāo)準(zhǔn)相悖。

　　例如，如果一個(gè)天線發(fā)射的信號(hào)耦合到另一個(gè)發(fā)射機(jī)的輸入端，這將使第二個(gè)發(fā)射機(jī)的發(fā)射信號(hào)惡化（圖2）。