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

? ? ? ? 多年來，多徑接收是一項避免使用或者用來作補償使用的技術(shù)，這是因為當電磁波以直接或間接路徑到達接收天線時，它們相位不同，并且會互相干擾。在模擬電視時代，多徑信號會產(chǎn)生圖像重影；同時無線電信號也會受到信號衰落和信噪比變化的影響。

　　然而，在不增加信號帶寬的前提下，依靠多徑技術(shù)來提高數(shù)據(jù)流量在實際應(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/多出，或者 MIMO。可以這樣理解：在相同的頻帶上，利用獨立的多個發(fā)射機和多個天線同時發(fā)送不同的數(shù)據(jù)流。在接收端，利用多個接收天線接收多個通過直接或間接路徑過來的復(fù)合信號。然后，采用先進的數(shù)字信號處理（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的流量進入MIMO系統(tǒng)，它可以被分為兩個40Mbps的數(shù)據(jù)流，或者4個20Mbps的數(shù)據(jù)流，這2個或者4個數(shù)據(jù)流通過MIMO以較低的速度并行地發(fā)送，然后在接收端DSP解碼后進行復(fù)合。因而，這看起來就像是一個80Mbps的數(shù)據(jù)流在一個帶寬僅適合傳輸 20Mbps或者40Mbps的信道中被傳輸。換句話說，我們在同一信道傳輸了更多的比特數(shù)。事實上，我們并沒有傳輸翻番或者翻兩番的數(shù)據(jù)流量，這確實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故的得來的，我們付出的代價是增加了復(fù)雜的MIMO設(shè)備，必須使用多個發(fā)射機，接收機和天線。此外，為了解碼接收到的多徑信號所組成的復(fù)合信號我們需增加DSP的功能。

　　但是 ，此項技術(shù)不只是簡單的增加發(fā)射機，接收機和天線。因為每增加一個，相互之間的潛在干擾就會增加。例如：當兩個或者多個發(fā)射機同時發(fā)送數(shù)據(jù)時很可能會產(chǎn)生一定的串擾，除非它們有很好的隔離度。同樣，多個接收機也很有可能會產(chǎn)生本振信號相互泄漏，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，還要盡量避免群時延，相位不平衡等問題，同時，器件選型也變得更加復(fù)雜，因為我們必須保證發(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間去驗證，勢必會增加總的開發(fā)成本。

　　Wi-Fi MIMO-802.11n 草案2.0

　　迄今為止，Wi-Fi MIMO 還沒有得到802.11n標準的認可。因此，現(xiàn)有的大多數(shù)Wi-Fi MIMO設(shè)備被冠以“草案n認證”，這表明它們符合802.11n草案的規(guī)范（雖然期間還有其他過渡型草案，但是認證還是基于草案2.0的）。最終認可時間預(yù)計會在2009年。然而，最終認可的標準和草案2.0相比應(yīng)該不會有太大的出入，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，還沒有出現(xiàn)多大的問題；由于最初的一系列產(chǎn)品是針對消費者而非企業(yè)用戶，而消費者對標準認可基本不關(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，這對企業(yè)來說，還是有相當風險的。

　　IEEE 802.11a和g在空中的額定速率是54Mbps，在實際使用中的速率是25Mbps（如：在MAC服務(wù)接入點的實際速率）。802.11n在空氣中的額定傳輸速率是200Mbps，實際上大約可以達到100Mbps。4倍速率提升的預(yù)期，足以讓基于802.11n標準的無線連接能夠輕松應(yīng)付各類應(yīng)用，對邊緣服務(wù)來說，最好情況下能以802.11a和g來傳輸（如：視頻流）。

　　開發(fā)測試的挑戰(zhàn)

　　如前所述，開發(fā)802.11n設(shè)備不是簡單的復(fù)制發(fā)射機，接收機和天線。每增加一個發(fā)射機/接收機，它們相互之間的干擾就會增加。這意味著，開發(fā)測試必須能夠識別在哪些地方，干擾會導(dǎo)致信號與802.11n標準相悖。

　　例如，如果一個天線發(fā)射的信號耦合到另一個發(fā)射機的輸入端，這將使第二個發(fā)射機的發(fā)射信號惡化（圖2）。