MIMO無線技術“代言”802.11n
無線技術種類繁多。那么最被看好的應到數802.11n協議下的一系列無線網絡,無線技術了。那么本文,將為大家詳細介紹一下MIMO無線技術。其實MIMO技術發展已經很悠久了,在之后的文章會更詳細的為大家介紹。
從最早的紅外線技術到目前被寄予重望的WIFI,無線技術的進步推動我們的網絡一步步走向成熟。另外,隨著筆記本的不斷發展,無線網絡模塊已經成為了平臺標準,以Intel在移動個人處理器市場占有的份額來看,已有用戶和潛在用戶的數量令人不可低估。
從目前的市場情況和802.11n協議進展的速度來看,無線網絡和產品正在走向降低成本,加大軟件和相關技術的道路上。這樣的做法無疑是非常明智的,對于消費者來說更多、更具有針對性的軟件和技術會讓我們將無線網更好的融入生活中的每一個角落。
隨著英特爾第四代迅馳平臺的發布,802.11N協議下的300M無線設備也加快了“生產”的速度,很多廠商的新品紛紛面市。但在目前來說,即使被炒的越來越熱的300M產品,對一般消費者來說還好像是“概念汽車”一樣,感覺起來有些縹緲和虛幻。那么802.11N產品到底強在哪里?又是依托于哪些核心技術呢?下面,我們不妨從MIMO、OFDM和MIMO-OFDM技術細節談起。
無線通信作為新興的通信技術在日常生活中的作用越來越大。近年來,無線局域網技術發展迅速,但無線局域網的性能、速度與傳統以太網相比還有一定距離,因此如何提高無線網絡的性能和容量日益顯得重要。
MIMO
MIMO無線技術是我們目前最常見的無線技術之一,同時也是802.11N產品標志性的技術之一。在無線通信領域中,MIMO無線技術中的智能天線技術是具有重要意義的一件事,該技術能在不增加帶寬的情況下成倍地提高通信系統的容量和頻譜利用率。
由于具備以上特性, MIMO系統進一步提高無線通信系統容量,可以在不用增加系統帶寬的情況下改善了系統性能,提高了數據速率,所以在新一代無線通信系統中MIMO無線技術是必須采用的關鍵技術。
我們知道,在辦公室或一些公共場合,無線信號非常復雜,頻率選擇性衰落和其他干擾源的存在使實現無線信道的高速數據傳輸比有線信道困難。然而對于MIM0系統來說,多徑效應可以作為一個有利因素加以利用。MIMO系統在發射端和接收端均采用多天線(或陣列天線)和多信道。MIMO的多輸入多輸出是針對多徑無線信道來說的。多天線接收機利用先進的空時編碼處理能夠分開并解碼這些數據子流,從而實現最佳的處理。
OFDM
作為多載波調制(MCM)的一種,OFDM技術的核心能力就是將信道分成許多正交子信道,在每個子信道上進行窄帶調制和傳輸,這樣既減少了子信道之間的相互干擾,同時又提高了頻譜利用率。
無線數據業務一般都存在非對稱性,即下行鏈路中傳輸的數據量要遠遠大于上行鏈路中的數據傳輸量。因此無論從用戶高速數據傳輸業務的需求,還是從無線通信自身來考慮,都希望物理層支持非對稱高速數據傳輸,而OFDM容易通過使用不同數量的子信道來實現上行和下行鏈路中不同的傳輸速率。
目前,OFDM結合時空編碼、分集、干擾(包括符號間干擾和鄰道干擾)抑制以及智能天線技術,最大程度地提高了物理層的可靠性。如再結合自適應調制、自適應編碼以及動態子載波分配、動態比特分配算法等技術,性能可進一步優化[3]。
同單載波系統相比,OFDM還存在一些缺點,如易受頻率偏差的影響,存在較高的峰值平均功率比(PAR)。所以,我們必須將其他技術引入其中,來達到能加好的效果。#p#
MIMO-OFDM
平坦衰落信道中 ,MIMO系統可以利用傳播中的多徑分量,但是,對于頻率選擇性衰落信道,MIMO系統依然無能為力。而在目前的寬帶無線通信中,一般都會發生頻率選擇性衰落,為了使得MIMO系統性能在頻率選擇性衰落信道中依然 良好,可以將MIMO系統和正交頻分復用OFDM調制技術結合起來,形成MIMO-OFDM系統。
將MIMO系統與OFDM技術相結合,可以充分利用二者的優勢,而又互相彌補不足之處 。
1、MIMO-OFDM系統不僅有很高的頻譜利用率,而且在OFDM基礎上合理的開發了空間資源,可以提供更高的數據速率,提高系統容量,改善系統性能。
2、另一方面,加入了OFDM調制技術的MIMO系統在抗多徑方面表現出了很大的優勢,使得MIMO系統在頻率選擇性衰落信道中也能取作用。
從本質來講,OFDM-MIMO是頻譜資源利用率技術上的發展成果。MIMO無線技術的主要研究方向包括:MIMO信道、MIMO收發技術、分布式MIMO和MIMO應用。MIMO無線技術是無線通信領域重大的技術突破,將成為未來無線寬帶移動通信系統和無線寬帶接入系統的關鍵技術。而OFDM是Wimax和UWB基礎,OFDM技術也被應用于基于電力線上網的寬帶傳輸(BPL)系統。
時間、空間和頻率是組成無線精采世界的要素,OFDM+MIMO是三者的完美結合,OFDM與MIMO會成為未來很長一段時間內無線寬帶技術的基礎。是以Anywlan將OFDM與MIMO作為本專題的同一主題,在Anywlan發展的這幾年,斷斷續續有OFDM-MIMO的資料發布,但卻無系統地進行整理,本期專題大部分資料將以下載方式提供,其中不少獨家精品,數量和質量都極為豐富,可以保證本專題將是OFDM-MIMO研究論文是國內迄今為止最為豐富的。希望對相關領域的開發者和學習者帶來有益的啟示。本站崇尚學術交流,每個人的認知能力有局限,均望各朋友能無保留地予以提出和指正。
MIMO-OFDM把OFDM 技術和MIMO 技術的優勢結合起來,在不需要增加傳輸功率和擴大帶寬的前提下能夠增加數據的傳輸速率,正在成為無線通信的一個研究熱點。
802.11N
隨著消費者尤其是企業用戶對無線局域網速度要求的提升,54M無線產品已經遠遠不能滿足人們的需求,因此IEEE已經成立802.11n工作小組,以制定一項新的高速無線局域網標準IEEE802.11n。
而多輸入多輸出(MIMO)技術和OFDM 技術的融合,則是802.11g邁向802.11n的關鍵因素。
理論上,作為高速無線局域網核心的OFDM技術,適當選擇各載波的帶寬和采用糾錯編碼技術可以完全消除多徑衰落對系統的影響。因此如果沒有功率和帶寬的限制,可以用OFDM技術實現任何傳輸速率。而采用其他技術,當數據速率增加到某一數值時信道的頻率選擇性衰落會占據主導地位,此時無論怎樣增加發射功率也無濟于事。這正是OFDM技術適用于高速無線局域網的原因。實際上,為了進一步增加系統的容量,提高系統傳輸速率,使用多載波調制技術的無線局域網需要增加載波的數量,這會增加系統復雜度,增大系統帶寬,對目前帶寬受限和功率受限的無線局域網系統不太適合。而MIMO無線技術能在不增加帶寬的情況下成倍地提高通信系統的容量和頻譜利用率,因此將MIMO無線技術與OFDM技術相結合是下一代無線局域網發展的趨勢。所以,OFDM系統非常適合使用MIMO無線技術來提高容量。
結論
從以上分析我們可以看出MIMO和OFDM在各自的應用領域有各自的優點,MIMO系統可以抗多徑衰落,但對于頻率選擇性衰落,MIMO仍是無能為力,現在一般采用均衡技術來解決MIMO系統中的頻率選擇性衰落。還有一種就是OFDM技術,OFDM被認為是下一代移動通信中的核心技術。4G需要高的頻譜利用率的技術,但OFDM提高頻譜利用率的能力畢竟有限。如果結合MIMO無線技術,可以在不增加系統帶寬的情況下提高頻譜效率。MIMO+OFDM技術可以提供更高的數據傳輸速率,又可以通過分集達到很強的可靠性,如果把合適的數字信號處理技術應用到MIMO+OFDM系統中能更好的增強系統的穩定性。另外,OFDM由于碼率低和加入了時間保護間隔而具有很強的抗多徑干擾能力。多徑時延小于保護間隔使系統不受碼間干擾的影響。這樣就可以使單頻網絡使用寬帶OFDM系統依靠MIMO無線技術消除陰影效應。