Просторові потоки в mimo
Просторові потоки в пристроях WiFi-стандарту з MIMO
SS - Spatial Stream (Просторовий Потік)
Загальне визначення Просторового потоку
Просторові потоки найчастіше спостерігаються в бездротових комунікаціях в тих випадках коли використовується технологія MIMO (Multiple Input Multiple Output). Коли радіосигнали передаються або приймаються одночасно в MIMO, такі сигнали передаються різними антенами і мультиплексируются при використанні просторового рознесення радіосигналів в одному і тому ж частотному каналі. Такі просторово рознесені сигнали називаються просторовому потоку. Таким чином пристрій стандарту WiFi 802.11 може передавати кілька інформаційних потоків паралельно з поділом по Просторовим Потокам.
В даному випадку використовуються множинні антени як на приймаючої, так і на передавальної сторони в пристроях WiFi. Для одночасної передачі і прийому різних сигналів WiFi використовується загальна техніка, звана Просторове мультиплексування сигналів (spatial multiplexing). Коли радіосигнали передаються одночасно з різних антен вони повинні передаватися через роздільні просторові потоки, щоб уникнути колізій.
Необхідно пояснити, що у вільному просторі при можливості обміну радіосигналами в прямої видимості (LOS / Line of Sight) використовуються просторові потоки різної поляризації. Це єдина можливість відправити і прийняти два різних сигналу на одному частотному каналі. В даному випадку існують тільки дві ортогональні (90гр) поляризації, які повністю відмінні одна від одної. Це можуть бути дві різні поляризації: лінійні (горизонтальна і вертикальна) або дві кругові (CW і CCW). Будь-які інші поляризації є комбінаціями цих варіантів. Отже, якщо мати на увазі відомі фізичні обмеження, то для вуличного LOS-каналу можуть ефективно використовуватися тільки 2 просторових потоку. У разі застосування рішення всередині приміщень виникають зовсім інші умови поширення сигналу, тут вже і проблемою і потенціалом виступає багатопроменеве поширення сигналів (multipath). Багато різних потоків можуть поширюватися навіть без використання різної поляризації і мнократние переотражения призводять до зрушень фаз і отримання множинних копій з різними характеристиками. Важливо, щоб антени не були занадто близько один до одного і зазвичай однієї довжини хвилі буває досить для відповідного рівня просторового рознесення.
Кожен просторовий потік має власну модуляцію, швидкість кодування і т.д. У сучасних рішеннях на базі технології WiFi IEEE 802.11n може використовуватися MIMO до 4x4 (4 передавача і 4 приймача) і до 4-х просторових потоків. Комбінування просторових потоків від 1 до 4-х веде до збільшення підсумкової смуги пропускання, як описано в наступній таблиці.
Терміни з таблиці, про які мова йшла раніше:
MCS - Modulation and Conding Schema (схема модуляції і кодування),
GI - Guard Interval (захисний інтервал, фактично час між відправленням фреймів в радіоканалі Wi-Fi).
Цікаве зображення, яке відмінно візуалізує як комбінуються елементи даної таблиці в кінцевий результат у вигляді швидкостей, доступних в мережі WiFi, ми знайшли на сайті Аруби (Aruba):
Просторове мультиплексування є елементом радіотехнології, який виконується як базовий функціонал на чіпі і потім передається в радиосреде. Для правильної роботи цієї функції радіоканал між передавачем і приймачем повинен бути "чистим" (швидше за ідеальною) і кожен Просторовий Потік (ПП / SS) повинен передаватися і прийматися коректно. Кожен додатковий ПП збільшує складність радіопередачі і ймовірність появи помилок, що вимагає більш високого рівня SNR (співвідношення сигнал / шум) і більшого рівня рознесення радіосигналів на приймачі для надійного використання технології. Це дуже серйозне обмеження.
На жаль поточні чіпи технології WiFi IEEE802.11 не можуть надійно підтримувати три просторових потоку на всій типовою осередку, що покривається Точкою Доступу WiFi. Це веде до того, що розподіл повноважень отримання сервісу від різних комбінацій просторових потоків нагадує кола (хоча в реальності це скоріше амеба, яку можна усереднити в коло). Далі розглянемо приклад з трьома просторовими потоками. Внутрішній коло має найкращий SNR і має досить "продуктивності" для підтримки трьох просторових потоків. Середнє коло, що має такий рівень SNR, забезпечує підтримку двох просторових потоків. Зовнішнє коло забезпечує роботу тільки з одним просторовим потоком через найгіршого SNR. Фактична зона покриття кожним колом може змінюватися в залежності від виробника WiFi рішення, використання допоміжних технологій і стану радіочастотного оточення в діапазоні частот WiFi.
Приєднуйтесь до нашої групи на Facebook. www.facebook.com/Wi.Life.ru
Ми публікуємо цікаві новини про Wi-Fi з усього світу. інформацію про вихід нових статей і розширення контенту основних модулів ресурсу Wi-Life.ru
Використання матеріалів цього сайту дозволено тільки за згодою Wi-Life.ru і наявності прямого посилання на джерело.