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802.11n：解決帶寬、漫游、移動(dòng)問(wèn)題

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OFDM技術(shù)
OFDM技術(shù)是MCM（Multi-Carrier Modulation ， 多載波調(diào)制）的一種 。其核心是將信道分成許多正交子信道 ， 在每個(gè)子信道上進(jìn)行窄帶調(diào)制和傳輸 ， 這樣減少了子信道之間的相互干擾 。每個(gè)子信道上的信號(hào)帶寬小于信道的相關(guān)帶寬 ， 因此每個(gè)子信道上的頻率選擇性衰落是平坦的 ， 大大消除了符號(hào)間干擾 ， 如圖1所示 。另外 ， 由于在OFDM系統(tǒng)中各個(gè)子信道的載波相互正交 ， 于是它們的頻譜是相互重疊的 ， 這樣不但減小了子載波間的相互干擾 ， 同時(shí)又提高了頻譜利用率 。
　
還有 ， OFDM技術(shù)通過(guò)使用不同數(shù)量的子信道來(lái)實(shí)現(xiàn)上行和下行鏈路中不同的傳輸速率 ， 很好地解決了無(wú)線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的非對(duì)稱性傳輸問(wèn)題 。同時(shí) ， OFDM系統(tǒng)還在某種程度上抑制了由于窄帶干擾帶來(lái)的影響 。
盡管同單載波系統(tǒng)相比 ， OFDM還存在一些缺點(diǎn) ， 例如易受頻率偏差的影響 ， 存在較高的峰值平均功率比（PAR） ， 但通過(guò)結(jié)合時(shí)空編碼、分集、干擾（包括符號(hào)間干擾ISI和鄰道干擾ICI）抑制以及智能天線技術(shù) ， 可以最大程度地提高物理層的可靠性 。如再結(jié)合自適應(yīng)調(diào)制、自適應(yīng)編碼以及動(dòng)態(tài)子載波分配、動(dòng)態(tài)比特分配算法等技術(shù) ， 可以使其性能進(jìn)一步優(yōu)化 。
MIMO技術(shù)
多入多出（MIMO）技術(shù)是無(wú)線通信領(lǐng)域智能天線技術(shù)的重大突破 。MIMO技術(shù)能在不增加帶寬的情況下成倍地提高通信系統(tǒng)的容量和頻譜利用率 。
在室內(nèi) ， 電磁環(huán)境較為復(fù)雜 ， 多徑效應(yīng)、頻率選擇性衰落和其他干擾源的存在使得實(shí)現(xiàn)無(wú)線信道的高速數(shù)據(jù)傳輸比有線信道困難 ， 多徑效應(yīng)會(huì)引起衰落 ， 因而被視為有害因素 。然而研究結(jié)果表明 ， 對(duì)于MIMO系統(tǒng)來(lái)說(shuō) ， 多徑效應(yīng)可以作為一個(gè)有利因素加以利用 。MIMO系統(tǒng)在發(fā)射端和接收端均采用多天線（或陣列天線）和多通道 。MIMO的多入多出是針對(duì)多徑無(wú)線信道來(lái)說(shuō)的 ， 如圖2所示 。傳輸信息流S(k)經(jīng)過(guò)空時(shí)編碼形成N個(gè)信息子流Ci(k) ， i=1 ， …… ， N 。這N個(gè)子流由N個(gè)天線發(fā)射出去 ， 經(jīng)空間信道后由M個(gè)接收天線接收 。多天線接收機(jī)利用先進(jìn)的空時(shí)編碼處理能夠分開(kāi)并解碼這些數(shù)據(jù)子流 ， 從而實(shí)現(xiàn)最佳的處理 。
　
非凡是 ， 這N個(gè)子流同時(shí)發(fā)送到信道 ， 各發(fā)射信號(hào)占用同一頻帶 ， 因而并未增加帶寬 。若各發(fā)射、接收天線間的通道響應(yīng)獨(dú)立 ， 則MIMO系統(tǒng)可以創(chuàng)造多個(gè)并行空間信道 。MIMO將多徑無(wú)線信道與發(fā)射、接收視為一個(gè)整體進(jìn)行優(yōu)化 ， 從而可實(shí)現(xiàn)高的通信容量和頻譜利用率 ， 這是一種近于最優(yōu)的空域時(shí)域聯(lián)合的分集和干擾對(duì)消處理 。
MIMO OFDM技術(shù)
MIMO OFDM技術(shù)是通過(guò)在OFDM傳輸系統(tǒng)中采用陣列天線實(shí)現(xiàn)空間分集 ， 提高了信號(hào)質(zhì)量 ， 是聯(lián)合OFDM和MIMO而得到的一種新技術(shù) 。它利用了時(shí)間、頻率和空間三種分集技術(shù) ， 使無(wú)線系統(tǒng)對(duì)噪聲、干擾、多徑的容限大大增加 ， 系統(tǒng)原理如圖3所示 。MIMO OFDM主要包括以下要害設(shè)計(jì): 發(fā)送分集、空間復(fù)用、接收分集、干擾消除、軟譯碼、信道估計(jì)、同步、自適應(yīng)調(diào)制和編碼等技術(shù) ， 其中的技術(shù)細(xì)節(jié)在此不再冗述 。
　
MAC層優(yōu)化技術(shù)
從網(wǎng)絡(luò)邏輯結(jié)構(gòu)上來(lái)看 ， 802.11只定義了物理層及介質(zhì)訪問(wèn)控制（MAC）子層 。MAC層提供對(duì)共享無(wú)線介質(zhì)的競(jìng)爭(zhēng)使用和無(wú)競(jìng)爭(zhēng)使用 ， 具有無(wú)線介質(zhì)訪問(wèn)、網(wǎng)絡(luò)連接、數(shù)據(jù)驗(yàn)證和保密等功能 。802.11n標(biāo)準(zhǔn)小組為了提升整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的吞吐量 ， 對(duì)MAC層協(xié)議也進(jìn)行了優(yōu)化 ， 改變數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu) ， 增加了凈負(fù)載所占的比重 ， 減少治理檢錯(cuò)所占的字節(jié)數(shù) ， 大大提升了網(wǎng)絡(luò)的吞吐量 。
智能天線技術(shù)
智能天線是一個(gè)由多組獨(dú)立天線組成的天線陣列系統(tǒng) ， 該陣列的輸出與收發(fā)信機(jī)的多個(gè)輸入相結(jié)合 ， 可提供一個(gè)綜合的時(shí)空信號(hào) 。與單個(gè)天線不同的是 ， 天線陣列系統(tǒng)能夠動(dòng)態(tài)地調(diào)整波束的方向 ， 以使每個(gè)用戶都獲得最大的主瓣 ， 并減小了旁瓣干擾 。這樣不僅改善了SINR（Signal-to-Interference and Noise Ratio ， 信號(hào)干擾和噪聲比） ， 還提高了系統(tǒng)的容量 ， 擴(kuò)大了小區(qū)的最大覆蓋范圍 ， 減小了移動(dòng)臺(tái)的發(fā)射功率 。智能天線的基本結(jié)構(gòu)如圖4所示 。

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