2.2.3 Повышение физической скорости передачи данных (технология mimo)

Один из путей повышения физической скорости передачи данных в беспроводных сетях — использование множества антенных систем как в приемнике, так и в передатчике. Эта технология называется системой со многими входами и многими выходами (multiple-input multiple-output, MIMO), или интеллектуальной радиосетью. При использовании MIMO одновременно передается и принимается несколько сигналов. Это позволяет повысить эффективность радиосвязи.

Технология MIMO предоставляет множество преимуществ благодаря возможности одновременно обрабатывать несколько пространственно разделенных сигналов. Два важных преимущества — пространственное разнесение антенн и пространственное мультиплексирование.

Использование многоэлементных антенн в технологии MIMO позволяет корректно принимать несколько лучей сигнала с помощью пространственно разнесенных приемных антенн. Многолучевые сигналы — это отраженные сигналы, которые принимаются после приема основного сигнала или сигнала прямой видимости (line of sight, LOS). Такие сигналы обычно воспринимаются как помехи, снижающие способность приемника восстанавливать правильную информацию.

Еще одно преимущество технологии MIMO — возможность пространственного уплотнения сигналов (Spatial Division Multiplexing, SDM). SDM позволяет пространственно разделить множество независимых потоков данных, которые передаются одновременно в одном частотном диапазоне. Использование SDM в MIMO существенно увеличивает пропускную способность, так как возрастает количество принимаемых разделенных потоков данных. Для каждого пространственного потока необходима своя пара из приемной/передающей антенны на каждой стороне (см. рис. 1). Следует понимать, что при использовании технологии MIMO для каждой антенны необходим отдельный радиочастотный тракт и отдельный АЦП. Но в конечном итоге при этом увеличивается сложность и, как следствие, стоимость разработки высокопроизводительной системы.

Технология MIMO будет играть заметную роль в проекте группы IEEE TGn. В стандарте IEEE 802.11n эта технология придет на смену существующему физическому интерфейсу OFDM, который применяется в стандартах 802.11a/g. Однако для практической реализации MIMO потребуются, возможно, дополнительные технические решения. Чтобы снизить стоимость и оправдать ожидания, необходимо тщательно проектировать системы, которым требуется больше двух радиочастотных антенных трактов.

Еще один способ увеличения скорости передачи на физическом уровне — использование каналов с расширенной полосой частот. Увеличение частотного диапазона канала не новый подход. Как можно увидеть из формулы Шеннона [C=B log2 (1+SNR)], теоретический предел пропускной способности канала C возрастает прямо пропорционально используемой полосе частот B