Nowe możliwości sieci bezprzewodowych - Standard 802.11n

Spatial Multiplexing

Dzięki poprawie SNR oraz ograniczeniu destruktywnych interferencji wykorzystanie technik dywersyfikacyjnych takich jak Transmit Beamforming oraz Maximum Ratio Combiner skutkuje poprawieniem jakości transmisji sygnału. Wykorzystanie kilku anten do przestrzennej multipleksacji (Spatial Multiplexing) umożliwia natomiast zwiększenie pojemności kanału, co bezpośrednio przekłada się na znaczne zwiększenie szybkości transmisji w porównaniu do typowych połączeń radiowych z pojedynczą anteną nadawczą i pojedynczą anteną odbiorczą.

Multipleksacja przestrzenna polega na wykorzystaniu wielu anten dla przesłania równocześnie różnych informacji. W przypadku technik dywersyfikacyjnych ta sama informacja jest nadawana lub odbierana za pomocą wielu anten. W przypadku multipleksacji strumień danych zostaje podzielony i wysłany równolegle za pomocą wielu anten, w tym samym czasie i z wykorzystaniem tego samego pasma częstotliwościowego. Dzięki temu pojemność kanału a co za tym idzie szybkość transmisji rośnie liniowo względem liczby anten.

Oczywiście równoległe nadawanie za pomocą oddzielnych anten różnych informacji stawia bardzo duże wymagania dla odbiornika. Rozróżnienie poszczególnych strumieni przestrzennych oraz ich poprawne zdekodowanie wymaga aby środowisko, w którym multipleksacja jest realizowana było możliwie bogate w elementy rozpraszające i w efekcie cechujące się silną propagacją wielodrogową. Zupełnie odwrotnie zachowują się tradycyjne sieci 802.11a/b/g w których propagacja wielodrogowa jest zjawiskiem bezwzględnie niekorzystnym, zakłócającym ich prace i wymagającym maksymalnego ograniczenia. W przypadku multipleksacji przestrzennej właśnie silna wielodrogowość powoduje, że prawdopodobieństwo skorelowania poszczególnych strumieni przestrzennych będzie niewielkie a więc rozróżnialność strumieni będzie wysoka. W praktyce odbiornik wykorzystywać będzie swoiste „identyfikatory przestrzenne” (spatial signatures) dla każdej ze ścieżek i na tej podstawie będzie wydzielał sygnały wyemitowane z poszczególnych anten oraz dokonywał ich detekcji. Ponadto producenci bezprzewodowych rozwiązań zewnętrznych, w których nie zawsze można liczyć na silną propagacje wielodrogową (np. mosty bezprzewodowe na duże odległości) bardzo często stosują odmienną polaryzacje anten dla poszczególnych strumieni przestrzennych. Dzięki takiemu zabiegowi strumienie nie są skorelowane.

Wykorzystanie multipleksacji przestrzennej dla dwóch strumieni wymaga przynajmniej dwóch anten nadawczych oraz dwóch anten odbiorczych w linku. Generalnie, X strumieni przestrzennych zawsze wymaga co najmniej X anten nadawczych przy nadajniku oraz X anten odbiorczych przy stacji klienckiej. W praktyce jeśli nadajnik albo odbiorca posiada tylko jedyną antenę, maksymalna prędkość transmisji warstwy fizycznej standardu 802.11n z wykorzystaniem 40 MHz szerokości kanału wynosi 150 Mbps. Jeśli obie strony posiadają po dwie anteny i obsługują przestrzenną multiplikację - maksymalna prędkość wzrasta do 300 Mbps.