802.11n关键技术.ppt

1、802.11n关键技术,南京智达康无线通信科技有限公司,802.11n的关键技术,PHY MIMO(多输入多输出) 40MHz双倍频宽 Shorter GI 新的调制速率,MAC 帧聚合(Frame Aggregation) 缩小帧间间隔(RIFS) 增强的节能模式(MIMO PS/PSMP) HT保护,MIMO是一个非常复杂的技术，简单来讲就是结合复数的RF链路和复数的天线，同时在多个天线上发送出不同的信号，而接收端则通过通过不同的天线将不同的信号在不同的RF链路上将不同的信号独立的解码出来。 多天线，MIMO在802.11N通常定义为MN，其中M为Tx天线数 ，N为接收天线数。 多空间串流

2、，空间串流数是决定最高物理传输速率的参数，在802.11n中定义了最高的串流数为4。串流数也多速率就越高，在802.11n中，在其他参数确定后，最高速率按空间串流Nss的倍数变化，如1个独立串流最高可达150Mbps，2独立串流则为300, 3个独立空间流为450Mbps，4个独立空间流600Mbps。 串流数与天线，一般而言，天线数与串流数一致，也可采用不对称的天线数和串流数，但是天线数量必须不小于串流数，如2个空间串流的至少需要两个天线来支持。,MIMO配置,transmit beamforming (TxBF) ，可以简单的理解为发送方将相同的信号调制出相同的波形在多个天线上同时发送出来

3、，形成一个束波，而接收方则通过将这些从不同路径信号还原为一个更强的信号。 AP可以用TxBF可以发送给一个特定station， AP可以针对多个station 使用TxBF，但是只能发送单波报文。 TxBF比较典型的应用是在SDM（多空间串流）不可用时，可以使用复数的天线来增强其传输的距离，以达到覆盖能力的提高 TxBF在802.11N 草案2.0版本中没有得到完全的通过，所以在目前的测试规范和产品中，尚未有明确提出。,束波传输(transmit beamforming),两种模式可选，20MHz，40MHz。 20MHz时，使用一个channel。信道宽度与802.11a/b/g相同，在80

4、2.11n标准中，强制20MHz为默认值。 40MHz是可选配置项，11n设备可以不支持40MHz模式， AP在40MHz时必须相容20MHz模式，AP根据station的能力及环境因素，动态选择20/40M的模式来发送。动态选择的机制: 基于动态速率选择的算法，策略与传统的802.11bg类似。 当扩展信道出现冲突时，AP会关闭扩展信道，而转为只在主信道上发送 在802.11n设备中，都会有,Channel Mode,802.11b/g 802.11 ng 802.11ng模式，工作在2.4Ghz，向前兼容802.11b/g的station. 802.11an 802.11AN模式，与802

5、.11A工作在相同的5Ghz，向前兼容802.11a Only N（可选项） Enable工作在纯N模式下，传统的abg station无法与AP连接,Wireless Mode,GF only (Greenfield only) 在Beacon frame中，HtCapabilities information element有一个bit 称为non-GFdevice bit，该bit 表示目前BSS中是否存在legacy station，1表示存在legacy station，反之为0。 在同一BSS中的HT-STA通过该bit来识别是否存在legacystation。如果non-GF d

6、evice bit为0，则HTstation在发送HTframe时必须通过RTS/CTS或CTS-To-Self的方式来对HT传輸进行保护。 uncheck GF only，此时AP根据当前BSS是否有legacy station来改变non-GFdevice bit的值。当状态变化时，该bit的更新时间为30sec。 Check GF only，强制BSS为Greenfield only。此时不管是否有legacy station与AP相连。non-GFdevice bit都为1。 GF only时，此时HT station可以获得比较好的throughput，但是此时可能会造成legacy

7、 station不认识HT信号而导致信号的冲突。,GF only,Channel与传统802.11abg相同，根据国家和地区来选择，可选用不同的信道。 自动信道选择 在AP mode下，channel可以选择auto，AP在启动时会自动选择一个最干净的信道。 External channel Extern channel offset 只在HT40才会用到，分为above/below或auto。表示externchannel相对于controlchannel的偏移。 Channel protect space（20/25Mhz） 表示externchannel与ctrlchannel的间隔，目

8、前我们没有该选项，默认为20Mhz,即相距5个channel，当选择channel1时，externalchannel则为5。 External channel auto switch,对应于ctrl channel，external channel也有auto switch的功能。AP根据external channel的状况来动态选择externalchannel。,Channel and External Channel,协议规定Ht STA/AP同时也是一个Qos STA/AP。 802.11n利用802.11 frame header中Qos field中的TID来区分封包是属于某个

9、stream，实现Macsublayer中的Block Ack功能。 同时通过Qos的Ack policy来实现No-Ack功能及Block-ACK的策略选择。 在802.11n下，WMM恒为enable。,WMM在802.11n中的意义,Enabled/disabled MPDU aggregation的功能，即Block ACK enhancement的功能。 A-MPDU是802.11N MAC层的关键feature，通过frame aggregation来提升throughput。 一个A-MPDU的长度最大为65535字节，A-MPDU的最大长度表示的是一次能发送的数据的大小。655

10、35远大于传统的802.11g的4096，是体现MAC层的性能改进的最为重要的参数。,A-MPDU Aggregation,A-MSDU的功能将多个MSDU集合成一个MPDU来发送。 一个A-MSDU的总长度不能超过4065. 一个A-MSDU会被封装成一个QoS MPDU来交给MAC层做进一步作为A-MPDU中的一个MPDU来发送，一个QoS MPDU最大长度为4095，由于在做QoS封装时需要增加额外的30个字节的报文头，所以A-MSDU不能超过4095-30=4065字节。,A-MSDU Aggregation,Short GI（guard interval）就是400ns GI (与8

11、00nsGI比较),例如: HT-40 MCS Index=15, 800ns GI是270Mbps; 400ns GI是300Mbps。 Enable和disabled Short GI对11NData rate的影响简单的用以下公式表示： Short GI rate = 10/9 * Non-Short GI Rate。 如MCS index=15时，ShortGI disable时，Data rate=270M，Short GI enable时Datarate=300M。 是否支持short GI Ht Capabilities information element也有对应的bit来表

12、示。 Short GI由于可以显着的提升速率，是802.11N的关键技术之一,Short GI,减少帧间间隔（Reduce interframe space） RIFS只能出现在两个连续的HT帧之间。 这个参数主要表现的是PHY层的兼容性。Enabled之后在beacon中HT capacity info中有相关的bit来表示。 802.11N AP不要求TX要支持RIFS，但是强制为RX必须能识别RIFS。,RIFS,在802.11a/g中规定了7个速率（6，12，18，24，36，48和54），802.11N的速率可多达300个可选速率，但是基准速率只有8种：6.5，13，19.5，26，

13、39，5258.5，65。这一基准速率相比以802.11a/g，提高了大约8%（如18-19.5）,65没有在对应于802.11a/g的速率。其他的速率一般都来源于此8个基本速率。 11n的datarate与多个因素有关 Number of separate stream（Nss）。就是我们所讲的MIMO里多少个独立的空间传输串流。在目前的APs解决方案中都是为两个独立的空间流，Nss=2。 Channel bandwidth 20/40Mhz. Short GI 具体的组合请参看附录中的速率表,Date Rate,Extension信道的保护模式，只是针对扩展信道起作用，这是为了防止external channel上存在有传统802.11b/g的station，802.11n通过RTS/CTS机制来实现与传统802.11 a/b/g设备共存。 None：不采用任何的保护方式。 RTS/CTS：与11G的RTS/CTS一样，通过RTS/CTS的机制来保护extern channel的传输，选择此种方式时，在external channel 上可以抓到RTS/CTS的报文。 CTS To self：同802.11