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2017-02-17 by:CAE仿真在線 來源:互聯(lián)網(wǎng)
曾經(jīng)有很多讀者朋友問我,如何提升WiFi信號(hào)的繞射(即衍射)能力?我的回答都是沒有任何辦法。常規(guī)的WiFi設(shè)備都是工作在2.4GHz,5GHz頻段,這兩種頻段對(duì)應(yīng)的電磁波波長通常小于障礙物的尺寸,再怎么高深的算法或是電路設(shè)計(jì)都無法改變電磁波本身的特性,所以WiFi信號(hào)的繞射就成了不可能。
但有個(gè)好消息是,預(yù)計(jì)于2016年發(fā)布的IEEE 802.11ah標(biāo)準(zhǔn)將可以解決這個(gè)問題,因?yàn)槠湟?guī)定的工作頻率是1GHz以下。
近期在對(duì)一個(gè)新的軟件無線電項(xiàng)目需求進(jìn)行評(píng)估時(shí),簡單了解了一下IEEE 802.11ah。IEEE 802.11ah物理層是IEEE 802.11ac的降頻版本。作為802.11n的升級(jí)版,802.11ac支持80MHz,160MHz,80+80MHz信道帶寬,也支持802.11n的20/40MHz信道帶寬。802.11ah定義了2MHz,4MHz,8MHz,16MHz信道帶寬,剛好是此前標(biāo)準(zhǔn)的1/10。此外,802.11ah還定義了1MHz信道帶寬,用于更遠(yuǎn)距離無線傳輸。
其目標(biāo)應(yīng)用場(chǎng)景包括傳感器和智能抄表,傳感器和智能抄表回傳鏈路,WiFi覆蓋擴(kuò)展。目前IEEE 802.11ah草案已經(jīng)可以下載,只是需要花費(fèi)302.00美金,如下圖。
IEEE 802.11ah信道
與5GHz頻段類似,1GHz以下頻譜中,可用頻段因國家而異。因此,802.11ah根據(jù)不同國家的實(shí)際情況定義了不同的頻率范圍,包括美國,韓國,中國,歐洲,日本與新加坡。以美國為例,頻率范圍是902-928MHz,共28MHz頻譜資源,1MHz信道帶寬情況下具有26個(gè)可用信道。為了達(dá)到更高的吞吐量,802.11ah保留了802.11n,802.11ac中的信道綁定方法,即多個(gè)相鄰信道組成更寬的信道帶寬。由此,2MHz信道帶寬就是由2個(gè)相鄰的1MHz信道組成,4MHz就是由相鄰的4個(gè)信道組成,以此類推。對(duì)于802.11ah,美國最大能夠支持16MHz信道帶寬。下圖給出了美國的802.11ah信道組成。
不同國家的可用802.11ah頻譜如下圖所示?？梢钥吹巾n國的可用頻率為917.5-923.5MHz,0.5MHz的頻率偏移是為了減少可能的干擾;歐洲的可用頻率范圍為863-868MHz;中國的可用頻率范圍為755-787MHz(有待考證);日本的可用頻率范圍為916.5-927.5MHz;新加坡的可用頻率由兩段不連續(xù)的頻譜組成。從這張圖中也足以看出頻譜資源是何等珍貴。
IEEE 802.11ah傳輸模式
在802.11ah標(biāo)準(zhǔn)中,1MHz與2MHz作為通用信道帶寬,所有的802.11ah設(shè)備也必須支持這兩種信道帶寬。802.11ah的物理層設(shè)計(jì)可以分為2類,第1類是高于(包含)2MHz的信道帶寬,第2類是1MHz信道帶寬。
對(duì)于高于(包含)2MHz的模式,如4MHz,8MHz,16MHz,802.11ah物理層精確地設(shè)計(jì)為802.11ac物理層時(shí)鐘的1/10,具有如下特征:
-
支持OFDM
-
支持MIMO
-
支持MU-MIMO
-
與802.11ac具有相同的子載波數(shù)
-
OFDM符號(hào)周期剛好是802.11ac的10倍
-
支持MCS0-9
2MHz信道帶寬下的802.11ah速率集如下表所示。很明顯可以看出,802.11ah速率剛好是802.11ac的1/10。為了降低功耗,802.11ah最多支持4條空間流,而802.11ac最多可支持8條空間流。
|
MCS Index |
Modulation |
Code Rate |
NSD |
NDBPS |
Data Rate |
Data Rate |
|
MCS-0 |
BPSK |
1/2 |
52 |
26 |
0.65 Mbps |
0.72 Mbps |
|
MCS-1 |
QPSK |
1/2 |
52 |
52 |
1.3 Mbps |
1.44 Mbps |
|
MCS-2 |
QPSK |
3/4 |
52 |
78 |
1.95 Mbps |
2.17 Mbps |
|
MCS-3 |
16-QAM |
1/2 |
52 |
104 |
2.6 Mbps |
2.89 Mbps |
|
MCS-4 |
16-QAM |
3/4 |
52 |
156 |
3.9 Mbps |
4.33 Mbps |
|
MCS-5 |
64-QAM |
2/3 |
52 |
208 |
5.2 Mbps |
5.78 Mbps |
|
MCS-6 |
64-QAM |
3/4 |
52 |
234 |
5.85 Mbps |
6.5 Mbps |
|
MCS-7 |
64-QAM |
5/6 |
52 |
260 |
6.5 Mbps |
7.22 Mbps |
|
MCS-8 |
256-QAM |
3/4 |
52 |
312 |
7.8 Mbps |
8.67 Mbps |
|
MCS-9 |
256-QAM |
5/6 |
– |
– |
– |
– |
對(duì)于1MHz傳輸模式,802.11ah物理層具有如下特征:
-
FFT點(diǎn)數(shù):32
-
子載波數(shù):24
-
MCS類型:MCS10
-
子載波間隔:31.25KHz
IEEE 802.11ah MAC層
802.11ah MAC層設(shè)計(jì)過程中引入了一些增強(qiáng)的特性與新的幀結(jié)構(gòu),具有如下特征:
-
支持大量終端接入
-
增強(qiáng)節(jié)電效能
-
高效的媒體訪問機(jī)制
-
增強(qiáng)的吞吐量
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