MIMO

Innan 802.11n standarden använde man trådlösa utrustningar som hade en enda antenn. En sådan teknik är känd som SISO, single-in single-out. Detta ändrades med 802.11n till flera antenner, det vill säga flera sändare och flera mottagare därmed flera dataströmmar. Bilden nedan visar hur tre 802.11ac dataströmmar skickas från den trådlösa routern till en och två mottagare.

Bild 1: MIMO inomhus

Tekniken kallas MIMO och används inom- och utomhus.

Bild 2: MIMO utomhus

MIMO står för Multiple Input, Multiple Output. MIMO-tekniken använder flera antenner för överföringar av flera dataströmmar samtidigt. En sådan funktion kallas för Spatial Multiplexering. Dessa Spatial Streams skickas med en sådan precision som gör att de inte stör ut varandra alls trots att överföringen sker genom samma transmissionskanal. Den största fördelen med att skicka flera dataströmmar på en gång är att den totala bandbredden kan ökas. Termen Multiplexering innebär just att flera dataströmmar överförs parallellt, och att mottagaren sedan kan slå ihop de olika dataströmmarna.

MIMO antenner finns i olika varianter exempelvis SISO eller 1 x 1, MIMO eller 2 x 1, MIMO eller 2 x 3

Bild 3: 802.11n och MIMO

802.11n standarden stödjer minst 2 och upp till 4 dataströmmar tack vare flera olika tekniska funktioner såsom spatial streams och channel aggregation bland några till.

Channel aggregation

Trådlösa enheter som stödjer 802.11n kan binda ihop ett antal kanaler så att signalöverföringshastigheten kan ökas. Detta möjliggörs med OFDM modulering på kanaler med 20 MHz bredd och att varje kanal har 48 bärare. Med 802.11n ökar antal bärare per kanal till 52.

Bild 4: Enskild kanal och underbärare

Dessutom möjliggör tekniken att aggregera intill närliggande kanaler exempelvis två 20 MHz kanaler till en på 40 MHz med 108 bärare:

Bild 5: 40 Mhz kanal och 108 bärare

Observera att när kanaler aggregeras minskar det totala antalet ursprungliga kanaler i ett band. Till exempel i den 5 GHz band som består av 23 icke-överlappande 20-MHz-kanaler resulterar i 11 kanaler. Du får gärna jämföra med de tre icke-överlappande kanaler i 2.4 GHz band.

Spatial Multiplexering

En 802.11-enhet kan hantera flera dataströmmar samtidigt så att dataöverföring kan multiplexeras och skickas på flera dataströmmar i samma radiokanal. Detta kallas “Spatial Multiplexing” vilket går ut på att flera dataströmmar skickas samtidigt med en sådan precision som gör att de inte stör ut varandra. Hur kan flera trådlösa utrustningar sända på samma kanal utan att störa varandra?

Varje dataström (radio chain) eller spatial stream har sin egen antenn. Varje antenn är åtskild något avstånd från de andra så att signalerna anländer till mottagarens antenner (även de åtskilda från varandra) troligen i olika fas och amplituder. Detta är särskilt sant när dataströmmarna studsar på några objekt längs vägen till mottagaren. Dessutom kan data distribueras över sändarens dataströmmar på ett förutbestämt sätt.

Antalet dataströmmar som en trådlös utrustning kan hantera brukar betecknas genom att lägga till ett kolon och ett nummer till MIMO-specifikationen. Till exempel 3 × 3: 2 MIMO betyder att enheten har tre sändare (Tx), tre mottagare (Rx) och två dataströmmar.

Bild 6: MIMO 3×3:2