8299308515

I. Wprowadzenie

Wśród licznych problemów, jakie napotykają projektanci współczesnych radiowych sieci bezprzewodowych WLAN (Wireless Local Area NetWork) należy wyróżnić przede wszystkim ograniczony dostęp do zasobów widma częstotliwościowego oraz sam charakter medium bezprzewodowego nacechowanego niestacjonarnością, w którym warunki ściśle zależą od środowiska, w którym sieć radiowa ma funkcjonować. Dodatkowym ograniczeniem są liczne uwarunkowania kompatybilnościowe nakładające na sieci WLAN limity odnośnie dopuszczalnej maksymalnej mocy promieniowanej (w Europie wynosi ona 100 mW, w USA - 1 W). Skutkuje to tym, iż zwiększanie szybkości transmisji w tego typu sieciach nie jest zadaniem łatwym, choć bardzo pożądanym. Rozwój usług transmisji danych, w tym cyfrowych multimediów, powoduje, że użytkownicy oczekują systemów, które cechowałyby się możliwie dużą przepustowością, wysoką jakością oraz pojemnością.

W najprostszym ujęciu, oczywistym sposobem realizacji transmisji radiowej o dużej szybkości jest dobór technik transmisji charakteryzujących się wysokim poziomem tzw. efektywności widmowej, która określa ilość danych możliwych do „zmieszczenia” wjednostkowym paśmie. Przykładowo przechodząc od najprostszej modulacji fazy BPSK do modulacji 64PSK, zwiększa się efektywność widmową 6-krotnie, tyle też wynosi teoretyczny przyrost możliwej do uzyskania szybkości transmisji. Z drugiej jednak strony modulacje o tak wysokich wartościowościach wymagają odpowiednio dużego stosunku sygnału do szumu, gdyż w przeciwnym razie bitowa stopa błędu BER (Bit Error Ratę) może przekroczyć dopuszczalny poziom. W bardzo wielu sytuacjach te wysokie wymagania odnośnie jakości sygnału powodują, że implementacja takich modulacji jest trudna, bądź wręcz niemożliwa. Należy ponadto podkreślić, iż nawet jeśli lokalnie uda się pracować z modulacjami o wysokich wartościowościach, ewentualny zysk w kontekście uzyskanych faktycznie przepływności i tak może być niewielki, zwłaszcza, jeśli dysponujemy kanałem o niewielkiej szerokości. W efekcie w sieciach kablowych, nie mówiąc już o optycznych, możliwa jest realizacja łącz o przepływności ach liczonych nawet w gigabajtach, natomiast w sieciach radiowych jeszcze do niedawna tego typu osiągi wydawały się absolutnie poza zasięgiem możliwości, jakie oferowała dostępna technika.

Kluczem do przynajmniej częściowej odpowiedzi na zasygnalizowane powyżej problemy może być tzw. technika wieloantenowa MIMO (Multiple Input Mu/tip/e Output), której poświęcone będzie niniejsze opracowanie. Jak sama nazwa wskazuje, podstawowa idea MIMO zakłada wykorzystanie większej liczby anten po jednej lub po obu stronach łącza radiowego i w istocie rzeczy, w pewnym ograniczonym zakresie, była ona wykorzystywana w istniejących systemach już od dłuższego czasu, choćby pod postacią nadawania / odbioru zbiorczego. Największą zaletą techniki wieloantenowej jest możliwość uzyskania bardzo wysokiej efektywności widmowej i w dalszej kolejności realizacja bardzo dużych szybkości transmisji, bądź wysokiej jakości transmisji, której reprezentacją jest wartość bitowej stopy błędu BER. Korzyści, jakie oferuje MIMO nie wymagają żadnych modyfikacji parametrów systemowych w stosunku do wariantu „klasycznego” - z jedną anteną nadawczą i jedną anteną odbiorczą, tzn. nie jest konieczne zwiększanie mocy nadawanej, poszerzanie pasma czy też wykorzystywanie większej ilości podnośnych; koszt zastosowania tej techniki przejawia się natomiast w wyraźnej komplikacji urządzeń tworzących sieć: zarówno na poziomie algorytmicznym (w szczególności algorytmy odbiorcze), jak i sprzętowym (większa

5