[De principiante a experto - Términos comunes WLAN] Sección 5 - Formación de haces

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La tecnología de formación de haces permite que un AP pueda concentrar la energía en la dirección especificada para los clientes. Ayuda a mejorar la calidad de la señal de recepción y el rendimiento.

En un sistema multiantena, si las señales transmitidas desde diferentes antenas tienen los haces con la misma atenuación pero en direcciones opuestas en una posición, se puede generar un agujero inalámbrico. 802.11n proporciona una tecnología de formación de haces estándar que compensa previamente la fase de una antena transmisora para superponer los haces con el fin de obtener un efecto óptimo. 

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La formación de haces facilita la recepción de señales mediante la ponderación de las señales de transmisión. El coeficiente de ponderación se obtiene en función del entorno de transmisión o de la información sobre el estado del canal (CSI). Basado en la estructura y los ajustes, la formación de haces se clasifica en formación de haces explícita y formación de haces implícita.

Formación de haces explícita

La formación de haces explícita requiere que los STA proporcionen información de canal a los AP.

Como se define en 802.11n y 802.11ac, el proceso de formación de haces explícita consiste en una sonda de información de canal y retroalimentación, como se muestra en la siguiente figura. 

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1.    Un AP envía los datos de la sonda (símbolos de entrenamiento) a un STA. 802.11n utiliza el Null Data Packet (NDP) y el preámbulo escalonado para explorar canales, mientras que 802.11ac utiliza el NDP.

1.        NDP

U****P es un paquete sin datos ni cargas. Después de recibir un anuncio de sonda y u****P de un AP, un STA proporciona información del canal al AP.

2.        Preámbulo escalonado

Un preámbulo escalonado envía un cuadro MAC que transporta el canal de la sonda.

2.    El STA proporciona información de retroalimentación del canal al AP.

0.    802.11n define tres formatos de retroalimentación:

1.  CSI

El STA envía la información del canal original al AP que calcula el peso final de la formación de haces.

2.  No comprimido

Cuando recibe un marco de sonda, el STA calcula el peso de formación de haces y lo envía al AP. Este modo aumenta la sobrecarga del sistema.

3.  Comprimida

Cuando recibe un marco de sonda, el STA calcula el peso de formación de haces y lo envía al AP. Se toman ciertas medidas para reducir la sobrecarga del sistema.

1.    802.11ac permite que los STA puedan proporcionar retroalimentación de información de canal en modo de matriz de V comprimida.

3.    Basándose en la información de peso, el AP realiza el formación de haces para que las señales multitrayecto se agreguen en la STA, lo cual forma ganancias.

Formación de haces implícita

La suposición inicial de la formación de haces implícita es liberar a los STA de proporcionar retroalimentación de información de canal. La formación de haces implícita aprovecha la reciprocidad de un sistema de duplexación por división de tiempo (TDD). La reciprocidad indica que los CSI del uplink y del descendente en una banda de frecuencias son idénticos. De esta manera, la información del canal uplink se aplica directamente al downlink para la formación de haces.

Como se define en 802.11n, el proceso de formación de haces implícita consiste en la sonda de información del canal y la retroalimentación, como se muestra en la siguiente figura. 

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https://forum.huawei.com/enterprise/en/ NOTA:

Para simplificar el diseño, 802.11ac no soporta la formación de haces implícita, lo que es complejo.

En el caso de la formación de haces explícita, las STA proporcionan realimentación CSI, mientras que en el caso de la formación de haces implícita, las CSI de uplink y de downlink se consideran idénticas, pero no constituyen información real del canal.

En la práctica, la aplicación del CSI de uplink al canal downlink puede no lograr el efecto deseado debido a la diferencia entre los canales uplink y downlink. Para asegurar el efecto de formación de haces, los STA aún necesitan obtener el CSI del downlink y ofrecerlo al AP, y asistir al AP en la calibración del canal. El proceso de calibración es el siguiente:

1.    Un AP envía un cuadro de inicio de calibración, que también es un cuadro de inicio de sonda, a un STA.

2.    Después de recibir el cuadro de inicio de sonda, el STA envía un cuadro de respuesta (cuadro de respuesta de calibración y cuadro de respuesta de la sonda) al AP, ayudándole a evaluar el canal uplink.

3.    Basándose en el cuadro de respuesta, el AP evalúa el canal uplink y envía un cuadro de calibración (cuadro de sonda y cuadro de retroalimentación CSI) al STA. Esto permite que el STA pueda recopilar información sobre el downlink y solicita al STA que proporcione información sobre el canal al PA.

En la práctica, la conformación de haces no está bien soportada por los STA, especialmente por algunos STA legados. Para abordar estos problemas, se introduce la formación de haces legada, que no requiere la participación del STA.

Formación de haces legada

En la formación de haces legada, la combinación de relación máxima (MRC) se utiliza para combinar señales uplink. La información de canal obtenida se aplica directamente a los canales downlink, lo que logra la formación de haces en los canales downlink. Lo siguiente utiliza un AP con tres antenas como ejemplo para describir el proceso de formación de haces legada. 

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1.    Un AP recibe tres señales uplink con diferentes fases y amplitudes.

2.    El AP corrige las fases de las señales utilizando MRC, las pondera basándose en una ganancia variable adecuada, envía las señales al detector para una detección coherente y las combina en una sola señal, como se muestra en la siguiente figura.
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Después de obtener las fases y pesos de las señales uplink luego de la optimización, el AP envía las señales con las mismas fases y amplitudes (relacionadas con los pesos) a los canales de la misma señal STA downlink. La formación de haces se realiza en el STA, lo que genera ganancias.


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