无线射频专题《无线局域网排错，第二层重传问题3@多径现象》

多径(Multipath)是一种传播现象，指两路或多路信号同时或相隔极短时间到达接收天线。由于波的自然扩展，在不同环境下反射、扩散、衍射和折射等传播行为也会有区别地发生。信号可能发生的反射、散射、折射、衍射等RF传播行为都可能导致同一信号发生多径现象。在室内环境中，反射信号或回波可能由长走廊、墙体、桌子、地板、文件柜和许多其他的障碍引起。有着大量金属表面的室内环境，如钢架结构的机场、仓库和厂房也是众所周知多径现象比较严重的环境。反射是诱发多径现象的主要原因。在室外平坦的公路、大型水体、建筑物或大气条件也会导致多径现象。信号会因为弯曲和反弹在许多不同的方向传播。主然可以到达接收天线，但那些反弹或弯曲的信号可能按照不同的路径到达接收天线，即射频信号会沿多条路径到达接收方。

反射信号因为传播的路径较长通常会比主信号花费更长的时间到达接收天线。信号之间的时间差可以用纳秒(nanosecond)来测量。按多条路径传播的时间差被称为时延扩展(delayspread)，多径问题到底会导致什么发生？在电视信号传输时，多径现象会产生一种“叠影效应”(ghost effect)效果，主信号的右侧会出现一幅较弱的重复图像。多径现象可能导致射频信号出现建设性或破坏性的影响，但大部分都是破坏性的。由于多条路径的相位差，信号混合通常导致衰减、放大或遭到破坏。这种现象有时称为瑞利衰落(rayleigh fading)，名称源于一位英国物理学家洛德·瑞利(Lord Rayleigh)。

多径会产生下面4种可能的结果

信号增强(Upfade)， 当多路射频信号同时到达接收方且与主波同相或局部异相时，结果会导致信号强度(振幅)增加。介于0°和120°之间较小的相位差会导致信号增强。然而，由于自由空间路径损耗，最终的接收信号不会比原始发送信号强。
信号减弱(Downfade) ，当多路射频信号同时到达接收方且与主波异相，结果会导致信号强度(振幅)下降。相位差在121°和179°之间会导致信号减弱。振幅下降是多径现象导致的破坏性现象。
信号消失(Nulling)，当多路射频信号同时到达接收方且与主波呈180"相位差，结果可能会导致信号消失，信号消失很明显也是破坏性的多径现象。
数据损坏(Data Corruption) ，因为同时存在多条反射信号的事实和时延扩展的影响(主信号与反射信号存在时间差)，接收方在解调射频信号的时候会有麻烦。时延扩展的时间差可能导致比特互相重叠，最终结果就是导致数据损坏。如图2-16所示。这种类型的多径干扰又称码间干扰(ISI)，数据损坏是最常见的破坏性多径现象事件。

坏消息是高多径环境通常都会因时延扩展导致码间干扰，再导致数据损坏。好消息是接收方都会通过802.11定义的循环冗余校验(CRC)检测到错误，因为此时校验和不能正确计算。802.11标准要求大部分单播帧在接收方用确认帧(ACK)确认，否则发送方将不得不重传。接收方不会确认CRC校验失败的数据帧。因此帧必须被重传，然而重传也比误判数据要好。多径现象对无线局域网性能和吞吐量具有负面影响，因为码间干扰导致的最直接后果就是第二层重传。第二层重传会影响到802.11无线局域网的整体吞吐量，同时也会影响到对延迟敏感的应用(如VolP等)。多径现象是导致第二层重传并影响传统802.11a/b/g无线局域网吞吐量和延迟的主要原因之一。

那么不走运的工程师应该怎么处理这些破坏性的多径问题呢？多径对于传统的802.11a/b/g设备网来说是一个严重的问题。使用定向天线通常可以减少反射，分集天线也可以抵消多径的负面影响。有时候在保证足够信号给远程接入端的前提下，降低发射功率或使用低增益天线也能解决这个问题（对于使用了MIMO天线分集和最大比混合(MRC)的802.11n传输来说，多径现象实际上会有建设性的结果）

思考：多径效应是如何在802.11n协议中起到积极作用

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