Explication
Donc, la vitesse de la lumière n'a (pratiquement) rien à voir avec ça, vous avez raison.
Le WiFi choisit un mode de transmission basé sur la qualité de la liaison entre deux stations. Plus le lien est mauvais, plus la transmission doit être robuste . Une façon d'aggraver est d'avoir une liaison plus longue, ce qui signifie que moins d'énergie du signal atteint l'extrémité de réception, ce qui signifie que le rapport entre le bruit inhérent au récepteur et le signal reçu s'aggrave; ceci est généralement mesuré comme SNR ( rapport signal / bruit). C'est ainsi que la distance entre directement en jeu.
Pour rendre une transmission plus robuste, le WiFi (IEEE802.11 a / g / n / ac…) fait différentes choses:
- Utilisez une modulation moins fine. Si vous avez déjà traité des communications sans fil numériques, vous avez peut-être entendu dire que les informations sont transportées en modulant une onde porteuse avec l'un d'un ensemble de symboles, qui ne sont essentiellement que des nombres complexes. Plus cet ensemble de symboles est grand, plus vous pouvez transporter de bits avec chaque symbole que vous transmettez, mais aussi, plus ces symboles sont proches les uns des autres. Plus proche signifie que vous avez besoin de moins de bruit pour finir accidentellement dans un autre symbole. Donc, si votre vitesse doit être élevée, vous essayez généralement d'utiliser une constellation avec beaucoup de symboles, mais vous ne pouvez tolérer que très peu de bruit par rapport à votre puissance reçue, c'est-à-dire que vous avez besoin d'un SNR élevé.
- Les liaisons sans fil (généralement, toutes les liaisons de données non triviales) utilisent ce que nous appelons le codage de canal , et en particulier la correction d'erreur directe: Il s'agit essentiellement d'ajouter de la redondance à vos données (par exemple sous la forme de répétition des mêmes données deux fois, ou en ajoutant une somme de contrôle, ou par beaucoup d'autres moyens). Si vous concevez intelligemment votre code de canal et votre décodeur, plus de redondance signifie que vous pouvez corriger beaucoup d'erreurs. Plus il y a de redondance, plus il y a de correction d'erreur. L'inconvénient de cela, bien sûr, c'est qu'au lieu de transporter des données plus «intéressantes», vous êtes obligé de transporter cette redondance. Donc, si vous utilisez un code de canal qui ajoute deux fois la quantité de données d'origine en tant que redondance pour pouvoir traiter un grand nombre d'erreurs (voir 1.), vous ne pouvez utiliser que 1/3 de votre débit physique pour la charge utile réelle morceaux.
Commentaire avancé
Il est de notoriété publique que plus vous vous éloignez d'un point de réseau Wi-Fi, plus le réseau sur Wi-Fi est lent.
La connaissance commune, comme d'habitude, est une simplification grossière. La tendance générale est juste, plus on s'éloigne, moins il y a de puissance, comme expliqué plus haut.
Les canaux à trajets multiples signifient que les choses ne descendent pas de façon monotone avec la distance
Mais: le WiFi est généralement utilisé à l'intérieur. Dans ces paramètres, nous avons ce que nous appelons un scénario à trajets multiples fort. Cela signifie qu'en raison des réflexions sur les murs, les meubles, les choses qui se trouvent dans l'environnement général, vous pouvez obtenir différents types d'auto-interférence de signal. Et cela pourrait signifier que, bien que vous soyez relativement proche de l'émetteur, votre récepteur pourrait ne rien voir, car deux chemins se trouvent avoir une différence de chemin d'une demi-longueur d'onde et s'annulent.
Donc, pour les trajets multiples intérieurs typiques, vous ne pouvez généralement pas dire "plus loin, pire"; c'est généralement beaucoup moins facile. Nous appelons ce phénomène la décoloration (et dans ce cas, probablement la décoloration à petite échelle ).
Diversité des canaux pour des gains de robustesse
Ensuite: les normes WiFi les plus modernes prennent en charge MIMO (entrées multiples, sorties multiples), ce qui signifie essentiellement que vous avez plusieurs antennes à chaque extrémité d'une liaison. L'idée est que de l'antenne d'émission 1 à l'antenne de réception 1 (appelons cela 1-> 1) il y aura (avec une probabilité élevée) une réalisation de canal différente (les canaux sont aléatoires!) Que de l'antenne d'émission 2 à l'antenne de réception 1 ( 2-> 1), et 1-> 2, et 2-> 2, etc.
Ces canaux physiquement différents peuvent aider à résoudre le problème de décoloration mentionné ci-dessus. Bien que le canal multi-trajets 1-> 1 puisse, au hasard, être gravement blessé en s'annulant, 1-> 2 peut toujours être OK. Votre "probabilité de badness" moyenne diminue avec le nombre d'antennes. Agréable! Cela signifie que plus nos canaux ne sont pas corrélés (c'est-à-dire que moins une défaillance d'un canal signifie que les autres seront également mauvaises), meilleure est notre transmission.
Cela signifie également que "très proche" n'est pas intrinsèquement "très bon", car cela signifie également que, probablement, les différentes antennes voient à peu près la même réalisation de canal, de sorte que vous n'obtenez pas la "sécurité" de "nah, il est peu probable que toutes les chaînes soient mauvaises en même temps ".
Utiliser MIMO pour le plaisir et le profit (et des tarifs plus élevés)
ijhi,jH
sH
r=sH.(1)
Le problème est que nous aimerions probablement avoir beaucoup de canaux totalement indépendants entre l'émission et la réception, c'est-à-dire que ce que nous envoyons sur une antenne à une antenne n'a aucun effet sur toutes les autres paires d'antennes. Ensuite, nous pouvons envoyer plusieurs flux de données en parallèle . Cela nous donnera une augmentation sérieuse de la vitesse de transmission!
Malheureusement, cette équation ci-dessus dit que nous devons en quelque sorte peser et additionner tous les signaux d'émission pour obtenir le signal de réception de chaque antenne. Hm, triste.
HΛ
Λ
H=UΛV∗(2)
Λ(1)
r=sUΛV∗.(3)
HVVV∗V=I
rV=sHV=sUΛV∗V=sUΛI=sUΛ(4)(5)(6)(7)
(7)
VsUmin()
Donc, l'algorithme devient assez simple:
- H
- HUΛV∗
- sU
- rV
Tout cela ne fonctionne que si le SVD donne de bons résultats, et cela ne se produit que lorsque les canaux de paire d'antennes physiques sont suffisamment indépendants. Cela signifie que pour le MIMO, la proximité signifie que vous pouvez potentiellement transmettre encore moins que pour une distance moyenne, car la distance signifie qu'il y a plus de réflecteurs aléatoires différents sur le chemin. (Après une certaine distance, les effets de perte de trajectoire dominent et vous empirez toujours.)