Ученые из МФТИ и ИППИ РАН разработали метод улучшения функции MIMO (Multiple Input Multiple Output) в Wi-Fi. Это технология, используемая в беспроводной связи, которая позволяет одновременно передавать и принимать несколько потоков данных с помощью множества антенн как на передающей, так и на принимающей стороне. Основная идея MIMO заключается в том, что использование нескольких антенн улучшает производительность связи, увеличивая пропускную способность и надежность передачи данных в несколько раз. Результаты работы опубликованы в международном журнале IEEE Wireless Communications Letters.
Ученые предложили потенциальное улучшение функции MIMO в Wi-Fi — сокращение процедуры прослушивания канала.
«Чтобы иметь большую скорость передачи данных за счет MIMO, устройству Wi-Fi необходимо сообщить своей точке доступа состояние беспроводного канала. Такое сообщение содержит множество сложных матриц, которые даже при сжатии с использованием стандартизированных методов 802.11 могут составлять сотни или тысячи байт. Эти нежелательные накладные расходы отнимают значительную часть канальных ресурсов и времени», – рассказал преподаватель кафедры проблем передачи информации и анализа данных для студентов Физтех-школы радиотехники и компьютерных технологий МФТИ, научный сотрудник ИППИ РАН Илья Левицкий.
Авторы предлагают новый метод дополнительного сжатия информации о состоянии канала (англ. CSI – Channel State Information) без потерь. В частности, они обнаружили, что CSI сильно коррелирует между соседними подчастотами и последовательными измерениями. Поэтому, чтобы минимизировать ее объем, можно передавать только различия в измерениях, которые можно дополнительно уплотнить с помощью простого кодера типа Хаффмана. На основе реальных экспериментальных данных разработчики показали, что новый метод экономит в среднем около 50% размера CSI. Преимущество решения заключается в его низкой сложности по сравнению с большинством аналогов и потенциальной совместимости со стандартом 802.11.
«С момента публикации нашей прошлой статьи глубина исследования значительно повысилась. Мы поставили серии новых экспериментов, провели множество обсуждений, воспроизвели имеющиеся и создали новые методы передачи информации о канале. Нам пришлось обратиться к смежным темам вроде теории кодирования, статистики и цифровой обработки сигнала. Это потребовало большой вовлеченности всех авторов. Я очень рад, что эта колоссальная работа была оценена по достоинству и опубликована в журнале высшего ранга. Такая оценка усилий нашего коллектива вдохновляет делать больше», – комментирует первый автор статьи, студент МФТИ Андрей Баранников.
По словам ученых, производители Wi-Fi оборудования, которые будут использовать данный подход в прошивках своих сетевых карт, смогут рассчитывать на ускорение обмена служебными данными для поддержки MIMO. Если предложенный метод будет внедрен в стандарт 802.11, то это не только ускорит процесс настройки MIMO, но и откроет новые горизонты для использования точек доступа с еще большим числом антенн. Это позволит быстрее и надежнее передавать данные по воздуху не только для одного пользователя, но и для нескольких одновременно.
Статья написана в рамках гранта РНФ № 23-19-00756.
Информация предоставлена пресс-службой МФТИ
Источник фото: ru.123rf.com
