摘自百度百科鲁棒性解释： 鲁棒是Robust的音译，也就是健壮和强壮的意思。它也是在异常和危险情况下系统生存的能力。比如说，计算机软件在输入错误、磁盘故障、网络过载或有意攻击情况下，能否不死机、不崩溃，就是该软件的鲁棒性。所谓“鲁棒性”，也是指控制系统在一定（结构，大小）的参数摄动下，维持其它某些性能的特性。根据对性能的不同定义，可分为稳定鲁棒性和性能鲁棒性。

802.11n如何保持物理层的强健性？ 多天线的一个重要优点是利用多空间流提高数据速率，但多天线也可以用于显着提高系统的鲁棒性。多天线可实现接收分集、空间扩展、发射波束赋形和空时块编码（STBC）等可选特性。802.11n还添加了高级编码，以进一步提高链路的健壮性，包括了可选的低密度奇偶校验（LDPC）码和STBC。STBC将多个天线与编码结合在一起。

接收分集 通常，为了增加分集阶数，可以在接收机中添加额外的接收天线。同样原理也适用于MIMO接收机。如果发射信号中接收机的天线比空间流多，则分集阶数将增加接收天线数与发射空间流数之差。

额外的接收天线在更高的调制速率和编码速率下提供了显着的信噪比改善。图6.2显示了与两个接收天线相比，两个空间流和三个接收天线的益处。

如图6.2所示，在1%的PER下，MCS为15，增加接收天线，信噪比要求降低9dB。MCS 8时，信噪比要求降低2.5 dB。对于多空间流，由于调制阶数对衰落更敏感，分集增益更显著。

双接收天线的MIMO接收机比单天线802.11a/g接收机提供分集增益。在这种情况下，由双天线接收器接收的单流传输具有与1×2分集系统相当的性能。与单天线接收机相比，其优势如图6.3所示。我们看到，在单空间流下，接收分集增益在低调制阶数下大约为7dB，在高调制阶数下增加到9dB。

接收分集增加的强健性使得可以在较远覆盖距离内得到某个特定的吞吐率。如图6.4所示，使用传统单天线设备，50 Mbps数据速率限制在20米以内。采用2 × 2 802.11n系统，50 Mbps可以持续到35米。采用2 × 3 802.11n系统，距离进一步扩大到40米。在50 Mbps的数据速率下，MIMO系统可以适应单流模式，相当于2 × 2 802.11n系统的1×2分集系统和2 × 3 802.11n系统的1×3分集系统。此外，使用2 × 3 802.11n系统，相对于2×2系统，100 Mbps的维持范围从大约17米增加到25米。

选择分集 选择分集提供了一种通过减少硬件复杂度得到适量分集合并增益的方法。使用选择分集时，RF链的数量比天线数少。选择具有最佳信息的天线子集，并将它们与RF链相连，可以较少必须的RF链数量。选择分集的增益比最大合并比的增益要小。

为了选择最佳天线，802.11n标准提高了一个将8天线用4个RF链串起来的机制，发送和接收端均制定了将天线选择串起来的方法。

空间扩展(SE)，它是一种利用更多天线传输更少空间流的简单方法。在循环移位的适当选择下，空间扩展在具有更明显的平坦衰落（例如信道模型B）。

图6.5示出了使用单个空间流的SE性能。图6.6显示了SE在两个空间流下的性能。SE在1%PER下提供2dB分集增益。但是，在64QAM下，R = 5/6（MCS7和MCS 15），在10%的PER下没有增益。此外，当时延较大的信道时，其引起频率选择性衰落较多而平坦衰落较少，增益会减小。

使用Alamouti算法（Alamouti,1998）的空时分组编码(STBC)是802.11n中一种简单的可选发射分集方案，当将2×1系统与1×2系统进行比较时，它提供的分集增益相当于最大合并比接收机。系统。这种方案的优点在于，通过低成本、小外形尺寸的设备（使得多根天线成本高且效率低）实现健壮的链路性能，并且不需要高数据速率（例如手持设备）。此外，STBC是完全开环的，不需要任何反馈或额外的系统复杂性，与发射波束成形不同。

但是，在比较STBC和MRC时，如果两种方案相同的总辐射功率，则STBC处于劣势。例如，单个发射天线设备的输出功率通常为~17dBm。两天线设备总输出功率相同时，每根天线的输出功率为14 dBm。因此， STBC系统相对于MRC具有3dB功率代价。另外，STBC需要额外的长训练字段进行信道估计，这样会降低效率。

Alamouti方案背景知识： Alamouti方案下，两个数据样本在两个天线和两个符号周期上编码和传输，如图6.7所示。 为了比较，图6.8 在1%的PER下，STBC提供了大量的增益，大约5.5 dB的1×1和4dB的SE。但是，STBC比MRC差4dB。如上所述，STBC相对于MRC有3dB的功率代价。此外，STBC更容易受到损害。与数据不同，导频子载波没有空时分组编码，没有分集增益，导致频率和相位跟踪下降。接收信号在时间上在两个连续的符号之间合并。如果没有额外的措施来补偿两个符号之间的频偏和相位漂移，可能会发生额外的退化。此外，STBC帧必须是两个OFDM符号的倍数，从而增加了额外的填充开销。

图6.9展示了MCS 0（单流，BPSK, R = 1/2）下的STBC性能，在MCS 0下，STBC相对于空间扩展有一定的增益。如前面所述，MRC增益从MCS 7的9dB下降到MCS 0的7dB，再加上3dB的功率损耗和超过1dB的损伤损耗，STBC的增益会下降到2.25 dB，仅比SE高0.5 dB。STBC在扩展更高数据速率范围方面有明显的益处。但是，在设置最大覆盖面积的最低数据速率下，STBC在覆盖方面不能提供可测量的改善。

STBC编码过程： 在802.11n分组编码过程中，STBC编码在星座映射器之后，但在循环移位和空间映射之前。随着STBC的加入，我们需要区分空间流和STBC编码的输出。STBC编码的输出称为空时流。图6.17示出了具有两个空间流、输出三个空时流的3 × 2 STBC和空间映射到四个发射链的发射机框图。 HT (High Throughput)包要携带STBC传输，HT-SIG的STBC字段必须设置，以指示空时流数和空流数的差值。空间流个数由选择的MCS决定。例如，MCS 15有2个空间流。

802.11n作为一种可选模式，引入了使用低密度奇偶校验码（low density parity check，低密度奇偶校验码）的高级编码。LDPC码是由Gallager (1962)发现的，LDPC码是一类特殊的线性分组码。此外，它们是奇偶校验码的一种特殊情况，奇偶校验矩阵的大部分元素为零，只有少数矩阵元素包含1。LDPC名称的“低密度”部分就是根据这个属性来命名的。

LDPC编码过程：

有效的码率： 使用BCC时，选择的MCS决定了码率。LDPC通过选择MCS的速率来决定码字中信息比特和校验比特的数量。然而，通过缩短、打孔和重复的操作，用于创建码字的有效载荷比特和奇偶校验比特的实际数量与码字的固有速率不同。为了比较BCC和LDPC的编码增益，推导出了一种新的LDPC度量指标，即有效码率。

图6.23示出了在数据包长度范围内，20 MHz模式下，MCS 11、13、14和15的LDPC有效码率。编码速率分别为1/2、2/3、3/4、5/6。在4种情况下，有效码率收敛到MCS码率，数据包长度500字节。短包在四种情况下，有效码率和MCS码率之间差异最大。较短的数据包具有大量的缩短位。因此，一个码字中净荷比特和信息比特之间的比值比该码字的本身速率要小得多。

LDPC编码增益： 由于BCC是802.11n的强制编码方式，因此设备需要有BCC编码器和解码器。使用可选的LDPC码表示同时设备要实现BCC和LDPC编解码器。因此，LDPC编码的基本问题是： (a)它给系统提供了多少额外的增益， (b)设备中是否值得拥有第二种编码器/解码器类型？

PER与SNR瀑布曲线如图6.24所示。实线为LDPC曲线，虚线为BCC曲线。PER为1%下，LDPC比BCC的增益范围是1.5dB~3dB，具体取决于MCS。