Wlan基礎(chǔ)(原創(chuàng))

1、wlan基礎(chǔ)（原創(chuàng)）。oo一、wlan的協(xié)議標準802.libieee 802. lib無線局域網(wǎng)的帶寬最高可達11mbps,比兩年前剛批準的ieee 802. 11標 準快5倍，擴人了無線局域網(wǎng)的應(yīng)用領(lǐng)域。另外，也對根據(jù)實際情況采用5.5mbps、2 mbps和1 mbps帶寬，實際的工作速度在5mb/s左右，與普通的10base-t規(guī)格有線局域網(wǎng) 兒乎是處于同一水平。作為公司內(nèi)部的設(shè)施，可以基木滿足使用要求。ieee 802.11b使用 的是開放的2.4ghz頻段，不需要中請就可使用。既可作為對有線網(wǎng)絡(luò)的補充，也可獨立 組網(wǎng)，從而使網(wǎng)絡(luò)用戶擺脫網(wǎng)線的束縛，實現(xiàn)真正意義上的移動應(yīng)用。ieee

2、 802. lib無線局域網(wǎng)與我們熟悉的ieee 802. 3以太網(wǎng)的原理很類似，都是采用載 波偵聽的方式來控制網(wǎng)絡(luò)屮信息的傳送。不同z處是以太網(wǎng)采用的是csma/cd （載波偵聽/ 沖突檢測）技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)上所有t作站都偵聽網(wǎng)絡(luò)屮有無信息發(fā)送，當發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)空閑時即發(fā) 出自己的信息，如同搶答一樣，只能有一臺工作站搶到發(fā)言權(quán)，而其余工作站需要繼續(xù)等 待。如果一旦有兩臺以上的丁作站同時發(fā)出信息，則網(wǎng)絡(luò)屮會發(fā)生沖突，沖突后這些沖突 信息都會丟失，各工作站則將繼續(xù)搶奪發(fā)言權(quán)。而802.11b無線局域網(wǎng)則引進了csma/ca（載波監(jiān)聽多路訪問/沖突避免）技術(shù)和rts/cts（請求發(fā)送/清除發(fā)送）技術(shù)，從而避

3、免了網(wǎng)絡(luò)中沖突的發(fā)生，對以人幅度提高網(wǎng)絡(luò)效率。這里的csma/ca技術(shù)與止常情況下的 csma/cd技術(shù)原理有所不同，原理是：站點在發(fā)送報文后等待來至接入點ap（基木模式）或 來至另外站點（對等模式）的確認幀（ack） o如果在一定的時間內(nèi)沒有受到確認幀，則假定 發(fā)生了沖突并從發(fā)該數(shù)據(jù)。如果站點注意到信道上冇活動，就不發(fā)送數(shù)據(jù)。rts/cts的工 作方式與調(diào)制解調(diào)器類似，在發(fā)送數(shù)據(jù)z前，站點將一個請求發(fā)送幀發(fā)送到fi的站點，如 果信道上沒有活動，那么u的站點將一個清除發(fā)送幀發(fā)送冋源站點。這個過程成為“預 熱”其他站點，從而防止不必要的沖突。rts/cts只用于特別大的報文和重發(fā)數(shù)據(jù)時可能 出現(xiàn)

4、嚴重帶寬問題的場合。802.11aieee無線網(wǎng)絡(luò)標準，指定最大54mbps的數(shù)據(jù)傳輸速率和5ghz的工作頻段。802. 11a標準是已在辦公室、家庭、賓館、機場等眾多場合得到廣泛應(yīng)用的802. lib無線聯(lián)網(wǎng)標準的后續(xù)標準。它工作在5ghzu-nti頻帶，物理層速率可達 54mb/s,傳輸層可達25mbpso可提供25mbps的無線atm接口和10mbps的以太網(wǎng)無線幀結(jié) 構(gòu)接口，以及tdd/tdma的空屮接口；支持語音、數(shù)據(jù)、圖像業(yè)務(wù)；一個扇區(qū)可接入多個 用戶，每個川戶口j帶多個用戶終端。802. 11的第二個分支被指定為802. llao承受著風險將802. 11帶入了不同的頻帶 5.

5、2ghzu-nti頻帶，并被指定高達54mbps的數(shù)據(jù)速率。與單個載波系統(tǒng)802. 1 lb不同， 802. 11a運用了提高頻率信道利用率的正交頻率劃分多路復用（ofdm）的多載波調(diào)制技術(shù)。 由于802. 11a運用5. 2ghz射頻頻譜,因此它與802. lib或最初的802. 11wlax標準均不能 進行互操作。802.llgieee802. 11工作組近年來開始定義新的物理層標準ieee802. llg。與以前的ieee802. 11協(xié)議標準相比,ieee802. llg草案有以下兩個特點:在24ghz頻段使用正交 頻分復用（0fd.m）調(diào)制技術(shù)，使數(shù)據(jù)傳輸速率提髙到20mbit/s以

6、上；能夠與ieee802. 11 b的wi-fi系統(tǒng)互聯(lián)互通，可共存于同一 ap的網(wǎng)絡(luò)里，從而保障了 后向兼容性。這樣原有的wlan系統(tǒng)可以平滑地向高速wlan過渡，延長了 ieee802. 11b 產(chǎn)品的使用壽命,降低了用戶的投資。2003年7月ieee802. 11工作組批準了 ieee802. 11 g草案，該標準成為人們關(guān)注的新焦點。802.lln在傳輸速率方面,802. lln可以將wlan的傳輸速率由目前802. 11a及802. llg提供的 54mbps,提供到300mbps甚至高達600mbps0得益于將mimo （多入多出）與0fdm （正交頻 分復用）技術(shù)相結(jié)合而應(yīng)用的m

7、imo ofdm技術(shù)，提高了無線傳輸質(zhì)量，也使傳輸速率得到 極大提升。在覆蓋范圍方面，802. lln采用智能天線技術(shù)，通過多組獨立天線組成的天線陣列，可 以動態(tài)調(diào)整波束，保證讓wlan用戶接收到穩(wěn)定的信號，并可以減少其它信號的干擾。因 此其覆蓋范圍可以擴人到好幾平方公里，使wlan移動性極人提高。在兼容性方面，802.11n采用了一種軟件無線電技術(shù)，它是一個完全可編程的硬件平 臺，使得不同系統(tǒng)的基站和終端都可以通過這一平臺的不同軟件實現(xiàn)互通和兼容，這使得 wlan的兼容性得到極大改善。這意味著wlan將不但能實現(xiàn)802. 11 n向前后兼容，而且可 以實現(xiàn)wlan與無線廣域網(wǎng)絡(luò)的結(jié)合，比如3

8、go二、多址技術(shù)空分多址空分多址（sdma），也稱為多光束頻率復用。它通過標記不同方位的相冋頻率的天線光束 來進行頻率的復用。sdma系統(tǒng)可使系統(tǒng)容量成倍增加，使得系統(tǒng)在有限的頻譜內(nèi)可以支持更多的川戶，從而成倍的捉高頻譜使用效率?？辗侄嘀贩绞剑谥袊谌ㄐ邢到y(tǒng)td-scdma 中引入，是智能天線技術(shù)的集屮體現(xiàn)，顧名思意，該方式是將空間進行劃分，以期得到更 多的地址，在相同時間間隙，在相同頻率段內(nèi)，在相同地址碼情況下，根據(jù)信號在一空間 內(nèi)傳播路徑不同來區(qū)分不同的用戶，故在冇限的頻率資源范圍內(nèi)，可以更高效的傳遞信 號，在相同的時間間隙內(nèi)，可以多路傳輸信號，也可以達到更高效率的傳輸；當然，引用

9、這種方式傳遞信號，在同一時刻，由于，接受信號是從不同的路徑來的，故對以人人降低 信號間的相互干擾，從而達到了，信號的高質(zhì)量。該種方式，既有量，也有質(zhì)，是通信 技術(shù)的發(fā)展?？辗侄嘀罚煌臻g路徑的劃分方法：前面說過，該種多址方式，是智能 天線技術(shù)的集屮體現(xiàn)，它耍以天線技術(shù)為基礎(chǔ)，理想情況下它要求天線給每個用戶分配一個點 波朿；這樣根據(jù)用戶的空間位置就可以區(qū)分每個用戶的無線信號，這樣就完成了多址的劃 分。頻分多址fdma （frequency division multiple access / address）冇許多不同的技術(shù)可以用來實現(xiàn)信道共享。把信道頻帶分割為若干更窄的互不和交的頻帶（稱為子

10、頻帶），把每個子頻帶分給一個用戶專用（稱為地址）。這種技術(shù)被 稱為“頻分多址”技術(shù)。頻分復用（fdm）是指載波帶寬被劃分為多種不同頻帶的子信道，每個子信道可以并行傳送一路信號的一種技術(shù)。fdm用于模擬傳輸過程。信道傳輸速率為30khz。所 有信道都可以作為單信號被擴大、控制，并轉(zhuǎn)換為頻帶傳送至目的地，該技術(shù)主要優(yōu)點在 于經(jīng)濟實用。接收終端的接收者隔離復用信號取決于接收頻帶傳送還是拒絕過濾操作，并 進行適合于特定波段或波段組調(diào)制方式的解調(diào)檢波過程。wdm和fdm （頻分復用）基本上 都基于相同原理，所不同的是，wdm應(yīng)用于光纖信道上的數(shù)字化光波傳輸過程，而fdm 應(yīng)用于模擬傳輸，諸如雙絞線話路傳

11、輸、電纜接入、峰禽、無線電以及tv通信等。一直 以來tdma和cdma都是結(jié)合fdma共同作用，也就是說，特立頻帶可以獨立用丁其它頻 帶的tdma或cdma信號。頻分復用技術(shù)下，多個川戶可以共享一個物理通信信道，該過程即為頻分多址復川（fdma）。fdma模擬傳輸是效率最低的網(wǎng)絡(luò)，這主要體現(xiàn)在模擬信道每次只能供一 個用戶使用，使得帶寬得不到充分利用。此外fdma信道大于通常需要的特定數(shù)字壓縮信 道，且對于通信沉默過程fdma信道也是浪費的。模擬信號對噪芮較為敏感，并且額外噪 聲不能被過濾出去。時分多址time division multiple access時分多址（time division

12、 multiple access）把時間分割成互不重疊的時段（幀）,再將幀分割成互不重證的時隙（信道）與用戶具有一一對應(yīng)關(guān)系，依據(jù)時隙區(qū)分來自不 同地址的用戶信號，從而完成的多址連接。時分多址簡稱tdma。這是通信技術(shù)屮基木多址技術(shù)之一，一種數(shù)字傳輸技術(shù)，將無線電頻率分成不同的時間間隙來分配給若干個通話o在2g(為gsm)移動通信系統(tǒng)屮多被釆用，衛(wèi)星通信和光纖通信的多址技術(shù)屮。時分多 址是把時間分割成周期性的幀(frame)每一個幀再分割成若干個時隙向基站發(fā)送信號，在滿足定時和同步的條件下，基站可以分別在各時隙屮接收到各移動終端 的信號而不混擾。同時，基站發(fā)向多個移動終端的信號都按順序安排在予

13、定的時隙中傳 輸，各移動終端只要在指定的時隙內(nèi)接收，就能在合路的信號中把發(fā)給它的信號區(qū)分并接 收下來。tdma較之fdma具有通信口號質(zhì)量高，保密較好，系統(tǒng)容量較大等優(yōu)點，但它必須有精確的定時和同步以保證移動終端和基站間正常通信，技術(shù)上比較復雜。 碼分多址碼分多址(cdma, code divisionmultiple access)通信系統(tǒng)中,不同用戶傳輸 信息所用的信號不是靠頻率不同或時隙不同來區(qū)分，而是用各白不同的編碼序列來區(qū)分， 或者說，靠信號的不同波形來區(qū)分。如果從頻域或時域來觀察，多個cdma信號是互相 重程的。接收機用相關(guān)器可以在多個cdma信號中選岀其中使用預定碼型的信號。其它

14、 使川不同碼型的信號因為和接收機本地產(chǎn)生的碼型不同而不能彼解調(diào)。它們的存在類似于 在信道中引入了噪聲和干擾，通常稱z為多址干擾。在cdma蜂窩通信系統(tǒng)中，用戶z間的信息傳輸是由基站進行轉(zhuǎn)發(fā)和控制的。為了實現(xiàn)雙工通信，正向傳輸和反向傳輸各使用一個頻率，即通常所謂的頻分雙工。無 論正向傳輸或反向傳輸，除去傳輸業(yè)務(wù)信息外，還必須傳送相應(yīng)的控制信息。為了傳送不 同的信息，需要設(shè)置相應(yīng)的信道。但是，cdma通信系統(tǒng)既不分頻道乂不分時隙，無論 傳送何種信息的信道都靠采用不同的碼型來區(qū)分。類似的信道屬于邏輯信道，這些邏輯 信道無論從頻域或者時域來看都是相互重證的，或者說它們均占用相同的頻段和時間。更為詳細的

15、、更為系統(tǒng)的介紹cdma是碼分多址(codedivisionmultiple access)技術(shù)的縮寫,是近年來在數(shù)字移 動通信進程中出現(xiàn)的一種先進的無線擴頻通信技術(shù)，它能夠滿足市場対移動通信容量和品 質(zhì)的高要求，具有頻譜利用率高、話音質(zhì)量好、保密性強、掉話率低、電磁輻射小、容量 人、覆蓋廣等特點，可以人量減少投資利降低運營成木。cdma最早由美國高通公司推出，近幾年由于技術(shù)和市場等多種因索作用得以迅速發(fā)展，fi前全球用戶已突破5000萬，我國也在北京、上海等城市開通了 cdma電話 網(wǎng)。頻分復川頻分復用(fdm, frequency division multiplexing)就是將用于傳輸

16、信道的總帶寬劃分成若干個子頻帶(或稱子信道)，每一個子信道傳輸1路信號。頻分復川要求總頻 率寬度大于各個子信道頻率之和，同時為了保證各子信道中所傳輸?shù)男盘柣ゲ桓蓴_，應(yīng)在 各了信道z間設(shè)立隔離帶，這樣就保證了各路信號互不干擾(條件z)。頻分復用技術(shù)的 特點是所冇子信道傳輸?shù)男盘栆圆⑿械姆绞焦ぷ?，每一路信號傳輸時可不考慮傳輸時延， 因而頻分復用技術(shù)取得了非常廣泛的應(yīng)用。頻分復用技術(shù)除傳統(tǒng)意義上的頻分復用(fdm) 外，還有一種是正交頻分復用(ofdm)。傳統(tǒng)的頻分復用傳統(tǒng)的頻分復用典型的應(yīng)用莫過于廣電hfc網(wǎng)絡(luò)電視信號的傳輸了，不管是模擬電視信號還是數(shù)字電視信號都是如此，因為對于數(shù)字電視信號而言，

17、盡管在每一個頻道 (8 mhz)以內(nèi)是吋分復用傳輸?shù)?，但各個頻道z間仍然是以頻分復用的方式傳輸?shù)?。正交頻分復用oedm(orthogonal frequency division multiplexing)實際是一種多載波數(shù)字調(diào)制技 術(shù)。ofdm金部載波頻率有相等的頻率間隔，它們是一個基本振蕩頻率的整數(shù)倍，止交指各 個載波的信號頻譜是正交的。ofdm系統(tǒng)比fdm系統(tǒng)耍求的帶寬耍小得多。由于ofdm使用無干擾正交載波技術(shù)，單個載波間無需保護頻帶，這樣使得對用頻譜的使用效率更高。另外，ofdm技術(shù) 可動態(tài)分配在子信道中的數(shù)據(jù)，為獲得最大的數(shù)據(jù)吞吐量，多載波調(diào)制器可以種能地分配 更多的數(shù)據(jù)到噪聲小的

18、子信道上。目前ofdm技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于廣播式的音頻和視頻領(lǐng) 域以及民用通信系統(tǒng)中，主要的應(yīng)用包括：非對稱的數(shù)字用戶環(huán)線(adsl)、數(shù)字視頻廣播 (dvb)、高清晰度電視(hdtv)、無線局域網(wǎng)(wlan)和第4代(4g)移動通信系統(tǒng)等。時分復用時分復用(timo division multiplexer, tdm)是把一個傳輸通道進行時間分割以傳送若干話路的信息，把n個話路設(shè)備接到一條公共的通道上，按一定的次序輪流的給 各個設(shè)備分配一段使用通道的時間。當輪到某個設(shè)備時，這個設(shè)備與通道接通，執(zhí)行操 作。與此同時，其它設(shè)備與通道的聯(lián)系均被切斷。待指定的使用時間間隔一到，則通過時 分多路轉(zhuǎn)換開關(guān)

19、把通道聯(lián)接到下一個要連接的設(shè)備上去。時分制通信也稱時間分割通信， 它是數(shù)字電話多路通信的主要方法，因fljpch通信常稱為時分多路通信。tdm包括同步時 分復用和統(tǒng)計時分復用。頻分雙工frequency division duplexfdd模式的特點是在分離(上下行頻率間隔190mhz)的兩個對稱頻率信道上，系統(tǒng)進行接收和傳送，用保護頻段來分離接收和傳送信道。采川包交換等技術(shù)，可突破二代發(fā)展的瓶頸，實現(xiàn)高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，并可提高頻譜利川 率，增加系統(tǒng)容量。但fdd必須采用成對的頻率，即在每2x5mhz的帶寬內(nèi)提供第三代業(yè) 務(wù)。該方式在支持對稱業(yè)務(wù)時，能充分利用上下行的頻譜，但在非對稱的分組交換（互

20、聯(lián) 網(wǎng)）工作時，頻譜利用率則大大降低（由于低上行負載，造成頻譜利用率降低約40%）,在這 點上，tdd模式有著fdd無法比擬的優(yōu)勢。時分雙工與頻分雙工之對比頻分雙工（fdd）,也稱為全雙工，操作時需要兩個獨立的信道。一個信道用來向卜傳送信息，另一個信道用來向上傳送信息。兩個信道之間存在一個保護頻段，以防止鄰近的 發(fā)射機和接收機z間產(chǎn)生和互干擾。時分雙工（tdd）,也稱為半雙工，只需要一個信道。無論向下還是向上傳送信息都采用這同一個信道。因為發(fā)射機和接收機不會同時操作，它們之間不可能產(chǎn)生干擾。為了 全而對比這兩種雙工方式，必須提供每種方式的下列屬性：頻段位置及時分/fdd方式的合適性頻譜效率及業(yè)

21、務(wù)非對稱性反應(yīng)時間射頻規(guī)劃及干擾，包括口干擾和共存干擾系統(tǒng)的相對復雜度（代價差異）前兩項是選擇tdd而非fdd方式的主要因索，后三項是fdd方式支持者提出的采丿ij tdd方式時必須克服的缺點。頻率分配及fdd或tdd的適宜性在固泄無線接入系統(tǒng)的頻率分配及發(fā)放執(zhí)照的工作中，大部分國家都采用了較適宜于fdd方案的初始頻率分配。因為這些頻率分配方案都貝有間隔很寬的信道,或者很 寬的連續(xù)頻段，因此在采用fdd方案時，能夠保證充分的發(fā)送-接收頻率間隔，從而克服了 fdd收發(fā)信機中必須將發(fā)送信號和接收信號隔離開來的困難。但是，并非所有的點到多點系統(tǒng)中的頻率分配方案都適宜于fdd。例如，為了有效利用lmd

22、s的b段頻譜，必須滿足發(fā)送-接收間隔約為225mhz的要求。這對于工作于 31ghz的fdd無線電足一個非常人的挑戰(zhàn)。近年來，越來越多的頻率分配方案已經(jīng)不再采用 傳統(tǒng)的成對信道分配方法了，因此為采川tdd方案產(chǎn)生了巨人的促進作川。系統(tǒng)的相對復雜度-般認為,tdd微波無線系統(tǒng)比fdd微波無線系統(tǒng)簡單。因為系統(tǒng)復雜度直接決定了系統(tǒng)成木，因此tdd系統(tǒng)成木較低。在fdd系統(tǒng)屮，造成系統(tǒng)具有較大復雜度和較高 成本的一個主要部件是雙工器。雙工器必須防止高功率的發(fā)送信號干擾十分做感的接收機 前端。若發(fā)送功率為+20dbm,接收機qpsk門限為-80dbm（假定噪聲功率約為-90dbm）,必須 將間隔設(shè)計成

23、大于llodbo在微波和毫米波段，當頻譜分配耍求發(fā)送機和接收機之間具冇較 小的頻率間隔時，滿足這個設(shè)計目標將是一個十分具有挑戰(zhàn)性的難題。這些技術(shù)難題，再加 上這些系統(tǒng)中濾波器的設(shè)計要求將大人增加fdd無線系統(tǒng)的復雜度和成本價。tdd可以很容易地適應(yīng)任何類型的頻率分配方案。由于tdd系統(tǒng)架構(gòu)較簡單，當新的頻率分配方案出現(xiàn)時，很容易進行重新設(shè)計口需要代價較小時分雙工時分雙工（tdd）是一種通信系統(tǒng)的雙工方式，在移動通信系統(tǒng)中用于分離接收和傳送信道。移動通信冃前正向第三代發(fā)展，中國于1997年6月提交了第三代移動通信標準草案（td- scdma）,其tdd模式及智能天線新技術(shù)等特色受到高度評價并成三個主要候選標準z 一。在第一代和第二代移動通信系統(tǒng)中fdd模式一統(tǒng)天下，t