WIFI基礎(chǔ)知識培訓(xùn)解析

1、WLAN基礎(chǔ)基礎(chǔ)nWLAN標(biāo)準(zhǔn)nChannel(信道)nRate(速率)nPower(功率)nEVM(矢量誤差)nSensitivity(接收信號靈敏度)nSSIDn無線安全nWPSWLAN電路電路nTransceiver（收發(fā)器）nBalun/Filter/DC blocknTX EPA、IPAnRXnRF Switch (射頻開關(guān)）nCrystal、Oscillate（晶體、晶振）nAntenna(天線)n無線Throughput的干擾因素nSplitter(功分器)802.11標(biāo)準(zhǔn)的速率與頻段標(biāo)準(zhǔn)的速率與頻段 54 Mb/s22 Mb/s11 Mb/s1 Mb/sIEEE 802.11b

2、IEEE 802.11gIEEE 802.11a2,4 GHz5 GHz2 Mb/sIEEE 802.11nIEEE 802.11n11n 1T1R 150Mb/sIEEE 802.112003199920101999199711n 2T2R 300Mb/s2010802.11標(biāo)準(zhǔn)對比標(biāo)準(zhǔn)對比n802.11g兼容802.11b; 802.11n兼容802.11b,g,a.Channel(信道信道)n無線信道類似于車道；n無線信道不是獨占的，而是所有同信道的AP共用的；n相同信道上工作的AP會降低吞吐量；2.4GHz 信道分布信道分布每個信道的帶寬是22MHz，不同國家能夠使用的信道是不一樣的只

3、有3個互不重疊的信道：1,6,11 (或者2,7,12)1-13信道頻率：2412+(n-1)*5 MHz不同國家的不同國家的2.4GHz信道信道信道標(biāo)識符信道標(biāo)識符頻率（單位：頻率（單位：MHz）調(diào)整域調(diào)整域美國美國EMEA日本日本世界其它地區(qū)世界其它地區(qū)124122241732422424275243262437724428244792452102457112462122467-132472-142484-5GHz 信道分布信道分布不同國家能夠使用的5GHz頻段很不相同，因此802.11a信道更為零散；每個信道的帶寬是20MHz，而且互不重疊不同國家的不同國家的5GHz 信道信道信道標(biāo)識符

4、信道標(biāo)識符頻率（單位：頻率（單位：MHz）調(diào)整區(qū)域調(diào)整區(qū)域美國美國EMEA日本日本世界其它地區(qū)世界其它地區(qū)345170-365180-385190-405200-425210-445220-465230-485240-525260-565280-605300-645320-1005500-1045520-1085540-1125560-1165580-1205600-1245620-1285640-1325660-1365680-1405700-1495745-1535765-1575785-1615805-Rate(速率速率)n基本速率：p所有WLAN設(shè)備必須支持p控制幀、廣播幀、多播幀采用

5、基本速率發(fā)送p是傳輸速率的一個子集n傳輸速率：WLAN設(shè)備能夠支持的所有速率n一般WLAN設(shè)備支持自動選擇傳輸速率ModeModeTransmit Rates (Mbps)Transmit Rates (Mbps)Basic Rates (Mbps)Basic Rates (Mbps)11b only1, 2, 5.5, 111 (default), 211g only6, 9, 12, 18, 24, 36, 48, 546, 12, 24(default)11g - wifi1, 2, 5.5, 11, 6, 9, 12, 18, 24, 36, 48, 541, 2, 5.5, 11,

6、6, 12, 24(default)11bg1, 2, 5.5, 11, 6, 9, 12, 18, 24, 36, 48, 541, 2 (default), 5.5, 11Power(功率功率)nWLAN設(shè)備的發(fā)射功率，單位mW或dBmndBm為分貝毫瓦，是以1mW相比的對數(shù)值p dBm = 10 log (Power / 1mW)p 1mW = 0dBm, 10mW = 10dBmp 100mW=20dBmp 每下降3dB，功率減少一半p 負的dBm表示功率小于1mWnWLAN發(fā)射功率一般不能超過100mWn不同的速率能夠使用的最大功率不同n11g和11b的功率是分別調(diào)整的EVM (er

7、ror vector magnitude，矢量誤差，矢量誤差) 是衡是衡量調(diào)制信號質(zhì)量的一種指標(biāo)，它表示了接收機量調(diào)制信號質(zhì)量的一種指標(biāo)，它表示了接收機對信號進行解調(diào)時所產(chǎn)生的對信號進行解調(diào)時所產(chǎn)生的I-Q分量與理想分量分量與理想分量的接近程度的接近程度(接收機有一個最小的內(nèi)部接收機有一個最小的內(nèi)部E V M誤誤差差)。EVM 值越小，信號的質(zhì)量越高。值越小，信號的質(zhì)量越高。Data Rate (Mbps)Relative Constellation Error (dB) 11aRelative Constellation Error (dB) 11g6-5-59-8-812-10-1018-

8、13-1324-16-1636-19-1948-22-2254-25-25IEEE 11g Specifications11n 20M/40M帶寬速率帶寬速率(Date Rate）IEEE 11N EVM SpecificationsModulation CodingData Rate (R)Relative Constellation error (dB)20M1T1R20M2T2R40M1T1R40M2T2RBPSK1/2-56.5Mbps13Mbps13.5Mbps27MbpsQPSK1/2-1013Mbps26Mbps27Mbps54MbpsQPSK3/4-1319.5Mbps39Mb

9、ps40.5Mbps81Mbps16-QAM1/2-1626Mbps52Mbps54Mbps108Mbps16-QAM3/4-1939Mbps78Mbps81Mbps162Mbps64-QAM2/3-2252Mbps104Mbps108Mbps216Mbps64-QAM3/4-2558.5Mbps117Mbps121.5Mbps243Mbps64-QAM5/6-2865Mbps130Mbps135Mbps270MbpsSensitivity(接收信號靈敏度接收信號靈敏度)n衡量WLAN設(shè)備能夠接收的最小信號強度nRSSI：Receive Signal Strength Indicator n不

10、同速率要求的最低接收靈敏度不一樣Data rate (MBps)Minimum sensitivity (dBm)6-829-8112-7918-7724-7436-7048-6654-65IEEE 11N sensitivity SpecificationsModulation CodingData Rate (R)20M1T1R20M2T2RMinimum sensitivity (20M channel)40M1T1R40M2T2RMinimum sensitivity (20M channel)BPSK1/26.5Mbps13Mbps-8213.5Mbps27Mbps-79QPSK1/

11、213Mbps26Mbps-7927Mbps54Mbps-76QPSK3/419.5Mbps39Mbps-7740.5Mbps81Mbps-7416-QAM1/226Mbps52Mbps-7454Mbps108Mbps-7116-QAM3/439Mbps78Mbps-7081Mbps162Mbps-6764-QAM2/352Mbps104Mbps-66108Mbps216Mbps-6364-QAM3/458.5Mbps117Mbps-65121.5Mbps243Mbps-6264-QAM5/665Mbps130Mbps-64135Mbps270Mbps-61信標(biāo)信標(biāo)(Beacon)nAP每隔一

12、定時間廣播一次Beacon幀n處于IBSS模式的站點也會定時廣播Beacon幀nBeacon幀包含了很多IE（Information Elements），標(biāo)示了AP的能力。n站點監(jiān)聽通過AP的Beacon，保持與AP的心跳，或者獲知周圍AP的情況SSIDnSSID：Service Set IDn區(qū)分不同WLAN服務(wù)單元的標(biāo)識（“網(wǎng)絡(luò)名字”）p無線是無形，需要標(biāo)識來表示一個WLAN網(wǎng)絡(luò)服務(wù)單元nSSID是一個統(tǒng)稱，不同的組網(wǎng)方式，SSID有不同的稱呼pESSID：Extend Sevice Set IDpBSSID：Basic Service Set ID（AP的MAC地址）pIBSSID：In

13、dependent Basic Service Set IDn不同的AP可以使用相同的SSID（組成了ESS）n最大32個字符，可以是任何字符多多SSIDn一個物理AP設(shè)備上虛擬出多個邏輯AP設(shè)備n也叫VAP (Virtual AP)，類似VLANn便于區(qū)分不同用途，方便管理ChinaNetmgmtIPTVn單獨設(shè)置的參數(shù)p加密方式pSSID名稱p接入限制p隱藏SSIDn共用的參數(shù)p信道p功率p速率p其他物理參數(shù)無線站點接入無線站點接入3步走步走1.掃描：獲取周圍AP的信息(SSID, 加密, 速率)，主動/被動掃描2.認證：Open或Shared認證3.關(guān)聯(lián)：成為AP關(guān)聯(lián)的站點Probe R

14、equestProbe ResponseAUTHAUTHAssociation RequestAssociation ResponseData 無線安全：無線安全：WPA / WPA2nWiFi組織基于IEEE802.11i標(biāo)準(zhǔn)提出pWPA：草案的IEEE802.11i標(biāo)準(zhǔn)pWPA2：正式的IEEE802.11i標(biāo)準(zhǔn)nWPAp128bits RC加密算法p每個數(shù)據(jù)幀采用一個密碼pTKIP動態(tài)密碼管理協(xié)議nWPA2p采用AES加密算法p支持128bits,192bits,256bitspCCMP密碼管理協(xié)議p支持緩存密鑰和預(yù)認證n2種模式pWPA Enterprise：采用802.1x認證（EA

15、P-TLS,EAP-TTLS, PEAP等）pWPA Personal：采用PSK（預(yù)共享密鑰）nWPA和WPA2可以共存，TKIP和CCMP也可以共用使用WPA與WEP加密進行Throughput或正常使用，AP都會運行在11B、11G模式去；Wpa2加密方式會運行在11n模式；WEP加密很容易被破解。WPS (Wi-Fi Protected Setup)n類似稱呼：QSS / SES / AOSS / EZ-SETUP n為了解決無線安全設(shè)置比較繁瑣、專業(yè)性強的問題n過程p站點通過WPS協(xié)商過程獲得AP當(dāng)前的無線安全設(shè)置(SSID, 安全模式，密碼)p正常接入到BSSn2種常見的啟動WPS

16、協(xié)商的方式：PIN和PBCpPIN：在AP上輸入站點的PIN碼pPBC：2分鐘內(nèi)分別按下AP和站點上的按鈕n可以讓站點快速接入WPS協(xié)商過程正常關(guān)聯(lián)過程啟動WPS啟動WPSWiFi 產(chǎn)品的一般射頻設(shè)計框圖產(chǎn)品的一般射頻設(shè)計框圖今天在這里，我們只講解與射頻電路相關(guān)的一些內(nèi)容，今天在這里，我們只講解與射頻電路相關(guān)的一些內(nèi)容，發(fā)送信號時，收發(fā)器本身會直接輸出小功率的微弱的射發(fā)送信號時，收發(fā)器本身會直接輸出小功率的微弱的射頻信號，發(fā)送至功率放大器（頻信號，發(fā)送至功率放大器（Power amplifier)進行功率進行功率放大，然后通過收發(fā)開關(guān)（放大，然后通過收發(fā)開關(guān)（Transmit/Receive

17、switch)經(jīng)由經(jīng)由天線（天線（Antenna)輻射至空間、接收信號時，天線會感應(yīng)輻射至空間、接收信號時，天線會感應(yīng)到空間的電磁信號，通過收發(fā)開關(guān)之后到低噪聲放大器到空間的電磁信號，通過收發(fā)開關(guān)之后到低噪聲放大器（Low noise amplifier, LNA)進行放大，這樣，放大后的進行放大，這樣，放大后的信號就可以直接送給收發(fā)器進行處理，進行解調(diào)。信號就可以直接送給收發(fā)器進行處理，進行解調(diào)。產(chǎn)品圖產(chǎn)品圖WiFi 產(chǎn)品的一般射頻設(shè)計框圖產(chǎn)品的一般射頻設(shè)計框圖無線模塊圖無線模塊圖外置外置PA、外置、外置LNA無線模塊圖無線模塊圖內(nèi)置內(nèi)置PA、LNATransceiver（無線收發(fā)器）（無線

18、收發(fā)器）無線收發(fā)器一般會是一個設(shè)計的核心器件之一，有時候還可能集成在CPU上，收發(fā)器的datasheet中一般會在開始的幾段話中就指出該芯片支持哪些協(xié)議，工作在什么頻率上，幾條通路（也就是幾發(fā)幾收），接口類型，同時，收發(fā)器從根本上決定著整個設(shè)計的的無線性能。BalunBalun：阻抗和相位的轉(zhuǎn)換（差分信號轉(zhuǎn)換成單端信號）,使用不平衡變壓器，原本相位相差180度的差分信號經(jīng)過不平衡變壓器（俗稱巴倫）就可以得到合二為一的單端射頻信號。主要參數(shù)：不平衡阻抗、平衡阻抗、工作頻率、不平衡端口回波損耗、相位變化、插入損耗。BalunRealtek、Ralink、Atheros常用的分立元件做的轉(zhuǎn)換常用的分

19、立元件做的轉(zhuǎn)換Filter（濾波器）（濾波器）我們公司常用的濾波器有帶通濾波器、低通波器、型濾波器。這些濾波器有三種實現(xiàn)方法：一種是已經(jīng)設(shè)計好的專用濾波器，第二種是使用分立元件組成的濾波器，第三種幾乎也是Atheros專有的印制電路板濾波器設(shè)計，這種濾波器最突出的優(yōu)點就是沒有成本，最突出的缺點就是點用空間較大和功率損耗較大，而且還需要凈空區(qū)。帶通濾波器主要參數(shù)：輸入阻抗、輸出阻抗、通頻帶、通頻帶內(nèi)的衰減、通頻帶以外的衰減、Filter（濾波器）（濾波器）我們常用的濾波器有帶通濾波器、低通波器、型濾波器。這些濾波器有三種實現(xiàn)方法：一種是已經(jīng)設(shè)計好的專用濾波器，第二種是使用分立元件組成的濾波器，第

20、三種幾乎也是Atheros專有的印制電路板濾波器設(shè)計，這種濾波器最突出的優(yōu)點就是沒有成本，最突出的缺點就是點用空間較大和功率損耗較大，而且還需要凈空區(qū)。DC block：隔直作用，保護我們的IQ Flex、IQ View等設(shè)備PA （Power amplifier功率放大器功率放大器)功率放大器，power amplifier俗稱PA，主要的作用就是將無線收發(fā)器送來的射頻信號進行功率放大，保證有足夠大的輸出功率滿足設(shè)計需求。我們的產(chǎn)品很多是把PA集成在Transceiver里面，外置PA的產(chǎn)品，都是使用IC來實現(xiàn)的。在實際使用PA時，我們一般會考慮PA如下幾項參數(shù)：工作頻率、小信號增益、最大線

21、性輸出功率、1db壓縮點輸出功率、誤差向量幅度（EVM）、相鄰信道功率比（ACPR）、噪聲系數(shù)、是否內(nèi)建功率檢測功能、是否內(nèi)建增益控制功能、供電電壓、消耗電流。外置功率放大器（外置功率放大器（EPA）外置功率放大器（外置功率放大器（EPA）外置功率放大器（外置功率放大器（EPA）VCC：主電源供電管腳VC1：一級功率放大供電管腳VC2：二級功率放大供電管腳RFIN：射頻信號輸入管腳RFOUT：射頻信號輸出管腳VB_1：一級功放增益控制管腳VB_2：二級功放增益控制管腳DET：內(nèi)建功率檢測輸出管腳VB_1, VB_2都是來自transceiver的控制信號，是直流電壓。DET：是功放芯片輸出的發(fā)

22、射功率檢測值，也是直流電壓，RFIN，RFOUT就是兩個重要的射頻信號管腳。內(nèi)置功率放大器（內(nèi)置功率放大器（IPA）內(nèi)置功率放大器電源內(nèi)置功率放大器電源RX 介紹介紹QW4為為LNA（低噪聲放大器），（低噪聲放大器），F(xiàn)LW2與與RW273、RW274為可選設(shè)計為可選設(shè)計RF Swtich介紹介紹因為WiFi采用的TDD（時分雙工）工作模式，所以需要一個RF Swtich開關(guān)來切換接收通道和發(fā)送通與天線之間的連接。名詞解釋：時分雙工:在TDD模式的移動通信系統(tǒng)中，接收和發(fā)送在同一頻率信道（即載波）的不同時隙，用保證時間來分離接收和傳送信道。使用萬用表簡單測量使用萬用表簡單測量RF Switch可使用萬用表測試三處是否對地短路可使用萬用表測試三處是否對地短路晶體、晶振（晶體、晶振（Crystal、Oscillate)晶體、晶振（晶體、晶振（Crystal、Oscillate)我司的WiFi 產(chǎn)品通常都有20M/40M壓控晶體，提供無線模塊運行時鐘，同時通過PLL升頻到2.4G的頻率，WiFi 2.4G與輸入信號保持一個固定的關(guān)系。crystal的介紹的介紹如在測試過程中發(fā)現(xiàn)如在測試過程中發(fā)現(xiàn)Frequency error fail則可調(diào)整則可調(diào)整C764、C765兩個電容的值，兩個電容的值，Crystal裝載電容盡量選裝載電容盡量