无线局域网培训讲义

WLAN技术及产品培训课程（一）

一无线通信简介

1.1标准

媒介（medium）指的是信号或数据赖以生存或传播的介质。在有线网络里信号是以电平信号或光脉冲的形式进行传播的，常见的媒介就称为有线媒介，例如3-5类双绞线或光纤。在无线网络中数据传输的最大特点就是不需要线路支持，信号是以电磁波的形式在物质实体，空气或真空中传播。我们现在谈的无线网络是狭义的，仅仅指无线局域网（Wireless Local Area Network,简称WLAN）,无线局域网是指以无线信道作传输媒介的计算机局域网络。WIFI是wireless Lan的别称。我们平时看到Wireless, WLAN, 802.11或是wifi,很多时候他们都是指同一个东西，就是IEEE 802.11族所定义的用于无线局域网的系列标准及其应用。实际上WLAN还包括其他几种规范的无线网络应用，例如蓝牙Bluetooth> HomeRF和红外IrDA,以及最新的UWB、Wimax等等。

1.2IEEE 80

2.11

IEEE 802.11 族主要的应用包括IEEE 802.11a、IEEE 802.11b. IEEE 802.11g、IEEE 802-lln 等。

1. 2.1 802.11a提供的最高数据传输速率为54Mbps,工作在5GHz频段上。802.11a和802.11b几乎是同一个时期被创建的。由于802. Ila的成本较高，所以它主要是被应用在商业领域，而802.11b则主要被用在家庭市场。

802. Ua优点一一具有较高的网络速率；信号不易被干扰。

802. 1 la缺点——成本较高；信号容易被障碍物阻隔。

1. 2. 2 802. Ub标准支持最高UMbps的数据传输速率。工作2. 4GHz在频段,

采用直接序列扩频。

802. lib优点一一成本低；信号辐射较好，不容易被阻隔。

802. lib缺点一一带宽速率较低；信号容易受到干扰。

1. 2. 3 802. Ug结合了802. Ua和802. Ub二者的优点，可以说是一种混合标

准。能实现在2. 4GHz频率下提供56Mbit/s数据传输率。

802. 11g优点——较高的网络速率；信号质量好，不容易被阻隔。

802. Ug缺点——成本比802. lib高；电器设备可能会影响到2. 4GHz频段信号。

1.2.4 802. lln标准是IEEE推出的最新标准。802. Un通过采用智能天线技术, 可以将WLAN的传输速率由目前802. Ila及802. 11g提供的54Mbps、108Mbps, 提供到300Mbps甚至是600Mbpso得益于将MIM0 （多入多出）与OFDM（正交频分复用）技术相结合而应用的MIM00FDM技术，提高了无线传输质量，也使传输速率得到极大提升。

802. lln优点一一具有最快的网络速率和最广的信号覆盖范围；信号干扰影响较小。

802. lln缺点——标准没有被正式确定；成本较高；使用多个信号，容易干扰附件的802. llb/g网络。

L2.5以下表格是802.11族主要标准的比较:

二无线一些基本原理

WLAN的整个电路系统包含了射频(RF=radio frequency)及基带(BB=baseband)两部分主要电路。无线的射频电路，是以I/Q基带信号为界, 到

天线之间的电路。射频电路完成信号的接收，发射和频率变换。射频电路的信号为连续的模拟信号。而基带电路主要是数字信号。

1调制和解调原理。

调制：把低频信号加工到高频信号上的过程。例如把低频的I/Q 信号调制到较高的发射负载波上。

解调：指把调制在高频信号中的低频信号取出的过程。例如在接收中频信号中解调出I/Q 低频信号。

1.1模拟信号的调制解调方法

1.1.1 AM 用低频调制电压去控制高频载波信号的幅度的过程称为幅度调制（或调幅）；幅度调制在频域上是将调制信号F 搬移到了载频的两边，其实质是一种频率变换。

低频调制信号

独=心cosd = 谿 COS2泌

高频裁波信号

已调浪信号 v =匕（1十推 cosCf ）cos￡yJ

AM 的解调称为检波。其最常见的二极管包络线检波电路如图: 3.3V

SPOT

Switch Antcnra

、、间n ） z -

()

1.1.2调频FM,高频载波的频率随调制信号幅度的增大而变化（增加），其载波信号的幅度不变。

FM的解调称为鉴频。鉴频的基本思路是，通过回路对调频波的载频产生适当的失谐而起鉴频作用。将调频波送至LC谐振电路，产生失谐后的调频一调幅波％, 再用幅度检波器将七中的调制信号々检出。

回路鉴频器：

L1.3脉宽调制（PWM）：用连续的低频调制信号去调制序列脉冲的脉宽。

L2数字信号的调制

为了使数字信号在带通信道中传输，必须用数字信号对载波进行调制。传输数字信号时也有三种基本调制方式：幅度键控ASK,频移键控FSK和相移键控PSK,它们分别对应于用正弦波的幅度、频率和相位来传递数字基带信号。以上三种调制技术所对应的波形比较如图：

1.3 IQ信号。

IQ信号是射频和基带之间的连接信号。I：in phase同相分量；Q:quadrature phase正交分量。之所以称为IQ信号，是由于采用正交调制方式调制到射频上再发送一一即I路乘以载频的正弦，Q路乘以载频的余弦（pi/2相差）,然后相加发送出去。解调则是这个的反过程。

1.4 OFDM

现有的宽带无线接入系统IEEE 802. Ug/a/n. 802. 16d/e> 802. 20 （标准正在制定当中）以0FDM/0FDMA技术为基础。

OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）艮正交频分复用技术，实际上OFDM是MCM Multi?CarrierModulation,多载波调制的一种。FDM/FDMA （频分复用/多址）技术其实是传统的技术，将较宽的频带分成若干较窄的子带（子载波）进行并行发送是最朴素的实现宽带传输的方法。但是为了避免各子载波之间的干扰，不得不在相邻的子载波之间保留较大的间隔（如图1 （a）所示）.这大大降低了频谱效率。因此，频谱效率更高的TDM/TDMA （时分复用/多址）和CDM/CDMA技术成为了无线通信的核心传输技术。但近几年，由于数字调制技术FFT （快速傅丽叶变换）的发展，使FDM技术有了革命性的变化。FFT允许将FDM的各个子载波重叠排列，同时保持子载波之间的正交性（以避免子载波之间干扰）o如图1 （b）所示，部分重叠的子载波排列可以大大提高频谱效率，因为相同的带宽内可以容纳更多的子载波。

OFDM的优点有：频谱效率高，频谱资源灵活分配，实现MIM0技术较简单

2 DSSS直接序列展频技术

直接序列扩频（DSSS）, （Direct seqcuence spread spectrdm）是直接利用具有高码率的扩频码系列采用各种调制方式在发端与扩展信号的频谱，而在收端，用相同的扩频码序去进行解码，把扩展宽的扩频信号还原成原始的信息。它是一种数字调制方法，具体说，就是将信源与一定的PN码（伪噪声码）进行摸二加。例如说在发射端将”1”用11000100110,而将”0”用00110010110去代替，这个过程就实现了扩频，而在接收机处只要把收到的序列是11000100110就恢复成々”是00110010110就恢复成”0”，这就是解扩。这样使得原来较高功率、较窄的频率变成具有较宽频的低功率频率,信源速率就被提高了11倍，同时也使处理增益达到10C1B以上，从而有效地提高了整机倍噪比。

直扩通信速率可达11M,工作在在2.4GHZ。IEEE802.11b就用到这个技术。

3阻抗匹配

3.1阻抗匹配(Impedance matching)的目的是为了保证信号或能量有效地从”信号源〃传送到“负载匹配的概念，不仅仅在无线产品上面，在我们的交换机路由器上面也存在。比如信号线串联的22R、33R电阻就是一个例子。

无线通信系统最主要的一个阻抗要求是50欧姆传输线，RF部分的芯片、滤波器等都是50欧姆输入输出阻抗的。所以TX、RX信号都是要求匹配到50欧姆。在处理RF系统的实际应用问题时，一般情况下需要进行匹配的电路包括天线与低噪声放大器(LNA)之间的匹配、功率放大器输出(RFOUT)与天线之间的匹配、LNA/VC。输出与混频器输入之间的匹配。

普通的LC匹配网络如图：

带有带通滤波器(BPF)的匹配网络。两个网络原理是一样的，但是相对LC 匹配电路，用BPF的匹配电路，调试更简单快捷。