802.11 调制解调技术解析
802.11介绍
802.11介绍802.11是IEEE最初制定的一个无线局域网标准，主要用于解决办公室局域网和校园网中，用户与用户终端的无线接入，业务主要限于数据存取，速率最高只能达到2Mbps。
目前，3Com等公司都有基于该标准的无线网卡。
由于802.11在速率和传输距离上都不能满足人们的需要，因此，IEEE小组又标准详解802.11协议组是国际电工电子工程学会（IEEE）为无线局域网络制定的标准。
虽然WI-FI使用了802.11的媒体访问控制层（MAC）和物理层（PHY），但是两者并不完全一致。
802.11a是802.11原始标准的一个修订标准，于1999年获得批准。
802.11a标准采用了与原始标准相同的核心协议，工作频率为5GHz，使用52个正交频分多路复用(OFDM)副载波，最大原始数据传输率为54Mb/s，这达到了现实网络中等吞吐量（20Mb/s）的要求。
目前正在开发中的版本是802.11ae—2012。
工作频段802.11采用2.4GHz和5GHz这两个ISM频段。
其中2.4GHz的ISM频段为世界上绝大多数国家采用。
5GHz ISM 频段在一些国家和地区的使用情况比较复杂，加上高载波频率所带来了负面效果，使得802.11a的普及受到了限制，虽然它是协议组的第一个版本。
全家族*IEEE 802.11，1997年，原始标准（2Mbit/s，工作在2.4GHz）。
* IEEE802.11a，1999年，物理层补充（54Mbit/s，工作在5GHz）。
*IEEE 802.11b，1999年，物理层补充（11Mbit/s工作在2.4GHz）。
* IEEE 802.11c，符合802.1D的媒体接入控制层桥接（MAC Layer Bridging）。
* IEEE 802.11d，根据各国无线电规定做的调整。
* IEEE802.11e，对服务等级（Quality of Service,QoS）的支持。
* IEEE 802.11f，基站的互连性（IAPP,Inter-Access Point Protocol），2006年2月被IEEE批准撤销。
802.11n简述
802.11k
一个无线基站可以要求另一个基站测量和报告如下情况： • 在那个基站的覆盖范围内，一个信道上或者所有信道上的基站数量。 • 每一个基站的信标信号强度。 • 在一个具体时间间隔期间接收的帧的数量，负载情况。 • 每一个信道上的无线局域网活动水平。 • 便携式电话和微波炉等设备对每个信道产生的非无线局域网无线电 活动。
中国规定2.4GHz 频段范围是2.4~2.4835GHz, 1-13信道 (1信道为2.412GHz，每两个相邻信道间隔为5MHz); 5GHz频段范围是5.725~5.825GHz, 149/153/157/161/165信 道(149信道为5.745GHz)
Frame Aggregation
MIMO增强- diversity（分集）
•天线数量多于空间流数量，则把多个天线组合起来或选 择一个天线组合的最佳子集 • 更好利用多余天线
• 可获得更大的覆盖范围：使用两根天线的输出组合来接
收一个空间流，获得更远的传输距离 • 发送分集/接收分集
MIMO增强 –Beam-forming（聚束）
802.11n
600Mbps >100Mbps
20MHz /& 40MHz
DataRate和吞吐量
DateRate
DataRate指物理层传输速率，是传输信号的速度，不管这是 数据帧还是其他的控制帧。11N提供最高达600M的物理层传 输速率
吞吐量
吞吐量指的是真正的数据载荷部分传输的速率。一般测试结果 大致为总传输速率的一半左右它是不计算诸如：TCP负载，MAC 头负载，和PHY负载，以及控制帧管理帧，和空闲时间，冲突 造成的负载等
MAC层增进 QoS，增加了包突发机制 ------
802.11n无线网络技术全面解析
802.11n无线网络技术全面解析【大】【中】【小】2009-03-12 09:50:03 来源:互联网作者：互联网责任编辑：麦孔802.11n的核心----MIMO-OFDMOFDM调制技术是将高速率的数据流调制成多个较低速率的子数据流，再通过已划分为多个子载体的物理信道进行通讯，从而减少ISI（码间干扰）机会。
MIMO（多入多出）技术是在链路的发送端和接收端都采用多副天线，将多径传播变为有利因素，从而在不增加信道带宽的情况下，成倍地提高通信系统的容量和频谱利用率，以达到WLAN系统速率的提升。
将MIMO与OFDM技术相结合，就产生了MIMOOFDM技术，它通过在OFDM 传输系统中采用阵列天线实现空间分集，提高了信号质量，并增加了多径的容限，使无线网络的有效传输速率有质的提升。
双频带（20-MHz和40-MHz带宽）IEEE802.11n通过将两个相邻的20MHz带宽捆绑在一起组成一个40MHz 通讯带宽，在实际工作时可以作为两个20MHz的带宽使用（一个为主带宽，一个为次带宽，收发数据时既可以40MHz的带宽工作，也可以单个20MHz带宽工作），这样可将速率提高一倍。
同时，对于 IEEE802.11a/b/g，为了防止相邻信道干扰，20MHz带宽的信道在其两侧预留了一小部分的带宽边界。
而通过频带绑定技术，这些预留的带宽也可以用来通讯，从而进一步提高了吞吐量。
ShortGI（GuardInterval）是802.11n针对802.11a/g所做的改进。
射频芯片在使用OFDM调制方式发送数据时，整个帧是被划分成不同的数据块进行发送的，为了数据传输的可靠性，数据块之间会有GI，用以保证接收侧能够正确的解析出各个数据块。
无线信号在空间传输会因多径等因素在接收侧形成时延，如果后续数据块发送过快，会和前一个数据块形成干扰，而GI就是用来规避这个干扰的。
11a/g的GI时长为800us，而 ShortGI时长为400us，在使用ShortGI的情况下，可提高10%的速率。
ieee802.11n标准的主要技术
IEEE 802.11n标准的主要技术在今天的无线通信领域，IEEE 802.11n标准是一项重要的技术，它为无线局域网提供了更快的速度和更稳定的连接。
IEEE 802.11n标准采用了一系列新的技术来提高无线网络的性能，包括MIMO（多输入多输出）、OFDM（正交频分复用）、空间复用和通道绑定等。
这些技术带来的革新为无线通信带来了新的发展机遇，也加速了无线网络的普及和发展。
1. MIMO技术MIMO技术是IEEE 802.11n标准的核心技术之一。
MIMO利用多个天线来传输和接收数据，可以在同一时间和频率上传输多个数据流，从而大大提高了无线网络的传输速度和稳定性。
通过MIMO技术，无线网络可以实现更远距离的覆盖和更高的数据传输速率，为用户提供了更好的网络体验。
2. OFDM技术OFDM技术也是IEEE 802.11n标准的重要技术之一。
OFDM采用了一种特殊的频率分配方式，将数据流分成多个低速的子流，并采用正交载波的方式同时传输这些子流，从而提高了信号的抗干扰能力和频谱利用率。
通过OFDM技术，无线网络可以更有效地利用频谱资源，同时也能够更好地抵抗多径衰落和干扰，提高了网络的稳定性和可靠性。
3. 空间复用技术IEEE 802.11n标准还引入了空间复用技术，通过同时在不同的天线上发送不同的数据流，实现了空间的复用，从而提高了无线网络的容量和覆盖范围。
空间复用技术让无线网络可以在相同的频率和时间上传输多个数据流，大大提高了网络的效率和性能。
4. 通道绑定技术通道绑定技术是IEEE 802.11n标准的又一项重要技术。
通道绑定技术允许无线网络同时使用多个频道，从而增加了网络的容量和吞吐量。
通过通道绑定技术，无线网络可以更好地适应复杂的无线环境，减少了干扰和冲突，提高了网络的性能和稳定性。
总结回顾通过对IEEE 802.11n标准的主要技术进行全面的分析和评估，我们可以看到，这些技术为无线网络带来了重大的革新和改进。
80211协议标准详解
· 如果媒体忙碌，PLCP将发送一条状态字段表明为忙碌的PHYCCA.indication原语到MAC层。从而MAC层就可以决定暂不能发送 帧。
物理层主要功能
2.数据发送功能
概述
? 802.11是IEEE（美国电气和电子工程师协会）最初制 定的一个无线局域网标准，这也是在无线局域网领域 内的第一个国际上被认可的协议。主要用于解决办公 室局域网和校园网中，用户与用户终端的无线介入， 业务主要限于数据存取，速率最高只能达到2Mbps。 由于802.11 在速率和传输距离上不能满足人们的需要。 因此，IEEE小组又相继推出了802.11a和802.11b等 许多新标准。几者之间技术上的主要差别在于MAC子 层和物理层。
? 直接序列扩频（DSSS，Direct Sequence Spread Spectrum ）系统则将要传输的数据流通过扩展码调 制而人为地扩展带宽，即使在传输波段中存在部分噪 声信号，接收机也可以无错误地接受数据。
使用扩频技术的好处
扩频是一种在信号的带宽进行扩展的技术。采用扩频 的好处是： ? 抗干扰。若使用窄频，容易受到使用相同频率的通信
? IEEE 802.11b标准的物理层采用的是补码键控CCK（ Complementary Code Keying）技术。在2.4GHz高速局域网标 准中采用CCK调制的主要原因是：它可以在提供高达11Mbit/s数 据传输速率的同时保持了与原有的1Mbit/s和2Mbit/s的无线局域 网的互操作性，即两者具有同样的射频带宽和分组结构。
? 红外线（ IR）物理层描述了一种在 850到950nM波段 运行的调制类型，用于小型设备和低速率连接的数据 传输应用。这种红外线介质的基本数据速率是利用十 六进制脉冲位置调制（16PPM）的1Mbit/s速率和利用 四进制脉冲位置调制（ 4PPM）的2Mbit/s增强速率。 基于红外线设备的峰值功率被限定为2W。
wifi 802.11无线网络标准详析
802.11a802.11b802.11g802.11n IEEE无线网络标准详析802.11aIEEE无线网络标准，指定最大54Mbps的数据传输速率和5GHz的工作频段。
802.11a标准是已在办公室、家庭、宾馆、机场等众多场合得到广泛应用的802.11b无线联网标准的后续标准。
它工作在5GHzU-NII频带，物理层速率可达54Mb/s，传输层可达25Mbps。
可提供25Mbps的无线ATM接口和10Mbps的以太网无线帧结构接口，以及TDD /TDMA的空中接口；支持语音、数据、图像业务；一个扇区可接入多个用户，每个用户可带多个用户终端。
802.11的第二个分支被指定为802.11a。
承受着风险将802.11带入了不同的频带——5.2GHzU-NII频带，并被指定高达54Mbps的数据速率。
与单个载波系统802.11b不同，802.11a运用了提高频率信道利用率的正交频率划分多路复用(OFDM)的多载波调制技术。
由于802.11a运用5.2GHz射频频谱，因此它与802.11b或最初的802.11WLAN标准均不能进行互操作。
IEEE802.11bIEEE802.11b无线局域网的带宽最高可达11Mbps，比两年前刚批准的IEEE802.11标准快5倍，扩大了无线局域网的应用领域。
另外，也可根据实际情况采用5.5Mbps、2Mbps和1 Mbps带宽，实际的工作速度在5Mb/s左右，与普通的10Base-T规格有线局域网几乎是处于同一水平。
作为公司内部的设施，可以基本满足使用要求。
IEEE802.11b使用的是开放的2.4GB频段，不需要申请就可使用。
既可作为对有线网络的补充，也可独立组网，从而使网络用户摆脱网线的束缚，实现真正意义上的移动应用。
IEEE802.11b无线局域网与我们熟悉的IEEE802.3以太网的原理很类似，都是采用载波侦听的方式来控制网络中信息的传送。
不同之处是以太网采用的是CSMA/CD（载波侦听/冲突检测）技术，网络上所有工作站都侦听网络中有无信息发送，当发现网络空闲时即发出自己的信息，如同抢答一样，只能有一台工作站抢到发言权，而其余工作站需要继续等待。
802.11n关键技术
• 802.11an
– 802.11AN模式，与802.11A工作在相同的 5Ghz，向前兼容802.11a
• Only N（可选项）
– Enable工作在纯N模式下，传统的abg station 无法与AP连接
GF only • GF only (Greenfield only)
– 在Beacon frame中，HtCapabilities information element有一个bit 称为non-GFdevice bit，该bit 表示目前BSS中是否存在legacy station，1表示存在legacy station，反之为0。 在同一BSS中的HT-STA通过该bit来识别是否存在legacystation。 如果non-GF device bit为0，则HTstation在发送HTframe时必须通 过RTS/CTS或CTS-To-Self的方式来对HT传輸进行保护。 – uncheck GF only，此时AP根据当前BSS是否有legacy station来 改变non-GFdevice bit的值。当状态变化时，该bit的更新时间为 30sec。 – Check GF only，强制BSS为Greenfield only。此时不管是否有 legacy station与AP相连。non-GFdevice bit都为1。 GF only时，此时HT station可以获得比较好的throughput，但是 此时可能会造成legacy station不认识HT信号而导致信号的冲突。
RX TX TX
基带信 号处理
RX
基带信 号处理
MAC etc
束波传输(transmit beamforming)
• transmit beamforming (TxBF) ，可以简单的理解 为发送方将相同的信号调制出相同的波形在多个 天线上同时发送出来，形成一个束波，而接收方 则通过将这些从不同路径信号还原为一个更强的 信号。
802.11协议详解
802.11协议解析(2019/01/05)1.1 802.11n标准发展历程IEEE 802.11工作组意识到支持高吞吐将是WLAN技术发展历程的关键点，基于IEEE HTSG (High Throughput Study Group)前期的技术工作，于2003年成立了Task Group n (TGn)。
n表示Next Generation，核心内容就是通过物理层和MAC层的优化来充分提高WLAN技术的吞吐。
由于802.11n涉及了大量的复杂技术，标准过程中又涉及了大量的设备厂家，所以整个标准制定过程历时漫长，预计2010年末才可能会成为标准。
相关设备厂家早已无法耐心等待这么漫长的标准化周期，纷纷提前发布了各自的11n产品(pre-11n)。
为了确保这些产品的互通性，WiFi联盟基于IEEE 2007年发布的802.11n草案的2.0版本制定了11n产品认证规范，以帮助11n技术能够快速产业化。
1.2 技术概述802.11n主要是结合物理层和MAC层的优化来充分提高WLAN技术的吞吐。
主要的物理层技术涉及了MIMO、MIMO-OFDM、40MHz、Short GI等技术，从而将物理层吞吐提高到600Mbps。
如果仅仅提高物理层的速率，而没有对空口访问等MAC协议层的优化，802.11n 的物理层优化将无从发挥。
就好比即使建了很宽的马路，但是车流的调度管理如果跟不上，仍然会出现拥堵和低效。
所以802.11n对MAC采用了Block确认、帧聚合等技术，大大提高MAC层的效率。
802.11n对用户应用的另一个重要收益是无线覆盖的改善。
由于采用了多天线技术，无线信号(对应同一条空间流)将通过多条路径从发射端到接收端，从而提供了分集效应。
在接收端采用一定方法对多个天线收到信号进行处理，就可以明显改善接收端的SNR，即使在接受端较远时，也能获得较好的信号质量，从而间接提高了信号的覆盖范围。
其典型的技术包括了MRC等。
IEEE_802 11技术_第二章
IEEE 802.11技术
● 利用差分四相相移键控(DQPSK)调制的2 Mb/s。 ● 利用差分二相相移键控(DBPSK)调制的1 Mb/s。 在DSSS中，将2.4 GHz的频宽划分成14个22 MHz的信 道(Channel)，邻近的信道互相重叠，在14个信道内，只有 3个信道是互相不覆盖的，数据就是从这14个信道中的一 个进行传送而不需要进行信道之间的跳跃。在不同的国家， 信道的划分是不相同的。
IEEE 802.11技术
接入点就像是无线网络的一个无线基站，将多个无线的 接入站聚合到有线的网络上。
无线局域网采用的传输媒体或介质分为射频(Radio Frequency，RF)无线电波(Radio Wave)和光波两类。
射频无线电波主要使用无线电波和微波(Microwave)，光 波主要使用红外线(Infrared)。
IEEE 802.11技术
这些网络使用一个基本组件，IEEE 802.1l标准称之 为基本服务集(BSS)，它提供一个覆盖区域，使BSS中的 站点保持充分的连接。
一个站点可以在BSS内自由移动，但如果它离开了 BSS区域内就不能够直接与其他站点建立连接了。
IEEE 802.11技术
1) IBSS网络 IBSS是一个独立的BSS，它没有接入点作为连接的中心。 这种网络又叫做对等网(Peer to Peer)或者非结构组网(Ad hoc)， 其网络结构如图2-2所示。 该方式连接的设备之间都能直接通信而不用经过一个无 线接入点与有线网络进行连接。在IBSS网络中，只有一个 公用广播信道，各站点都可竞争公用信道，采用 CSMA/CAMAC协议。
IBSS网络在不需要访问有线网络中的资源，而只需要 实现无线设备之间互相通信的环境中特别有用，如宾馆、 会议中心或者机场等。
802.11物理层详解
802.11a/g物理层是用OFDM来实现的，因此可以提供比802.11b更高的数据速率，数据速率最高可达54Mbps。
下表为OFDM的主要参数下面就以802.11a协议来说明物理层信号发射的编码、OFDM调制过程。
802.11a的PPDU数据单元的格式为：数据包包括Preamble、Header以及PSDU DATA部分。
在MAC层请求物理层要求发送数据时，会发送TXVECTOR矢量，物理层收到请求后产生PLCP preamble域，Preamble由10个重复的短训练序列（用于AGC、信号检测、粗频率偏移估计以及符号定位）和2个重复的长训练序列（精频率偏移估计、信道估计）构成。
报头的第一部分包含了1 0 个重复的持续时间为800ns 的短训练符号，它的时间长度仅为正常OFDM 符号时间长度的1/4（OFDM符合时间长度为3.2uS）。
短训符号由12个子载波组成，对应的编号均为4 的倍数，即{-24、-20、-16、-12、-8、-4、4、8、12、16、20、24}号子载波，用序列S–26, 26 = √(13/6) {0, 0, 1+j, 0, 0, 0, –1–j, 0, 0, 0, 1+j, 0, 0, 0, –1–j, 0, 0, 0, –1–j, 0, 0, 0, 1+j, 0, 0, 0, 0,0, 0, 0, –1–j, 0, 0, 0, –1–j, 0, 0, 0, 1+j, 0, 0, 0, 1+j, 0, 0, 0, 1+j, 0, 0, 0, 1+j, 0,0}来进行调制。
使用短训符号有两个原因:（1）在信号开始处使用短训符号可以方便地进行信号检测和自动增益控制，因为检测分组包出现的一种简单方式就是将信号本身和经短时间延时后的信号做相关性检测，当相关性超过某一门限值时表示检测到分组包;（2）短的信号周期使做粗略的大范围的频率偏移估计成为可能，通过计算2个连续的周期为800ns的信号之间的相位偏移，可以估计出最高范围为625kHz（1/2 ×800ns）的频率偏移。