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wlan 標(biāo)準(zhǔn):無線局域網(wǎng)技術(shù)白皮書一(圖)( 二 )

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【wlan 標(biāo)準(zhǔn):無線局域網(wǎng)技術(shù)白皮書一(圖)】OFDM技術(shù)是一種無線環(huán)境下的高速多載波傳輸技術(shù) 。無線信道的頻率響應(yīng)曲線大多是非平坦的，而OFDM技術(shù)的主要思想：就是在頻域內(nèi)將給定信道分成許多正交子信道，在每個(gè)子信道上使用一個(gè)子載波進(jìn)行調(diào)制，并且各子載波并行傳輸，從而有效的抑制無線信道的時(shí)間彌散所帶來的ISI 。這樣就減少了接收機(jī)內(nèi)均衡的復(fù)雜度，有時(shí)甚至可以不采用均衡器，僅通過插入循環(huán)前綴的方式消除ISI的不利影響 。
由于在OFDM系統(tǒng)中各個(gè)子信道的載波相互正交，于是它們的頻譜是相互重疊的，這樣不但減小了子載波間的相互干擾，同時(shí)又提高了頻譜利用率 。（如圖1.1所示）在各個(gè)子信道中的這種正交調(diào)制和解調(diào)可以采用IFFT和FFT方法來實(shí)現(xiàn)，隨著大規(guī)模集成電路技術(shù)與DSP技術(shù)的發(fā)展，IFFT和FFT都是非常輕易實(shí)現(xiàn)的 。FFT的引入，大大降低了OFDM的實(shí)現(xiàn)復(fù)雜性，提升了系統(tǒng)的性能 。（如圖1.2所示OFDM發(fā)送接收機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)）　圖1.1 FDM信號(hào)與OFDM信號(hào)頻譜比較無線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)一般都存在非對(duì)稱性，即下行鏈路中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于上行鏈路中的數(shù)據(jù)傳輸量 。因此無論從用戶高速數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)的需求，還是從無線通信自身來考慮，都希望物理層支持非對(duì)稱高速數(shù)據(jù)傳輸，而OFDM輕易通過使用不同數(shù)量的子信道來實(shí)現(xiàn)上行和下行鏈路中不同的傳輸速率 。由于無線信道存在頻率選擇性，所有的子信道不會(huì)同時(shí)處于比較深的衰落情況中，因此可以通過動(dòng)態(tài)比特分配以及動(dòng)態(tài)子信道分配的方法，充分利用信噪比高的子信道，從而提升系統(tǒng)性能 。由于窄帶干擾只能影響一小部分子載波，因此OFDM系統(tǒng)在某種程度上反抗這種干擾 。圖1.2 OFDM系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖另外，同單載波系統(tǒng)相比，OFDM還存在一些缺點(diǎn)，易受頻率偏差的影響，存在較高的PAR 。OFDM技術(shù)有非常廣闊的發(fā)展前景，已成為第4帶移動(dòng)通信的核心技術(shù) 。IEEE802.11a g標(biāo)準(zhǔn)為了支持高速數(shù)據(jù)傳輸都采用了OFDM調(diào)制技術(shù) 。目前，OFDM結(jié)合時(shí)空編碼、分集、干擾（包括符號(hào)間干擾ISI和鄰道干擾ICI）抑制以及智能天線技術(shù)，最大程度的提高物理層的可靠性 。如再結(jié)合自適應(yīng)調(diào)制、自適應(yīng)編碼以及動(dòng)態(tài)子載波分配、動(dòng)態(tài)比特分配算法等技術(shù)，可以使其性能進(jìn)一步優(yōu)化 。2.4 MIMO OFDM技術(shù)MIMO技術(shù)能在不增加帶寬的情況下成倍地提高通信系統(tǒng)的容量和頻譜利用率 。它可以定義為發(fā)送端和接收端之間存在多個(gè)獨(dú)立信道，也就是說天線單元之間存在充分的間隔，因此消除了天線間信號(hào)的相關(guān)性，提高信號(hào)的鏈路性能增加了數(shù)據(jù)吞吐量 。圖1.3 MIMO系統(tǒng)原理框圖現(xiàn)代信息論表明：對(duì)于發(fā)射天線數(shù)為N，接收天線數(shù)為M的多入多出（MIMO）系統(tǒng)，假定信道為獨(dú)立的瑞利衰落信道，并設(shè)N、M很大，則信道容量C近似為公式C=[min(M, N)]Blog2(ρ/2)(2.1)（其中B為信號(hào)帶寬，ρ為接收端平均信噪比，min(M,N)為M，N的較小者） 。上式表明，MIMO技術(shù)能在不增加帶寬的情況下成倍地提高通信系統(tǒng)的容量和頻譜利用率 。研究表明，在瑞利衰落信道環(huán)境下，OFDM系統(tǒng)非常適合使用MIMO技術(shù)來提高容量 。采用多輸入多輸出（MIMO）系統(tǒng)是提高頻譜效率的有效方法 。我們知道，多徑衰落是影響通信質(zhì)量的主要因素，但MIMO系統(tǒng)卻能有效地利用多徑的影響來提高系統(tǒng)容量 。系統(tǒng)容量是干擾受限的，不能通過增加發(fā)射功率來提高系統(tǒng)容量 。而采用MIMO結(jié)構(gòu)不需要增加發(fā)射功率就能獲得很高的系統(tǒng)容量 。因此將MIMO技術(shù)與OFDM技術(shù)相結(jié)合是下一代無線局域網(wǎng)發(fā)展的趨勢 。在OFDM系統(tǒng)中采用多發(fā)射天線實(shí)際上就是根據(jù)需要在各個(gè)子信道上應(yīng)用多發(fā)射天線技術(shù) 。每個(gè)子信道都對(duì)應(yīng)一個(gè)多天線子系統(tǒng) 。一個(gè)多發(fā)射天線的OFDM系統(tǒng) 。目前正在開發(fā)的設(shè)備由2組IEEE802.11a收發(fā)器、發(fā)送天線和接收天線各2個(gè)（2×2）和負(fù)責(zé)運(yùn)算處理過程的MIMO系統(tǒng)組成，能夠?qū)崿F(xiàn)最大108Mbit/秒的傳輸速度 。支持AP和客戶端之間的傳輸速度為108Mbit/秒，客戶端不支持該技術(shù)時(shí)（IEEE802.11a客戶端的情況），通信速度為54Mbit/秒 。三、IEEE802.11無線局域網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成WLAN網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品的多種使用方法可以組合出適合各種情況的無線聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)，可以方便地解決許多以線纜方式難以聯(lián)網(wǎng)的用戶需求 。例如，數(shù)十公里遠(yuǎn)的兩個(gè)局域網(wǎng)相聯(lián)：其間或有河流、湖泊相隔，拉線困難且線纜安全難保障，或在城市中敷設(shè)專線要涉及審批復(fù)雜，周期很長的市政施工問題，WLAN能以比線纜低幾倍的費(fèi)用在幾天內(nèi)實(shí)現(xiàn)，WLAN也可方便地實(shí)現(xiàn)不經(jīng)過大的施工改建而使舊式建筑具有智能大廈的功能 。WLAN的設(shè)備主要包括：無線網(wǎng)卡、無線訪問接入點(diǎn)、無線集線器和無線網(wǎng)橋，幾乎所有的無線網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品中都自帶無線發(fā)射/接收功能，且通常是一機(jī)多用 。WLAN的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)主要有兩種類型：無中心網(wǎng)絡(luò)和有中心網(wǎng)絡(luò) 。3.1 無中心網(wǎng)絡(luò)無中心網(wǎng)絡(luò)(無AP網(wǎng)絡(luò))也稱對(duì)等網(wǎng)絡(luò)或Ad-hoc網(wǎng)絡(luò)，它覆蓋的服務(wù)區(qū)稱IBSS 。對(duì)等網(wǎng)絡(luò)用于一臺(tái)無線工作站（STA, Station）和另一臺(tái)或多臺(tái)其他無線工作站的直接通訊，該網(wǎng)絡(luò)無法接入有線網(wǎng)絡(luò)中，只能獨(dú)立使用 。這是最簡單的無線局域網(wǎng)結(jié)構(gòu) 。(如圖1.4所示)一個(gè)對(duì)等網(wǎng)絡(luò)由一組有無線接口的計(jì)算機(jī)組成 。這些計(jì)算機(jī)要有相同的工作組名、ESSID和密碼 。對(duì)等網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)靈活，任何時(shí)間，只要兩個(gè)或更多的無線接口互相都在彼此的范圍之內(nèi)，它們就可以建立一個(gè)獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò) 。這些根據(jù)要求建立起來的典型網(wǎng)絡(luò)在治理和預(yù)先調(diào)協(xié)方面沒有任何要求 。圖1.4 無中心網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)對(duì)等網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)節(jié)點(diǎn)必需能同時(shí)"看"到網(wǎng)絡(luò)中的其他節(jié)點(diǎn)，否則就認(rèn)為網(wǎng)絡(luò)中斷，因此對(duì)等網(wǎng)絡(luò)只能用于少數(shù)用戶的組網(wǎng)環(huán)境，比如4至8個(gè)用戶，并且他們離得足夠近 。3.2 有中心網(wǎng)絡(luò)有中心網(wǎng)絡(luò)也稱結(jié)構(gòu)化網(wǎng)絡(luò) 。它由無線AP、無線工作站（STA）以及DSS構(gòu)成，覆蓋的區(qū)域分BSS和ESS 。無線訪問點(diǎn)也稱無線AP或無線Hub，用于在無線STA和有線網(wǎng)絡(luò)之間接收、緩存和轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù) 。無線AP通常能夠覆蓋幾十至幾百用戶，覆蓋半徑達(dá)上百米 。（如圖1.5）　圖1.5 有中心網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

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