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下一代移動通信技術(shù)在無線局域網(wǎng)中的應(yīng)用

云知道

作者：韓旭東 ;張春業(yè); 曹建海
摘要：介紹了無線局域網(wǎng)的最新發(fā)展 ， 探討了下一代移動通信要害技術(shù)在無線局域網(wǎng)中的應(yīng)用 ， 提出了一種高速無線局域網(wǎng)的實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu) ， 講述了IEE802.11n的概念、特點(diǎn)和發(fā)展前景 。
要害詞：IEEE802.11nLDPCMIMOOFDM 自適應(yīng)技術(shù) 智能天線 軟件無線電
“當(dāng)今無線技術(shù)的發(fā)展就如同20年前個人電腦技術(shù)的發(fā)展那樣突飛猛進(jìn) ， 令人難以跟上它的節(jié)奏 ?！盜ntel副總裁兼首席技術(shù)官帕特·基辛格如此描述無線網(wǎng)絡(luò)的崛起 。
1997年802.11標(biāo)準(zhǔn)的制定是無線局域網(wǎng)發(fā)燕尾服的里程碑 。其定義了單一的MAC層和多樣的物理層 ， 先后推出了IEEE802.11、IEEE802.11a和IEEE802.11g物理層標(biāo)準(zhǔn) 。11b標(biāo)準(zhǔn)采用CCK（補(bǔ)碼鍵控）擴(kuò)展頻調(diào)制編碼 ， 數(shù)據(jù)傳輸速率達(dá)11Mbps 。但是假如再增加傳輸速率 ， CCK為了對抗多徑干擾 ， 需要更復(fù)雜的均衡及調(diào)制 ， 實(shí)現(xiàn)非常困難 。因此 ， 802.11工作組 ， 為了推動無線局域網(wǎng)的發(fā)展 ， 又引入OFDM技術(shù) 。最近正式批準(zhǔn)的11g標(biāo)準(zhǔn)與11a一樣 ， 采用OFDM技術(shù) 。最近正式批準(zhǔn)的11g標(biāo)準(zhǔn)與11a一樣 ， 采用OFDM技術(shù) ， 達(dá)54Mbps 。
技術(shù)不斷更新 ， 新的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不斷推出 ， 極大地推動了無線局域網(wǎng)的發(fā)燕尾服 。下一代移動通信的要害技術(shù) ， 如OFDM技術(shù)、MIMO技術(shù)、智能天線（SmartAntenna）、LDPC（奇偶校驗(yàn)碼）、自適應(yīng)技術(shù)和軟件無線電SDR（SoftDefinedRadio）等 ， 開始應(yīng)用到無線局域網(wǎng)中 ， 提升了WLAN的懷能 。
1; 下一代移動通信要害無線局網(wǎng)中應(yīng)用
1.1OFDM技術(shù)
OFDM技術(shù)其實(shí)是多載波調(diào)制MCU（Multi-CarrierModulation的一種 。其主要思想是：將信道分成許多正交子隊(duì)道 ， 在每個子信道上進(jìn)行窄帶調(diào)制和傳輸 ， 這樣減少了子信道之間的相互干擾 。每個子信疲乏上的信號帶寬小于信道的相關(guān)帶寬 ， 因此每個子信寂的頻率選擇性衰落是平均的 ， 大大消除了符號間的干擾 。
在各個子信道中的正交調(diào)制和解調(diào)要吧采用IFFT和FFT方法實(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 。快速傅里葉變換（FFT）的引入 ， 大大降低了OFDM的復(fù)雜性 ， 提升了系統(tǒng)的性能 。MIMOOFDM發(fā)送、接收機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示 。
另外 ， 與單載波系統(tǒng)相比 ， OFDM還存在一些缺點(diǎn) ， 易受頻率偏差的影響 ， 存在較高的峰值平均功率比（PAR） 。
1.2多入多出（MIMO）
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 ， 因此消除季天線間信號的相關(guān)性 ， 提高信號的鏈路性能 ， 增加了數(shù)據(jù)吞吐量 。
現(xiàn)代信息論表明：對于發(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（1）：
C=[min(M,N)Blog2(p/2)]（1）
（其中B為信號帶寬 ， p為接收端平均信噪比 ， min（M ， N）為M、N中的較小者） 。
式（1）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 。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 。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)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 。多衰是影響通信質(zhì)量的訂因素 ， 但MIMO系統(tǒng)卻能有效地利用我多的影響來提高系統(tǒng)容量 。系統(tǒng)容量是雨干擾受限的 ， 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 。

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