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下一代移動通信在無線局域網中的應用

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“當今無線技術的發展就如同20年前個人電腦技術的發展那樣突飛猛進 ， 令人難以跟上它的節奏 ?！盜ntel副總裁兼首席技術官帕特?基辛格如此描述無線網絡的崛起 。
1997年802.11標準的制定是無線局域網發燕尾服的里程碑 。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物理層標準 。11b標準采用CCK（補碼鍵控）擴展頻調制編碼 ， 數據傳輸速率達11Mbps 。但是假如再增加傳輸速率 ， CCK為了對抗多徑干擾 ， 需要更復雜的均衡及調制 ， 實現非常困難 。因此 ， 802.11工作組 ， 為了推動無線局域網的發展 ， 又引入OFDM技術 。最近正式批準的11g標準與11a一樣 ， 采用OFDM技術 。最近正式批準的11g標準與11a一樣 ， 采用OFDM技術 ， 達54Mbps 。
技術不斷更新 ， 新的技術標準不斷推出 ， 極大地推動了無線局域網的發燕尾服 。下一代移動通信的要害技術 ， 如OFDM技術、MIMO技術、智能天線（Smart Antenna）、LDPC（奇偶校驗碼）、自適應技術和軟件無線電SDR（Soft Defined Radio）等 ， 開始應用到無線局域網中 ， 提升了WLAN的懷能 。
　
1 下一代移動通信要害無線局網中應用
1.1 OFDM技術
OFDM技術其實是多載波調制MCU（Multi-Carrier Modulation的一種 。其主要思想是：將信道分成許多正交子隊道 ， 在每個子信道上進行窄帶調制和傳輸 ， 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制和解調要吧采用IFFT和FFT方法實現 。隨著大規模集成電路技術與DSP技術的發展 ， IFFT和FFT都是非常輕易實現的 。快速傅里葉變換（FFT）的引入 ， 大大降低了OFDM的復雜性 ， 提升了系統的性能 。MIMO OFDM發送、接收機系統結構如圖2所示 。
另外 ， 與單載波系統相比 ， OFDM還存在一些缺點 ， 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技術能在不增加帶寬的情況下成倍地提高通信系統的容量和頻譜利用率 。它可以定義為發送端和接收端之間存在多個獨立信道 ， 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性 ， 提高信號的鏈路性能 ， 增加了數據吞吐量 。
現代信息論表明：對于發射天線數為N、接收天線數為M的多入多出（MIMO）系統 ， 假定信道為獨立的瑞利衰落信道 ， 并設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技術能在不增加帶寬的情況下成倍地提高通信系統的容量和頻譜利用率 。因此將MIMO技術與OFDM技術相結合是下一代無線局域網發展的趨勢 。研究表明 ， 在瑞利衰落信道環境下 ， OFDM系統非常適合使用MIMO技術提高容量 。采用多輸入多輸出（MIMO）系統是提高頻譜效率的有效方法 。多衰是影響通信質量的訂因素 ， 但MIMO系統卻能有效地利用我多的影響來提高系統容量 。系統容量是雨干擾受限的 ， 不能通過增加發射功率來提高系統容量 。而采用MIMO結構不需要增加發射功率就能獲得很高的系統容量 。
　
圖1、圖2分別為采用MIMO技術的OFDM系統發送、接收方案框圖 。從圖中可以看出 ， MIMO OFDM系統有Nt個發送天線 ， Nr個接收天線 。在發送端和接收端各設置多重天線 ， 可以提高空間分集效應 ， 克服電波衰落 的不良影響 。這里因為安排恰當的多副天線提供多個空間信道 ， 不會全部同時受到衰落 。輸入的比特流經串行變換分為多個分支 ， 每個分支都進行OFDM處理 ， 即經過編碼、II（交織）、正交幅度調制（QAM）映射、插入導頻信號、IFFT變換、加循環前綴等過程 ， 再經天線發送到無線信道中；接收端進行與發射端相反的信號處理過程 。例如：去除循環前綴、FFT變換、解碼等 ， 同時通過信道估計、定時、同步、MIMO檢測等技術完全恢復原來的比特流 。

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