wifi
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WLAN 的基础和测试议程基本结构,,802.11b调制原理•WLAN 基本结构•OFDM基本框图和收发电路•OFDM调制原理和802.11a帧结构什么是WLAN?•它首先是一个无线本地局域网•共有三类产品•接入点Access Point (AP)•接入网卡Network Interface Card (NIC)•网桥BridgePHY Layer 标准2.4G 802.11 802.11b 802.11g 802.11n 5G 802.11a 802.11hStandard IEEE Wi-Fi Alliance2.4 GHz, 11 Mbps802.11b802.11b5 GHz, 54 Mbps802.11a802.11a2.4 GHz, 54 Mbps802.11g802.11g802.11b•相应国家标准相应国家标准::《信息技术系统间远程通信和信息交换局域网和城域网特定要求第1111部分部分部分::无线局域网媒体访问(MAC)(MAC)和物理和物理和物理(PHY)(PHY)(PHY)层规范层规范层规范::2.4GHz 2.4GHz频段较高速物理层扩展频段较高速物理层扩展规范规范》》•支持支持1, 2, 5.5, 11Mbps 1, 2, 5.5, 11Mbps 1, 2, 5.5, 11Mbps数据率数据率•2.4GHz ISM 2.4GHz ISM频段频段频段,,信道间隔信道间隔25MHz 25MHz •最大输出功率最大输出功率100mW 100mW•使用使用Barker, CCK, PBCC Barker, CCK, PBCC Barker, CCK, PBCC等编码方式等编码方式+ BPSK, DQPSK + BPSK, DQPSK等调制方式实现不同数据率等调制方式实现不同数据率One sequence is simply the inverse of+1, +1–j, +j, –j, –j, +j,CCK (Complementary Code Keying) –5.5, 11Mbps 情形4 Bits In1 of 48-chip sequenceSelectorDQPSKRotate8 ComplexChips Outd0-d3d2,d3Input 5.5MbpsOutput11Msps DQPSKRotate8 Bits In1 of 648-chip sequenceSelector8 ComplexChips Out d0,d1d2-d7d0-d7d0,d1Output 11MspsInput 11MbpsPBCC (Packet Binary Convoluntional Coding ) –5.5, 11Mbps情形Input5.5Mbps Convoluntional Coding(r=1/2, N=6)BPSKOutput11Msps 11MbpsConvoluntional Coding (r=1/2, N=6)DQPSKRotateOutput11MspsInput11Mbps 22Mbps议程基本结构,,802.11b调制原理•WLAN 基本结构•OFDM基本框图和收发电路•OFDM调制原理和802.11a帧结构802.11a,g使用了 , 使用了 使用了OFDMA• 支持 9,12, 18, 24, 36, 48, 54Mbps数据率,其中,6 – 24Mbps 支持6, 数据率, 数据率 其中, 是必须支持的, 是必须支持的,其余为可选 • 5.150 – 5.825GHz 频段,信道间隔20MHz 频段,信道间隔 • 占用带宽 占用带宽18MHz(Turbo模式为 模式为36MHz) 模式为 • 最大输出功率40 – 800mW 最大输出功率 • 使用 使用OFDM + BPSK, QPSK, 16QAM, 64QAM等调制方式 等调制方式2010-5-14802.11g• 802.11a虽然支持很高的数据率,但是由于采用5 – 6GHz频 虽然支持很高的数据率,但是由于采用 虽然支持很高的数据率 频 覆盖面积小, 段,覆盖面积小,而且实现起来困难 • 802.11b使用 使用2.4GHz频段,已经取得大规模的商用 频段, 使用 频段 • 802.11g使用 使用2.4GHz频段,同时支持802.11b和802.11a的数据率 频段,同时支持 和 的数据率 使用 频段 并和802.11b兼容,因此成为热点 兼容, ,并和 兼容 • 信道间隔 信道间隔25MHz • 使用 使用802.11b和802.11a的编码和调制方式 和 的编码和调制方式2010-5-14为何要应用 OFDM?• OFDM 是正交频分复用,指的是用相互正交的子载波来承载原来单 是正交频分复用, 一载波信息的调制方式。
一载波信息的调制方式。
• 串行传送的数据率决定信号带宽,速率越快,单个调制符号所占 串行传送的数据率决定信号带宽,速率越快, 用的时间越短。
用的时间越短。
• 信号在传输过程中发生多经现象,各个路径的延迟不同,造成路 信号在传输过程中发生多经现象,各个路径的延迟不同, 径之间的码间干扰。
单个符号时间越短,码间干扰越严重。
径之间的码间干扰。
单个符号时间越短,码间干扰越严重。
• 利用 利用OFDM可以将串行的数据变成并行,单个载波中调制符号时间 可以将串行的数据变成并行, 可以将串行的数据变成并行 延长,有利于抗多经效应。
延长,有利于抗多经效应。
• 利用相互正交的子载波,载波之间相互覆盖,可提高频谱利用率 利用相互正交的子载波,载波之间相互覆盖, 子信道间无串扰。
,子信道间无串扰。
2010-5-14传输速率减慢,符号时间变长, 传输速率减慢,符号时间变长,抗多径和码间干扰 能力增加Delay Spread 0123456 0 0 …0 1 1 GI 2 3 2 4 5 3 6 4 5 1 62010-5-14正交信号的定义• s1(t) • s2(t) 条件是当且仅当: 条件是当且仅当 如果两个信号在时间T上正交 如果两个信号在时间 上正交1 T∫t +Tt* s1 (t )× s2 (t )dt = 0∀t ∈ R2010-5-14正交频分复用的频谱• 相邻子载波频谱相互覆盖 • 各子载波的零点正好落在其他子载波的 频谱主峰中央,所以相互之间没有载波 间干扰2010-5-14OFDM 应用的短处• 系统较为复杂和昂贵 • 输出信号有较高的峰均值,对模拟器件线性度要求较 输出信号有较高的峰均值, 高 • 需要数字处理器有较高的处理能力2010-5-14议程•WLAN 基本结构,802.11b调制原理 基本结构, 调制原理 •OFDM基本框图和收发电路 基本框图和收发电路 •OFDM调制原理和 调制原理和802.11a帧结构 调制原理和 帧结构 •WLAN 的测试规范和方法为何使用周期拓展• 如果多径时延小于周期拓展的时间则: 1、没有符号间和载波间干扰 2、但是总幅度会增加或减小2010-5-14保护时间( 保护时间(guard time)在WLAN中就是周期扩展的时间 在 中就是周期扩展的时间FFT Time (1/4) * FFT Time0.06 0.04real(Copy) real(SigToCopy) real(Signal)0.02 0.00 -0.02 -0.04 -0.06 0 1 2 3 4 5 6 7 8Copytime, usecOFDM Symbol Time2010-5-14什么是OFDM的一个符号?的一个符号?•符号在每个子载波中传送•组合符号= 52 个子载波符号的和•OFDM 符号= 组合符号+ 周期扩展时分复用和帧结构•WLAN设备不能同时进行收发•收发是以帧为单位来进行的•脉冲脉冲((帧)在长度和间隔上有所不同•802.11a中多个OFDM 符号组成一个帧不同数据率使用不同的调制IEEE802.11a OFDM 帧的波形Short Training…Data NSIGNAL Data 1Data 2Chan. Estimation 8444 4 usec. . .8OFDM Summery•把高速数据分配到各个子载波上提高了解调的稳定性把高速数据分配到各个子载波上提高了解调的稳定性。
•采用正交子载波采用正交子载波,,提高了频谱利用率提高了频谱利用率。
•由于频谱扩展了由于频谱扩展了,,所以提高了抗窄带干扰的性能所以提高了抗窄带干扰的性能。
•采用FFT/IFFT 等快速算法提高了效率等快速算法提高了效率。
•调制解调过程比单载波复杂调制解调过程比单载波复杂。
•易受频移的影响易受频移的影响,,破坏正交性破坏正交性。
•输出存在较高的峰均值比输出存在较高的峰均值比。
议程基本结构,,802.11b调制原理•WLAN 基本结构•OFDM基本框图和收发电路•OFDM调制原理和802.11a帧结构•WLAN 的测试规范和方法测试系统802.11 测试项目•17.3.9.1 Transmit power levels•17.3.9.2 Transmit spectrum mask•17.3.9.3 Transmission spurious•17.3.9.4 Transmit center frequency tolerance •17.3.9.5 Symbol clock frequency tolerance •17.3.9.6.1 Transmitter center frequency leakage •17.3.9.6.2 Transmitter spectral flatness•17.3.9.6.3 Transmitter constellation error•17.3.9.7 Transmit modulation accuracy test •17.3.10.1 Receiver minimum input level sensitivity •17.3.10.2 Adjacent channel rejection•17.3.10.3 Non-adjacent channel rejection •17.3.10.4 Receiver maximum input level17.3.9.1 Transmit power levelsTransmit power levels for the United States Frequency band (GHz)(mW)5.15–5.25405.25–5.352005.725–5.825800Note:Measuring framed RF signals requires the use of a trigger signal.17.3.9.2 Transmit spectrum mask17.3.9.3 Transmission spurious•Spurious transmissions from compliant devices shall conform to national regulations.(发射杂散辐射是衡量802.11a设备的发射机对其他设备和其它系统的干扰,应该符合各个国家的无线电监管部门的规定。