802.11g关键技术讲解和协议性能分析( 二 )


无线数据业务一般都存在非对称性,即下行链路中传输的数据量要远远大于上行链路中的数据传输量 。因此无论从用户高速数据传输业务的需求,还是从无线通信自身来考虑,都希望物理层支持非对称高速数据传输,而OFDM很轻易通过使用不同数量的子信道来实现上行和下行链路中不同的传输速率 。
由于无线信道存在频率选择性,所有的子信道不会同时处于比较深的衰落情况中,因此可以通过动态比特分配以及动态子信道分配的方法,充分利用信噪比高的子信道,从而提升系统性能 。由于窄带干扰只能影响一小部分子载波,因此OFDM系统在某种程度上能反抗这种干扰 。
OFDM技术有非常广阔的发展前景,已成为第四代移动通信的核心技术 。IEEE802.11a/g标准为了支持高速数据传输都采用了OFDM调制技术 。目前,OFDM结合时空编码、分集、干扰〔包括码间干扰(ISI)和信道间干扰(ICI)〕抑制以及智能天线技术,最大程度提高了物理层的可靠性 。如再结合自适应调制、自适应编码以及动态子载波分配、动态比特分配算法等技术,可以使其性能得到进一步优化 。
4.IEEE802.11g协议帧结构及其技术细节
从网络逻辑结构上来看,IEEE802.11只定义了物理层及MAC子层 。MAC层提供对共享无线介质的竞争使用和无竞争使用,具有无线介质访问、网络连接、数据验证和保密等功能 。
物理层为数据链路层提供物理连接,实现比特流的透明传输,所传数据单位为比特 。物理层定义了通信设备与接口硬件的机械、电气功能和过程的特性,用以建立、维持和释放物理连接 。物理层由三部分组成:物理层治理层、物理层会聚协议(PLCP)和物理介质依靠子层(PMD) 。
IEEE802.11g的物理帧结构分为前导信号(Preamble)、信头Header和负载Payload 。Preamble主要用于确定移动台和接入点之间何时发送和接收数据,传输进行时告知其它移动台以免冲突,同时传送同步信号及帧间隔 。Preamble完成,接收方才开始接收数据 。Header在Preamble之后用来传输一些重要的数据比如负载长度、传输速率、服务等信息 。由于数据率及要传送字节的数量不同,Payload的包长变化很大,可以十分短也可以十分长 。
在一帧信号的传输过程中,Preamble和Header所占的传输时间越多,Payload用的传输时间就越少,传输的效率越低 。
综合上述3种调制技术的特点,IEEE802.11g采用了OFDM等要害技术来保障其优越的性能,分别对Preamble,Header,Payload进行调制,这种帧结构称为OFDM/OFDM方式 。
另外,IEEE802.11g草案标准规定了可选项与必选项,为了保障与IEEE802.11b兼容也可采用CCK/OFDM和CCK/PBCC的可选调制方式 。因此,OFDM调制为必选项保障传输速率达到54Mbit/s;采用CCK调制作为必选保障后向兼容性;CCK/PBCC与CCK/OFDM作为可选项 。IEEE802.11g的帧结构比较见表1 。
(1)OFDM/OFDM
Preamble,Header和Payload都使用OFDM进行调制传输,其传输速率可达54 Mbit/s 。OFDM的一个好特点是它有短的Preamble,CCK调制信号的帧头是72μs,而OFDM调制信号的帧头仅为16μs 。帧头是一个信号的重要组成部分,帧头占有时间的减少,提高了信号传送数据的能力 。OFDM答应较短的Header给更多的时间用于传输数据,具有较高的传输效率 。因此,对于11 Mbit/s的传输速率,CCK调制是一个好的选择,但要继续提升速率必须使用OFDM调制技术 。它的最高传输速率可达54Mbit/s 。IEEE802.11g协议中的OFDMOFDM方式也可以和Wi-Fi共存,不过它需使用RTS/CTS协议来解决冲突问题 。
(2)CCK/OFDM
它是一种混合调制方式,是IEEE802.11g的可选项 。其Header和Preamble用CCK调制方式传输,OFDM技术传送负载 。由于OFDM技术和CCK技术是分离的,因此在Preamble和Payload之间要有CCK和OFDM的转换 。

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