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wlan 标准:无线局域网技术白皮书一(图)( 二 )

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【wlan 标准:无线局域网技术白皮书一(图)】OFDM技术是一种无线环境下的高速多载波传输技术 。无线信道的频率响应曲线大多是非平坦的，而OFDM技术的主要思想：就是在频域内将给定信道分成许多正交子信道，在每个子信道上使用一个子载波进行调制，并且各子载波并行传输，从而有效的抑制无线信道的时间弥散所带来的ISI 。这样就减少了接收机内均衡的复杂度，有时甚至可以不采用均衡器，仅通过插入循环前缀的方式消除ISI的不利影响 。
由于在OFDM系统中各个子信道的载波相互正交，于是它们的频谱是相互重叠的，这样不但减小了子载波间的相互干扰，同时又提高了频谱利用率 。（如图1.1所示）在各个子信道中的这种正交调制和解调可以采用IFFT和FFT方法来实现，随着大规模集成电路技术与DSP技术的发展，IFFT和FFT都是非常轻易实现的 。FFT的引入，大大降低了OFDM的实现复杂性，提升了系统的性能 。（如图1.2所示OFDM发送接收机系统结构）　图1.1 FDM信号与OFDM信号频谱比较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系统在某种程度上反抗这种干扰 。图1.2 OFDM系统结构框图另外，同单载波系统相比，OFDM还存在一些缺点，易受频率偏差的影响，存在较高的PAR 。OFDM技术有非常广阔的发展前景，已成为第4带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（包括符号间干扰ISI和邻道干扰ICI）抑制以及智能天线技术，最大程度的提高物理层的可靠性 。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，可以使其性能进一步优化 。2.4 MIMO OFDM技术MIMO技术能在不增加带宽的情况下成倍地提高通信系统的容量和频谱利用率 。它可以定义为发送端和接收端之间存在多个独立信道，也就是说天线单元之间存在充分的间隔，因此消除了天线间信号的相关性，提高信号的链路性能增加了数据吞吐量 。图1.3 MIMO系统原理框图现代信息论表明：对于发射天线数为N，接收天线数为M的多入多出（MIMO）系统，假定信道为独立的瑞利衰落信道，并设N、M很大，则信道容量C近似为公式C=[min(M, N)]Blog2(ρ/2)(2.1)（其中B为信号带宽，ρ为接收端平均信噪比，min(M,N)为M，N的较小者） 。上式表明，MIMO技术能在不增加带宽的情况下成倍地提高通信系统的容量和频谱利用率 。研究表明，在瑞利衰落信道环境下，OFDM系统非常适合使用MIMO技术来提高容量 。采用多输入多输出（MIMO）系统是提高频谱效率的有效方法 。我们知道，多径衰落是影响通信质量的主要因素，但MIMO系统却能有效地利用多径的影响来提高系统容量 。系统容量是干扰受限的，不能通过增加发射功率来提高系统容量 。而采用MIMO结构不需要增加发射功率就能获得很高的系统容量 。因此将MIMO技术与OFDM技术相结合是下一代无线局域网发展的趋势 。在OFDM系统中采用多发射天线实际上就是根据需要在各个子信道上应用多发射天线技术 。每个子信道都对应一个多天线子系统 。一个多发射天线的OFDM系统 。目前正在开发的设备由2组IEEE802.11a收发器、发送天线和接收天线各2个（2×2）和负责运算处理过程的MIMO系统组成，能够实现最大108Mbit/秒的传输速度 。支持AP和客户端之间的传输速度为108Mbit/秒，客户端不支持该技术时（IEEE802.11a客户端的情况），通信速度为54Mbit/秒 。三、IEEE802.11无线局域网的网络构成WLAN网络产品的多种使用方法可以组合出适合各种情况的无线联网设计，可以方便地解决许多以线缆方式难以联网的用户需求 。例如，数十公里远的两个局域网相联：其间或有河流、湖泊相隔，拉线困难且线缆安全难保障，或在城市中敷设专线要涉及审批复杂，周期很长的市政施工问题，WLAN能以比线缆低几倍的费用在几天内实现，WLAN也可方便地实现不经过大的施工改建而使旧式建筑具有智能大厦的功能 。WLAN的设备主要包括：无线网卡、无线访问接入点、无线集线器和无线网桥，几乎所有的无线网络产品中都自带无线发射/接收功能，且通常是一机多用 。WLAN的网络结构主要有两种类型：无中心网络和有中心网络 。3.1 无中心网络无中心网络(无AP网络)也称对等网络或Ad-hoc网络，它覆盖的服务区称IBSS 。对等网络用于一台无线工作站（STA, Station）和另一台或多台其他无线工作站的直接通讯，该网络无法接入有线网络中，只能独立使用 。这是最简单的无线局域网结构 。(如图1.4所示)一个对等网络由一组有无线接口的计算机组成 。这些计算机要有相同的工作组名、ESSID和密码 。对等网络组网灵活，任何时间，只要两个或更多的无线接口互相都在彼此的范围之内，它们就可以建立一个独立的网络 。这些根据要求建立起来的典型网络在治理和预先调协方面没有任何要求 。图1.4 无中心网络结构对等网络中的一个节点必需能同时"看"到网络中的其他节点，否则就认为网络中断，因此对等网络只能用于少数用户的组网环境，比如4至8个用户，并且他们离得足够近 。3.2 有中心网络有中心网络也称结构化网络 。它由无线AP、无线工作站（STA）以及DSS构成，覆盖的区域分BSS和ESS 。无线访问点也称无线AP或无线Hub，用于在无线STA和有线网络之间接收、缓存和转发数据 。无线AP通常能够覆盖几十至几百用户，覆盖半径达上百米 。（如图1.5）　图1.5 有中心网络结构

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