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下一代移动通信技术在无线局域网中的应用

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作者：韩旭东 ;张春业; 曹建海
摘要：介绍了无线局域网的最新发展 ， 探讨了下一代移动通信要害技术在无线局域网中的应用 ， 提出了一种高速无线局域网的实现结构 ， 讲述了IEE802.11n的概念、特点和发展前景 。
要害词：IEEE802.11nLDPCMIMOOFDM 自适应技术 智能天线 软件无线电
“当今无线技术的发展就如同20年前个人电脑技术的发展那样突飞猛进 ， 令人难以跟上它的节奏 。”Intel副总裁兼首席技术官帕特·基辛格如此描述无线网络的崛起 。
1997年802.11标准的制定是无线局域网发燕尾服的里程碑 。其定义了单一的MAC层和多样的物理层 ， 先后推出了IEEE802.11、IEEE802.11a和IEEE802.11g物理层标准 。11b标准采用CCK（补码键控）扩展频调制编码 ， 数据传输速率达11Mbps 。但是假如再增加传输速率 ， CCK为了对抗多径干扰 ， 需要更复杂的均衡及调制 ， 实现非常困难 。因此 ， 802.11工作组 ， 为了推动无线局域网的发展 ， 又引入OFDM技术 。最近正式批准的11g标准与11a一样 ， 采用OFDM技术 。最近正式批准的11g标准与11a一样 ， 采用OFDM技术 ， 达54Mbps 。
技术不断更新 ， 新的技术标准不断推出 ， 极大地推动了无线局域网的发燕尾服 。下一代移动通信的要害技术 ， 如OFDM技术、MIMO技术、智能天线（SmartAntenna）、LDPC（奇偶校验码）、自适应技术和软件无线电SDR（SoftDefinedRadio）等 ， 开始应用到无线局域网中 ， 提升了WLAN的怀能 。
1; 下一代移动通信要害无线局网中应用
1.1OFDM技术
OFDM技术其实是多载波调制MCU（Multi-CarrierModulation的一种 。其主要思想是：将信道分成许多正交子队道 ， 在每个子信道上进行窄带调制和传输 ， 这样减少了子信道之间的相互干扰 。每个子信疲乏上的信号带宽小于信道的相关带宽 ， 因此每个子信寂的频率选择性衰落是平均的 ， 大大消除了符号间的干扰 。
在各个子信道中的正交调制和解调要吧采用IFFT和FFT方法实现 。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 。快速傅里叶变换（FFT）的引入 ， 大大降低了OFDM的复杂性 ， 提升了系统的性能 。MIMOOFDM发送、接收机系统结构如图2所示 。
另外 ， 与单载波系统相比 ， OFDM还存在一些缺点 ， 易受频率偏差的影响 ， 存在较高的峰值平均功率比（PAR） 。
1.2多入多出（MIMO）
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 ， 因此消除季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 。
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（1）：
C=[min(M,N)Blog2(p/2)]（1）
（其中B为信号带宽 ， p为接收端平均信噪比 ， min（M ， N）为M、N中的较小者） 。
式（1）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 。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 。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 。多衰是影响通信质量的订因素 ， 但MIMO系统却能有效地利用我多的影响来提高系统容量 。系统容量是雨干扰受限的 ， 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 。

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