第2讲WLAN的物理层关键

1、第二讲第二讲 WLAN的物理层的物理层 无线网络的发展 无线网络的多样性 无线网络的分类 无线网络的标准化组织和标准 无线产品的电磁辐射上节内容回顾上节内容回顾本讲主要内容本讲主要内容lWLAN物理层物理层扩频传输技术(DSSS和FHSS)OFDMMIMO相关编码技术无线局域网传输技术无线局域网传输技术红外线传输技术红外线传输技术2.4GHz/5GHz微波传输技术微波传输技术编码技术编码技术复用技术复用技术调制技术调制技术DSSSFHSSBarker CodeCCKPBCCOFDMGFSKBPSKQPSKQAM2GFSK4GFSKDQPSKDBPSK16QAM24QAMWLAN物理层关键技术物

2、理层关键技术扩频传输技术扩频传输技术l 扩频传输技术是指用比信号带宽宽得多的频带宽度来传输信息的技术，一般的扩频通信系统都要进行三次调制和相应的解调，分别为：信息调制、扩频调制和射频调制。直接序列扩频技术直接序列扩频技术DSSSl用高码率的扩频码序列在发端直接去扩展信号的频谱，在收端直接使用相同的扩频码序列对扩展的信号频谱进行解调，还原出原始的信息。 l优点：抗干扰能力强，抗截获能力强，可同频工作，通信速率高 。l缺点：频道数减少，带宽增大，信息量增大。直接序列扩频系统工作模型直接序列扩频系统工作模型直序扩频图直序扩频图原始信息原始信息PN码码调制后的调制后的扩频信号扩频信号解调前的解调前的扩

3、频信号扩频信号PN码码原始信息原始信息跳频扩频技术跳频扩频技术FHSSl跳频扩频技术l编码方式：两相高斯频移键控（2GPSK）、四相高斯频移键控（4GPSK）。 l编码性能跳频是一个基于时间的窄跳频是一个基于时间的窄带频率跳跃技术。用的能带频率跳跃技术。用的能量高一些量高一些直接序列扩频是一个宽带直接序列扩频是一个宽带频率技术。蓝牙频率技术。蓝牙 802.11 802.11bFHSS VS DSSSDSSS中编码类型主要有3种 l分组二进制卷积（Packet Binary Convolutional Coding ，PBCC）l补码键控（Complementary Code Keying，CC

4、K） l巴克码（Barker Code）序列 巴克码（Barker Code）序列 巴克码序列将信源与一定的伪随机码进行整合，每个巴克码序列表示一个数据比特（1或0），它将被转换成可以通过无线方式发送的波形符号。 例：在发射端将“1”用11001000110，将“0”用00110010110去代替，这个过程就实现了扩频，在接收机处只要把收到的序列是11001000110恢复成“1”，00110010110恢复成“0”，这就是所谓的解扩。 信源速率提高11倍， 处理增益达到10dB以上， 提高整机信噪比。补码键控（补码键控（CCK） l补码键控（CCK）是由64个8比特长的码字组成。作为一个整体

5、，这些码字具有自己独特的数据特性，在多径干扰环境下，接收方也能够正确地予以区别。lCCk属于“软扩频”。l5.5Mbps和11Mbps跳频扩频编码方式跳频扩频编码方式l编码方式：两相高斯频移键控（2GPSK）、四相高斯频移键控（4GPSK）。 l编码性能载波调制技术载波调制技术 l调制的定义是把输入信号变换为适合于通过信道传输的波形。l调制是一个物理层的功能，是一个无线电收发器准备将数字信号转换成传输微波的一个过程，或者说是把数字信号映射到模拟形式过程，以便使该信息能够在信道中传输。l调制是通过一个可控制的方式改变振幅、频率和相位使载波增加数据的过程。调幅、调频、调相调幅、调频、调相调制技术调

6、制技术l幅移键控ASK：用不同幅值代表0和1。l频移键控FSK：用邻近载波的不同频率代表。l相移键控PSK：载波信号的相位差代表。OFDMlOFDM的主要思想是：将信道分成若干个正交子信道，然后将高速数据信号转换成并行的低速子数据流，并调制到每个子信道上进行传输。l在接收端采用相关技术，分开正交信号，可以減少子信道之间的相互干扰（ICI）。OFDM正交频分复用正交频分复用1信道=20MHz1子载波=300KHz1信道包含52个子载波48个数据子载波（绿色）每一个符号4个引导子载波（红色）每一个symbol，为了同步和跟踪。一个子载波的数据速率较低，通过子载波的并行可以同时并行发送数据，以此提高

7、速率。多进多出（多进多出（MIMO）技术）技术l 多进多出（Multiple-Input Multiple-Output，MIMO）方式 P53页l 工作过程l 最优的空域时域联合分集技术和干扰对消处理空时编码空时编码l主要思想：利用空间和时间上的编码，实现一定的空间分集和时间分集，从而降低信道误码率。l分类：空时块码和空时格码。l好处：降低信道误码率 协调从每一个天线发出的信号，这样接收者的信号会大大的提升效率 这个技术一般在接受者只有一个天线的情况下使用 如果是802.11n客户，可以反馈信息给传输者，传输者可以动态的调整信号的强度和相位。传输聚束传输聚束l 一系列帧被多个天线通过多个路径

8、发送，合并使用这些天线，优化吞吐量和多路问题。l 这些帧的个数被限制在发送端和接收端天线的最小数量上。空间复用空间复用MIMO + OFDM技术技术 采用多输入多输出（MIMO）系统是提高频谱效率的有效方法。 OFDM系统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。因此将MIMO技术与OFDM技术相结合是适应下一代无线局域网发展要求的趋势。研究表明，在衰落信道环境下，OFDM系统非常适合使用MIMO技术来提高容量。 关键设计：发送分集、空间复用、接收分集和干扰消除、软译码、信道估计、同步、自适应调制和编码。天线类型天线类型l全向天线l定向天线l两种天线的区别：发送的能量相同，聚集电波的方式不同。例如：手电筒的旋转灯头几种常见天线几种常见天线作业作业l名词解释：扩频传输技术、直接序列扩频、跳频扩频技术、正交频分复用、MIMO、巴克码编码技术、CCK编码技术。l简