短距离无线通信系统及仿真课件 第2章 Wi-Fi无线通信技术 第八讲

两大阵营：其中一个阵营是IEEE802.11，这个阵营主张采用无连接的WLAN，这个主张是从面向数据的计算机通信发展而来的；与802.11阵营对应的是HIPERLAN-2阵营，他们更关注基于连接的无线局域网，致力于面向语音的蜂窝电话。无线局域网的协议体系1987年，作为IEEE802.4L令牌总线标准的分支1990年，无线局域网小组正式更名为IEEE802.11组1997年完成IEEE802.11标准，支持1Mbps和2Mbps的数据速率

IEEE802.11b，采用CCK(互补编码键控法)技术，支持11Mbps速率IEEE802.11a，采用OFDM(正交频分多路复用)技术，支持54Mbps速率IEEE802.11g

IEEE802.11n

什么是Wi-Fi？所谓Wi-Fi其实就是无线保真（WirelessFidelity）的缩写，强调了“无线”和“保真”两个概念，指在无线环境下提供高质量的通信传输。一般Wi-Fi是指符合IEEE802.11系列标准如IEEE802.11b、IEEE802.11a、IEEE802.11g等的产品，显然它是HIPERLAN的强劲竞争对手。无线局域网与Wi-Fi这个名称来自Wi-Fi联盟的授权，任何通过Wi-Fi联盟测试的产品都可以标上“Wi-FiCertified”的标签，以表示其可以和其他标有“Wi-FiCertified”的产品互联，即使这些产品来自不同的厂商。生产接入设备的厂商通过这样的测试，可以使消费者了解设备的互操作性，以提高产品的市场竞争力。Wi-Fi这个名字曾经被用来专指工作在2.4GHz频段符合IEEE802.11b标准的设备，后来为了避免混淆，Wi-Fi用来指代通过Wi-Fi联盟测试的所有产品，但是Wi-Fi仍然主要指IEEE802.11系列标准的产品，尤其是IEEE802.11b。无线局域网物理层由以下三部分组成(见图3.9)：(1)物理层管理(PhysicallayerManagement,PLME)(2)物理层汇聚子层(PLCP)(3)物理介质依赖子层(PMD)物理层结构

物理层管理实体(PLME)该层为物理层提供管理功能，它与MAC层管理相连物理层汇聚子层（PLCP）PLCP将来自MAC子层的数据，作为其业务数据单元（PSDU），并加上其前导码（同步或帧起始符）和PLCP帧头，组成协议数据单元（PPDU）。PPDU＝PLCP帧头＋前导码＋PSDU然后将PPDU送往PMD子层。PLCP帧数据单元与PMD子层采用的传输媒质类型和传送调制方式有关。物理介质依赖子层(PMD)将PLCP送来的数据信号调制到2.4GHz无线电频段上，或850nm红外线波段上，通过天线发送出去。物理层功能每一种网络物理层的功能大体相同。在IEEE802.11标准中规定了无线局域网物理层实现的功能：载波侦听：判断介质的状态是否空闲。发送：发送网络要传输的数据帧。接收：接收网络传送过来的数据帧。载波侦听无线局域网的物理层通过PMD子层检查介质状态来完成载波侦听功能。如果工作站没有传送或接收数据，PLCP子层将完成下面的侦听工作。探测信号是否到来：工作站的PLCP子层持续对介质进行侦听。介质繁忙时，PLCP将读取PLCP前同步码和适配头，并使接收端和发送端进行同步。信道评价：测定无线介质繁忙还是空闲。如果介质空闲，PLCP将发送原语到MAC层表明信道为空闲；如果介质繁忙，PLCP将发送原语到MAC层表明介质繁忙。MAC层根据PLCP层的信息决定是否发送帧。发送PLCP在接收到MAC层的发送请求后将PMD转换到传输模式。同时，MAC层将与该请求一道发送字节数和数据率指示。然后，PMD通过天线在20μs内发射帧的前同步码。发送器以1 Mb/s的速率发送前同步码和适配头，为接收器的收听提供特定的通用数据率。适配头的发送结束后，发送器将数据率转换到适配头确定的速率。发送全部完成后，PLCP向MAC层发送确认一个MPDU传送结束关闭发送器，并将PMD电路转换到接收模式。接收如果载波侦听检测到介质繁忙，同时有合法的即将到来帧的前同步码，则PLCP就开始监视该帧的适配头。当PMD监听到的信号能量超过-85 dBm时，它就认为介质忙。如果PLCP测定适配头无误，目的接收地址是本地地址，它将向MAC层通知帧的到来，同时还发送帧适配头的一些信息。PLCP根据PSDU(PLCPServiceDataUnit，PLCP服务数据单元)适配头字段长度的值，来设置字节计数器。计数器跟踪接收到的帧的数目，使PLCP知道帧什么时间结束。PLCP在接收数据的过程中，向MAC层发送PSDU的字节；接收到最后一个字节后，它向MAC层发送一条原语声明帧的结束。2.3WLAN物理层原理与技术WLAN物理层传输原理引入冗余设计，使得在接收端能够检测和纠正传输错误为了将在传输过程中出现的突发错误变换成随机错误便于多个信源共用此无线链路校正信号在传输过程中可能产生的相位和幅度失真只有授权的用户才能正确地检测和解密处理后的信息WLAN的介质分类

基于无线电的无线局域网根据其调制方式不同，又可分为扩频无线局域网和窄带微波无线局域网。扩频无线局域网窄带微波无线局域网基于无线电的无线局域网基于红外线的无线局域网无线局域网在扩展频谱方式中，数据基带信号的频谱被扩展几倍～几十倍后，再被搬移至射频发射出去。

在窄带调制方式中，数据基带信号的频谱不作任何扩展，即被直接搬移到射频发射出去。基于红外线的无线