WIFI基础知识培训PPT课件

1、.,1,WiFi基础知识培训,2013年12月21日 杨量,.,2,WLAN基础,WLAN标准 Channel(信道) Rate(速率) Power(功率) EVM(矢量误差) Sensitivity(接收信号灵敏度) SSID 无线安全 WPS,.,3,WLAN电路,Transceiver（收发器） Balun/Filter/DC block TX EPA、IPA RX RF Switch (射频开关） Crystal、Oscillate（晶体、晶振） Antenna(天线) 无线Throughput的干扰因素 Splitter(功分器),.,4,802.11标准的速率与频段,IEEE 80

2、2.11b,IEEE 802.11g,IEEE 802.11a,2,4 GHz,5 GHz,2 Mb/s,IEEE 802.11n,IEEE 802.11n,11n 1T1R 150Mb/s,IEEE 802.11,2003,1999,2010,1999,1997,11n 2T2R 300Mb/s,2010,.,5,802.11标准对比,802.11g兼容802.11b; 802.11n兼容802.11b,g,a.,.,6,Channel(信道),无线信道类似于车道； 无线信道不是独占的，而是所有同信道的AP共用的； 相同信道上工作的AP会降低吞吐量；,.,7,2.4GHz 信道分布,每个信道

3、的带宽是22MHz，不同国家能够使用的信道是不一样的 只有3个互不重叠的信道：1,6,11 (或者2,7,12) 1-13信道频率：2412+(n-1)*5 MHz,.,8,不同国家的2.4GHz信道,.,9,5GHz 信道分布,不同国家能够使用的5GHz频段很不相同，因此802.11a信道更为零散； 每个信道的带宽是20MHz，而且互不重叠,.,10,不同国家的5GHz 信道,.,11,Rate(速率),基本速率： 所有WLAN设备必须支持 控制帧、广播帧、多播帧采用基本速率发送 是传输速率的一个子集 传输速率：WLAN设备能够支持的所有速率 一般WLAN设备支持自动选择传输速率,.,12,

4、Power(功率),WLAN设备的发射功率，单位mW或dBm dBm为分贝毫瓦，是以1mW相比的对数值 dBm = 10 log (Power / 1mW) 1mW = 0dBm, 10mW = 10dBm 100mW=20dBm 每下降3dB，功率减少一半 负的dBm表示功率小于1mW WLAN发射功率一般不能超过100mW 不同的速率能够使用的最大功率不同 11g和11b的功率是分别调整的,.,13,EVM (error vector magnitude，矢量误差) 是衡量调制信号质量的一种指标，它表示了接收机对信号进行解调时所产生的I-Q分量与理想分量的接近程度(接收机有一个最小的内部E

5、 V M误差)。EVM 值越小，信号的质量越高。,IEEE 11g Specifications,.,14,11n 20M/40M带宽速率(Date Rate）,.,15,IEEE 11N EVM Specifications,.,16,Sensitivity(接收信号灵敏度),衡量WLAN设备能够接收的最小信号强度 RSSI：Receive Signal Strength Indicator 不同速率要求的最低接收灵敏度不一样,.,17,IEEE 11N sensitivity Specifications,.,18,信标(Beacon),AP每隔一定时间广播一次Beacon帧 处于IBSS

6、模式的站点也会定时广播Beacon帧 Beacon帧包含了很多IE（Information Elements），标示了AP的能力。 站点监听通过AP的Beacon，保持与AP的心跳，或者获知周围AP的情况,.,19,SSID,SSID：Service Set ID 区分不同WLAN服务单元的标识（“网络名字”） 无线是无形，需要标识来表示一个WLAN网络服务单元 SSID是一个统称，不同的组网方式，SSID有不同的称呼 ESSID：Extend Sevice Set ID BSSID：Basic Service Set ID（AP的MAC地址） IBSSID：Independent Basic

7、 Service Set ID 不同的AP可以使用相同的SSID（组成了ESS） 最大32个字符，可以是任何字符,.,20,多SSID,一个物理AP设备上虚拟出多个逻辑AP设备 也叫VAP (Virtual AP)，类似VLAN 便于区分不同用途，方便管理,单独设置的参数 加密方式 SSID名称 接入限制 隐藏SSID 共用的参数 信道 功率 速率 其他物理参数,.,21,无线站点接入3步走,1.扫描：获取周围AP的信息(SSID, 加密, 速率)，主动/被动扫描,2.认证：Open或Shared认证,3.关联：成为AP关联的站点,Data,.,22,无线安全：WPA / WPA2,WiFi组

8、织基于IEEE802.11i标准提出 WPA：草案的IEEE802.11i标准 WPA2：正式的IEEE802.11i标准 WPA 128bits RC加密算法 每个数据帧采用一个密码 TKIP动态密码管理协议 WPA2 采用AES加密算法 支持128bits,192bits,256bits CCMP密码管理协议 支持缓存密钥和预认证 2种模式 WPA Enterprise：采用802.1x认证（EAP-TLS,EAP-TTLS, PEAP等） WPA Personal：采用PSK（预共享密钥） WPA和WPA2可以共存，TKIP和CCMP也可以共用,使用WPA与WEP加密进行 Through

9、put或正常使用， AP都会运行在11B、11G 模式去； Wpa2加密方式会运行在 11n模式； WEP加密很容易被破解。,.,23,WPS (Wi-Fi Protected Setup),类似称呼：QSS / SES / AOSS / EZ-SETUP 为了解决无线安全设置比较繁琐、专业性强的问题 过程 站点通过WPS协商过程获得AP当前的无线安全设置(SSID, 安全模式，密码) 正常接入到BSS 2种常见的启动WPS协商的方式：PIN和PBC PIN：在AP上输入站点的PIN码 PBC：2分钟内分别按下AP和站点上的按钮 可以让站点快速接入,.,24,WiFi 产品的一般射频设计框图,

10、今天在这里，我们只讲解与射频电路相关的一些内容，发送信号时，收发器本身会直接输出小功率的微弱的射频信号，发送至功率放大器（Power amplifier)进行功率放大，然后通过收发开关（Transmit/Receive switch)经由天线（Antenna)辐射至空间、接收信号时，天线会感应到空间的电磁信号，通过收发开关之后到低噪声放大器（Low noise amplifier, LNA)进行放大，这样，放大后的信号就可以直接送给收发器进行处理，进行解调。,.,25,产品图,.,26,WiFi 产品的一般射频设计框图,.,27,无线模块图,外置PA、外置LNA,.,28,无线模块图,内置PA

11、、LNA,.,29,Transceiver（无线收发器）,无线收发器一般会是一个设计的核心器件之一，有时候还可能集成在CPU上，收发器的datasheet中一般会在开始的几段话中就指出该芯片支持哪些协议，工作在什么频率上，几条通路（也就是几发几收），接口类型，同时，收发器从根本上决定着整个设计的的无线性能。,.,30,Balun,Balun：阻抗和相位的转换（差分信号转换成单端信号）,使用不平衡变压器，原本相位相差180度的差分信号经过不平衡变压器（俗称巴伦）就可以得到合二为一的单端射频信号。 主要参数：不平衡阻抗、平衡阻抗、工作频率、不平衡端口回波损耗、相位变化、插入损耗。,.,31,Bal

12、un,Realtek、Ralink、Atheros常用的分立元件做的转换,.,32,Filter（滤波器）,我们公司常用的滤波器有带通滤波器、低通波器、型滤波器。 这些滤波器有三种实现方法：一种是已经设计好的专用滤波器，第二种是使用分立元件组成的滤波器，第三种几乎也是Atheros专有的印制电路板滤波器设计，这种滤波器最突出的优点就是没有成本，最突出的缺点就是点用空间较大和功率损耗较大，而且还需要净空区。 带通滤波器主要参数： 输入阻抗、输出阻抗、通频带、通频带内的衰减、通频带以外的衰减、,.,33,Filter（滤波器）,我们常用的滤波器有带通滤波器、低通波器、型滤波器。 这些滤波器有三种实

13、现方法：一种是已经设计好的专用滤波器，第二种是使用分立元件组成的滤波器，第三种几乎也是Atheros专有的印制电路板滤波器设计，这种滤波器最突出的优点就是没有成本，最突出的缺点就是点用空间较大和功率损耗较大，而且还需要净空区。 DC block： 隔直作用，保护我们的IQ Flex、IQ View等设备,.,34,PA （Power amplifier功率放大器),功率放大器，power amplifier俗称PA，主要的作用就是将无线收发器送来的射频信号进行功率放大，保证有足够大的输出功率满足设计需求。 我们的产品很多是把PA集成在Transceiver里面，外置PA的产品，都是使用IC来实

14、现的。在实际使用PA时，我们一般会考虑PA如下几项参数： 工作频率、小信号增益、最大线性输出功率、1db压缩点输出功率、误差向量幅度（EVM）、相邻信道功率比（ACPR）、噪声系数、是否内建功率检测功能、是否内建增益控制功能、供电电压、消耗电流。,.,35,外置功率放大器（EPA）,.,36,外置功率放大器（EPA）,.,37,外置功率放大器（EPA）,VCC：主电源供电管脚 VC1：一级功率放大供电管脚 VC2：二级功率放大供电管脚 RFIN：射频信号输入管脚 RFOUT：射频信号输出管脚 VB_1：一级功放增益控制管脚 VB_2：二级功放增益控制管脚 DET：内建功率检测输出管脚 VB_1

15、, VB_2都是来自transceiver的控制信号，是直流电压。DET：是功放芯片输出的发射功率检测值，也是直流电压，RFIN，RFOUT就是两个重要的射频信号管脚。,.,38,内置功率放大器（IPA）,.,39,内置功率放大器电源,.,40,RX 介绍,QW4为LNA（低噪声放大器），FLW2与RW273、RW274为可选设计,.,41,RF Swtich介绍,因为WiFi采用的TDD（时分双工）工作模式，所以需要一个RF Swtich开关来切换接收通道和发送通与天线之间的连接。 名词解释： 时分双工:在TDD模式的移动通信系统中，接收和发送在同一频率信道（即载波）的不同时隙，用保证时间来

16、分离接收和传送信道。,.,42,使用万用表简单测量RF Switch,可使用万用表测试三处是否对地短路,.,43,晶体、晶振（Crystal、Oscillate),.,44,晶体、晶振（Crystal、Oscillate),我司的WiFi 产品通常都有20M/40M压控晶体，提供无线模块运行时钟，同时通过PLL升频到2.4G的频率，WiFi 2.4G与输入信号保持一个固定的关系。,.,45,crystal的介绍,如在测试过程中发现Frequency error fail则可调整C764、C765两个电容的值，Crystal装载电容尽量选取在10pF到30pF之间，而FB701、FB702只做E

17、MC 隔离, R704可改变信号幅度与频率无关。,.,46,天线的介绍 发射天线的基本功能： 之一：是把从PA取得的能量向周围空间辐射出去； 之二：是把大部分能量朝所需的方向辐射。 水平面上各向能量辐射相等的天线称为全向天线。,.,47,波束宽度,.,48,外置天线方向图,.,49,内置天线方向图,.,50,内置天线的平面方向图,.,51,无线传输的干扰因素 障碍物,.,52,无线传输的干扰因素电磁干扰,2.4GHz为ISM频段，不需授权即可使用。 同一区域内AP之间的互相干扰。 其他工业设备的干扰. 微波炉 双向寻呼系统 等等,.,53,WiFi信号穿透损耗估测,.,54,Splitter(功分器),功分器主要实现将主路信号分成等分多路信号。我们使用IQ Flex测试11N 1X2、2X2产品时都需要使用。,.,55,WiFi产品对人体的电磁辐射是否安全？,因WiFi无线网络的