WLAN 的最新標準、技術(shù)及應用環(huán)境
無線局域網(wǎng)的使用已經(jīng)越來越走向我們,對于它的擴展技術(shù)也已經(jīng)走向成熟,在它的應用環(huán)境和技術(shù)標準下該如何使用,這里就給大家介紹一下。
無線局域網(wǎng)可當作有線局域網(wǎng)的擴展來使用,也可獨立作為有線局域網(wǎng)的替代設施。因此,未來的無線局域網(wǎng),需要具備更高的傳輸速度,提供更加便捷的組網(wǎng)技術(shù),能夠應用于更加復雜的環(huán)境信道下,且系統(tǒng)性能高效穩(wěn)定。
從WLAN標準的***進展,以及WLAN的***技術(shù)來看,WLAN未來將為校園、家庭、酒店及各大企事業(yè)單位提供高速的無線接入能力,以滿足各類用戶對語音、圖片乃至于多媒體通信的需求。
WLAN標準的***進展
WLAN標準的開發(fā)主要有兩大組織機構(gòu)。一個是IEEE的802.11工作組,一個是歐洲ETSI的RES10工作組。
***個802.11標準是1997年完成的,它通過在ISM頻段內(nèi)使用擴頻調(diào)制技術(shù),提供高達2Mbit/s的數(shù)據(jù)傳輸速率。1999年9月,IEEE標準委員會又通過了兩項對最初標準的附錄。***個標準802.11b,擴展了已存的2.4GHz物理層性能,使它的數(shù)據(jù)傳送速率可以達到11Mbit/s。第二個標準802.11a,致力于在5GHz頻段內(nèi)的物理層中提供新的、更高的數(shù)據(jù)傳送速率(20~54Mbit/s)。
另外一個WLAN標準—HIPERLAN(High Performance European Radio LAN,高性能歐洲無線LAN),是由ETSI(European Telecommunications Standards Institute,歐洲電信標準化協(xié)會)的RES10小組開發(fā)的,是高速WLAN的泛歐標準。
標準HIPERLAN與802.11相似,覆蓋了物理和MAC層,通過在5GHz波段內(nèi)使用傳統(tǒng)的無線調(diào)制技術(shù),提供2~25Mbit/s的數(shù)據(jù)傳輸速率。
WLAN的***技術(shù)
目前,基于WLAN的先進關(guān)鍵技術(shù)主要有:OFDM、MIMO以及這兩項技術(shù)的融和。
◆OFDM(正交頻分復用)技術(shù)
新一代WLAN技術(shù)標準均采用了OFDM技術(shù)。較傳統(tǒng)的WLAN技術(shù), OFDM具有更高的頻譜利用率,以及良好的抗多徑干擾能力。它不僅增加了系統(tǒng)容量,更重要的是它能更好地滿足多媒體通信要求。
OFDM技術(shù)實際上是MCM(Multi-Carrier Modulation,多載波調(diào)制)的一種。其主要思想是:將信道分成若干正交子信道,然后將高速數(shù)據(jù)信號,轉(zhuǎn)換成并行的低速子數(shù)據(jù)流,并調(diào)制到每個子信道上進行傳輸。
在接收端采用相關(guān)技術(shù),分開正交信號,可以減少子信道之間的相互干擾(ICI)。在每個子信道上,由于信號帶寬小于信道的相關(guān)帶寬,從而消除了符號間的干擾。而且由于每個子信道的帶寬僅僅是原信道帶寬的一小部分,信道均衡變得相對容易。
OFDM允許各載波間頻率互相混疊,并采用了基于載波頻率正交的FFT調(diào)制。由于在各個載波的中心頻點處,沒有其它載波的頻譜分量,所以能夠?qū)崿F(xiàn)各個載波的正交。
盡管還是頻分復用,但OFDM不再通過很多帶通濾波器來實現(xiàn),而是直接在基帶處理,這也是OFDM有別于其它系統(tǒng)的優(yōu)點之一。OFDM的接收機實際上是一組解調(diào)器,它將不同載波搬移至零頻,然后在一個碼元周期內(nèi)積分。其它載波由于與所積分的信號正交,因此不會對這個積分結(jié)果產(chǎn)生影響。
OFDM的高數(shù)據(jù)速率與子載波的數(shù)量有關(guān),增加子載波數(shù)目,能夠提高數(shù)據(jù)的傳送速率。OFDM每個頻帶的調(diào)制方法可以不同,這增加了系統(tǒng)的靈活性。OFDM適用于多用戶的高靈活度、高利用率的通信系統(tǒng)。
同其它的通信方法一樣,OFDM的應用也有缺陷。首先,多載波的使用使得這種通信技術(shù),相對于單一載波系統(tǒng)來說,對載頻的偏移和抽樣時鐘的失配變得更加敏感。其次,OFDM在相對較高的5GHz頻帶,在FCC功率限制下使用時,其覆蓋范圍會受到限制。
◆MIMO(多入多出)技術(shù)
MIMO(Multiple-Input Multiple-Output,多入多出)是指在發(fā)射端和接收端,分別使用多個發(fā)射天線和接收天線。傳統(tǒng)的通信系統(tǒng)是單進單出SISO(Single-Input Single-Output)系統(tǒng),基于發(fā)射分集和接收分集的多進單出MISO(Multiple-Input Single-Output)方式、單進多出SIMO(Single-Input Multiple-Output)方式也是MIMO的一部分。
利用MIMO技術(shù)可以提高信道的容量,同時也可以提高信道的可靠性,降低誤碼率。
目前,MIMO技術(shù)領(lǐng)域,另一個研究熱點就是空時編碼。常見的空時碼有空時塊碼、空時格碼??諘r碼的主要思想是,利用空間和時間上的編碼,實現(xiàn)一定的空間分集和時間分集,從而降低信道誤碼率。
MIMO天線陣列,是一種開環(huán)的MIMO技術(shù),M個發(fā)送天線,使用編碼重用技術(shù),將同樣碼集的每個碼重復使用M次,每個碼用來調(diào)制不同的數(shù)據(jù)子流,這樣在不增加碼資源的基礎上,提高了原始數(shù)據(jù)的傳輸速率。
為了分辨M個數(shù)據(jù)子流,在接收端,需要使用多天線和空間信號處理。MIMO是一種能使HSDPA增加容量、提高峰值速率的技術(shù),但受限于物理信道模型,會增加射頻的復雜性,是HSDPA進一步發(fā)展的技術(shù)。
MIMO解調(diào)解擴接收機主要分2個部分,一是空時RAKE接收機,主要功能是分離不同的擴頻碼擴頻的信號,合并多徑信號;二是VBLAST,即對垂直空時碼進行譯碼,分離出不同天線發(fā)送的空間疊加信號。
為充分利用MIMO信道的容量,人們提出了不同的空時處理方案。貝爾實驗室的Foschini等人,提出了一種分層空時結(jié)構(gòu)(BLAST:Bell Laboratories Layered Space-Time),它將信源數(shù)據(jù)分成幾個子數(shù)據(jù)流,獨立進行編碼/調(diào)制。AT&T的Tarokh等人在發(fā)射延遲分集的基礎上,正式提出了基于發(fā)射分集的空時編碼。同時,Alamouti提出了一種簡單的發(fā)送分集方案,Tarokh等把它進一步推廣,提出了空時分組編碼。由于它具有很低的譯碼復雜度,因而,可以盡早應用于WLAN中。
◆MIMO+OFDM技術(shù)
MIMO+OFDM技術(shù)通過在OFDM傳輸系統(tǒng)中,采用陣列天線實現(xiàn)空間分集,以提高信號質(zhì)量,是OFDM與MIMO相結(jié)合而產(chǎn)生的一種新技術(shù)。它采用了時間、頻率和空間三種分集技術(shù),使無線系統(tǒng)對噪聲、干擾、多徑的容限大大增加。