WLAN原理与技术-理解路由器技术参数

（4）增益对无线通信信号的影响
天线增益高低对无线信号的影响：
2dBi
5dBi
高增益天线电磁辐射比低增益天线 大吗？ 天线是无源设备，没有对功率的放大作用，仅仅 调整了电磁信号辐射的空间形态，室内天线只要 离开天线1米以上，电磁辐射都很小。
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教学索引
WLAN接 入标准
WLAN通信 技术参数
5dBi
室内全向天线
室外定向天线
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（2）天线增益单位
天线增益常用单位是dBi ： dBi是以理想点源天线（在各方向的 辐射是均匀的）为参考的基准值 室内部署的无线路由器的天线增益一 般为3 ～5dBi，室外的一般为8.5dBi ～14dBi
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（3）天线发射功率
天线发射功率单位dBm（分贝毫瓦） dBm是一个表示功率绝对值的单位，计算公式 为： 发射功率=10 lg（功率值/1mW） 为控制WLAN设备电磁辐射，国标规定无线路 由器的发射功率不能超过100mW，代入公式可 以计算出以dBm为单位的值：20dBm 小米路由器mini的信号接收灵敏度为 54 Mbps:≤-72dBm 的含义是什么？ 把-72dBm代入公式，求解出天线能接收的 最小信号功率为6.31×10-8mW 12/28
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WLAN信道使用
WLAN工作频段：2.4Ghz和5Ghz ① 工作在2.4Ghz频段的设备 支持802.11a/b/g/n/ac协议的WLAN设备 ZigBee设备 微波炉 双向寻呼系统 脉冲雷达系统 ② 5Ghz频段 支持802.11/n/ac协议的WLAN设备 其他多媒体通信设备
0 1
2
3
QPSF
16-QAM
3/4
1/2
19.5
26
21.7
28.9
40.5
54
45
60
87.8
117
97.5
130
175.5
234
195
260
4 16-QAM 3/4 39 43.3 81 90 175.5 195 351 390 小米路由器 mini 5Ghz 下 2*2MIMO 达到 433.3*2Mbps 的调制方式 5 6 7 64-QAM 64-QAM 64-QAM 2/3 3/4 5/6 52 58.5 65 57.8 65 72.2 108 121.5 135 120 135 150 234 263.3 292.5 260 292.5 325 468 526.5 585 520 585 650
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WLAN接 入标准
WLAN通信 技术参数
新一代 WLAN接 入技术
WLAN信 道使用
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（1）天线增益
天线增益：定量地描述一 个天线把输入功率集中辐 射的程度。 在输入功率相等的条件下 ，天线增益等于实际天线 与理想的辐射单元在空间 同一点处所产生的信号的 功率密度之比。
802.11 2.4Ghz 2Mbps
802.11b
2.4Ghz 54Mbps
802.11ac 2.4Ghz 5Ghz 6.9Gbps MU-MIMO 160Mhz
802.11ah 900Mhz HaLow
低功耗 远距离 物联网
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各标准通信距离模型 802.11x覆盖范围：
•802.11ad覆盖 15~30m；
பைடு நூலகம்
11 12 13
2462MHz 2467MHz 2472MHz
2451/2473MHz 2456/2478MHz 2461/2483MHz
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2.4Ghz信道的使用
国内WLAN普遍使用2.4Ghz的1、6、11信道
信道
1 2 3 4 5 5 4 3 2 1 2400 2412 6 2437 7 11 2462 2472 2483 8 12 9 13 6 7 8 9 10 10 11 12 13
手机与路由器速率协商结果说明什么问题
135Mbps对应： 1*1MIMO 40Mhz MCS7-64-QAM GI=800ns 135Mbps 802.11n 802.11ac 双频天线 2*2MIMO 2.4GHz 300Mbps 5GHz 867Mbps 路由器使用1根 天线，使用了 2.4Ghz的两个相 邻信道，40Mhz 带宽与手机通信 -34dBm换算 为功率密度单 位为 0.0004mW 26/28
频率
两个频道的中心频率间隔不能低于25MHz 7/28
5Ghz信道的划分与使用
5Ghz信道的使用 美国UNII将5Ghz频段分为包 含24个互不干扰的信道。 5GHz频段以5Mhz为步进划 分信道，每个信道20Mhz 信道编号n=(信道中心频率 GHz－5GHz)*1000/5 目前中国WIFI设备在5GHz可 以使用36,40, 44, 48, 52, 56, 60, 64, 149,153, 157, 161, 165共计13个信 道。
WLAN原理与技术
802.11WLAN技术基础
软件学院
王长征 2016/9/18
小米 mini
2*2MIMO双频
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WLAN接 入标准
WLAN通信 技术参数
新一代 WLAN接 入技术
WLAN信 道使用
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1.WLAN接入技术标准
标准号 标准发布时间 IEEE 802.11b 1999年9月 IEEE 802.11a 1999年9月 5.150－ 5.350GHz 工作频率范围 2.4－ 2.4835GHz 5.475－ 5.725GHz 5.725－ 5.850GHz 2.4－2.4835GHz 2.4－2.4835GHz 5.150－5.850GHz IEEE 802.11g 2003年6月 IEEE 802.11n 2009年9月
频点：2.4GHz和5GHz 带宽：20MHz、40MHz
MAC层关键技术 •帧聚合 •Block ACK •缩小帧间间隔 •增强的节能模式
兼容性：兼容11a/b/g
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多输入多输出技术MIMO
MIMO：多输入多输出
2.4Ghz频段 20Mhz 40Mhz
1*1MIMO 2*2MIMO 3*3MIMO 4*4MIMO
新一代 WLAN接 入技术
WLAN信 道使用
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802.11WLAN标准演进
802.11a 2.4Ghz 11Mbps 802.11b 5Ghz 54Mbps 802.11n 2.4Ghz 5Ghz 600Mbps 4*4MIMO 40Mhz
802.11ad 60Ghz 7Gbps 802.11af 超级WiFi TV空闲段
MIMO 可同时启动多条空间 流与WiFi终端通信
双天线
5Ghz频段 20Mhz 40Mhz 80Mhz
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SU-MIMO和MU-MIMO
SU-MIMO：单用户多输入多输出 MU-MIMO：多用户多输入多输出
SU-MIMO 同一时间与1个WiFi终端通信
MU-MIMO 同一时间与3个WiFi终端通信 19/28
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2.4Ghz信道划分
信道标号
2.4Ghz每个信道频 段宽度为20MHz； 在多个频道同时工作 的情况下，为保证频 道之间不相互干扰， 要求两个频道的中心 频率间隔不能低于 25MHz，在实际使 用中一般选择1，6， 11三个频道进行频率 规划，同频道间必须 两两隔离。
中心频率 2412MHz 2417MHz 2422MHz 2427MHz 2432MHz 2437MHz 2442MHz 2447MHz 2452MHz 2457MHz
8
9
256-QAM
256-QAM
3/4
5/6
78
N/A
86.7
N/A
162
180
180
200
351
390
390
433.3
702
780
780
866.7
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WLAN接 入标准
WLAN通信 技术参数
新一代 WLAN接 入技术
WLAN信 道使用
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3. WLAN信道使用
合理的射频功率调整
3~5dBi
IEEE 802.11a 802.11b 802.11g 802.11n 802.11ac
2.4GHz 300Mbps； 5GHz 867Mbps； 共计 1167Mbps
MIMO-OFDM: BPSK QPSK 16QAM 64QAM
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802.11n不同调制方式的数据率
MCS 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 空间流数 1 1 1 1 1 1 1 1 2 2 调制方式 BPSK QPSK QPSK 16-QAM 16-QAM 64-QAM 64-QAM 64-QAM BPSK QPSK 码率 1/2 1/2 3/4 1/2 3/4 2/3 3/4 5/6 1/2 1/2 带宽（20MHz） GI=800ns 6.5 13 19.5 26 39 52 58.5 65 13 26 GI=400ns 7.2 14.4 21.7 28.9 43.3 57.8 65 72.2 14.4 28.9 带宽（40MHz） GI=800ns 13.5 27 40.5 54 81 108 121.6 135 27 54 GI=400ns 15 30 45 60 90 120 135 150 30 60
信道低端/高端 频率 2401/2423MHz 2406/2428MHz
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
25Mhz 25Mhz
2411/2433MHz 2416/2438MHz 2421/2443MHz 2426/2448MHz 2431/2453MHz 2436/2458MHz 2441/2463MHz 2446/2468MHz
合理调整AP功率，避免设备间相互干扰。
11 6 6
11 6 6
11 6
11 6
1
11 6 11
1
11 6 11
1
11 6
1
11 6
合理的信道设计，不合 理的功率设计
合理的信道和功率设计
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问题思考
手机连接小米路由器 的速度为135Mbps, 信号强度-34dBm， 可以得出什么结论？
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非重叠信道数
物理速率（Mbps）
3
11
24
54
3
54
15
600
实际吞吐量（Mbps）
频宽 调制方式 兼容性
6
20MHz CCK/DSSS 802.11b
24
20MHz OFDM 802.11a
24
20MHz CCK/DSSS/OFDM 802.11b/g
100以上
20MHz/40MHz MIMOOFDM/DSSS/CCK 802.11a/b/g/n
•802.11ah覆盖 1km； •802.af理论覆盖 160km 主流接入速度超过 1Gbps
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WLAN双频接入技术802.11n
物理层关键技术 •MIMO •信道绑定 •更多子载波 •更短时隙GI •更高调制速率
关键技术：MIMO、聚合帧等 峰值速率：4×4 MIMO可达600Mbps
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802.11ac不同调制方式的数据率
802.11ac协议下1*1MIMO（1条空间流）的调制方式和数据率
Theoretical throughput for single Spatial Stream(in Mb/s)
MCS Modulation Coding type rate BPSK QPSK 1/2 1/2 20 MHz channels 800 ns GI 6.5 13 400 ns GI 7.2 14.4 40 MHz channels 800 ns GI 13.5 27 400 ns GI 15 30 80 MHz channels 800 ns GI 29.3 58.5 400 ns GI 32.5 65 160 MHz channels 800 ns GI 58.5 117 400 ns GI 65 130
小米路由器 mini2.4Ghz 下 达到 300Mbps 10 2 QPSK 3/4 2*2MIMO 39 43.3 81 的调制方式 90
11 12 13 14 15 23 31 2 2 2 2 2 3 4 16-QAM 16-QAM 64-QAM 64-QAM 64-QAM 64-QAM 64-QAM 1/2 3/4 2/3 3/4 5/6 5/6 5/6 52 78 104 117 130 195 260 57.8 86.7 115.6 130 144.4 216.7 288.9 108 162 216 243 270 405 540 120 180 240 270 300 450 600
小米路由器最高数据率的工作模式？
小米路由器mini设备参数
天线增益
WLAN标准
频率范围和 特色调制方式 速率
不同编码调制方式 下的信号灵敏度
54 Mbps:≤-72dBm HT20 MCS7:≤69dBm HT40 MCS7:≤66dBm VHT20 MCS8:≤65dBm VHT40 MCS9:≤60dBm VHT80 MCS9:≤58dBm