第2讲 WLAN的物理层关键

FHSS VS DSSS
跳频是一个基于时间的窄 带频率跳跃技术。用的能 量高一些 直接序列扩频是一个宽带 频率技术。蓝牙 802.11 802.11b
DSSS中编码类型主要有3种
分组二进制卷积（Packet Binary Convolutional Coding ，PBCC） 补码键控（Complementary Code Keying， CCK） 巴克码（Barker Code）序列
OFDM正交频分复用
1信道=20MHz 1子载波=300KHz 1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，以此提高速率。
多进多出（MIMO）技术
多进多出（Multiple-Input Multiple-Output，MIMO）方式 P53页 工作过程 最优的空域时域联合分集技术和干扰对消处理
第二讲 WLAN的物理层
上节内Biblioteka Baidu回顾
• • • • • 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
本讲主要内容
WLAN物理层 扩频传输技术(DSSS和FHSS) OFDM MIMO 相关编码技术
WLAN物理层关键技术
无线局域网传输技术
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。
载波调制技术
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。 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。
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。
直扩扩展器 数据 扩展频谱信号 扩展频谱信号 解调器 直扩扩展器 数据
调制器
伪随机数源
伪随机数源
载波振荡器
载波振荡器
发射端
接收端
直序扩频图
原始信息 PN码 调制后的 扩频信号
解调前的 扩频信号
PN码
原始信息
跳频扩频技术FHSS
跳频扩频技术 编码方式：两相高斯频移键控（2GPSK）、 四相高斯频移键控（4GPSK）。 编码性能
反射物 发 射 机 d) 多进多出（MIMO） 接 收 机
空时编码
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。 分类：空时块码和空时格码。 好处：降低信道误码率
传输聚束
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。
补码键控（CCK）
补码键控（CCK）是由64个8比特长的码字 组成。作为一个整体，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。 CCk属于“软扩频”。 5.5Mbps和11Mbps
跳频扩频编码方式
编码方式：两相高斯频移键控（2GPSK）、 四相高斯频移键控（4GPSK）。 编码性能
直接序列扩频技术DSSS
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。 优点：抗干扰能力强，抗截获能力强，可 同频工作，通信速率高 。 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
空间复用
一系列帧被多个天线通过多个路径发送，合并使用这些天 线，优化吞吐量和多路问题。 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。
MIMO + OFDM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。
红外线传输技术
2.4GHz/5GHz微波传输技术
编码技术
复用技术
调制技术
DSSS
Barker Code
FHSS
OFDM
GFSK
BPSK
QAM
QPSK DQPSK
CCK
PBCC DBPSK 2GFSK 4GFSK 16QAM
24QAM
扩频传输技术
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。
调幅、调频、调相
调制技术
幅移键控ASK：用不同幅值代表0和1。 频移键控FSK：用邻近载波的不同频率代表。 相移键控PSK：载波信号的相位差代表。
OFDM
OFDM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。 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）。
天线类型
全向天线 定向天线 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
作业
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。
简答题：
1、简述跳频扩频和直接序列扩频有什么区别？ 2、简述OFDM技术的工作原理。 3、简述MIMO技术的工作原理，为什么采用该技术后网速能够得到提 升，它能够解决什么干扰问题？MIMO在哪协议中被提出，支持的最 高速率是多少？ 4、什么是传输聚束技术，都应用在什么场合？