WLAN基础与原理
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采用2.4GHz频段； 每个信道占用带宽不大于20MHz； 采用DSSS/CCK（11b）或OFDM（11g）； 支持多种的调制速率：
802.11b的速率包括1Mbps BPSK、2Mbps QPSK、5.5Mbps CCK以及11Mbps CCK； 802.11g兼容11b，并且补充了OFDM 6Mbps、 9Mbps、12Mbps、18Mbps、24Mbps、36Mbps 、48Mbps、54Mbps；
WLAN标准演进
wenku.baidu.com
WLAN标准演进
802.11
IEEE在1997年推出的第一代WLAN标准； 定义了无线局域网的物理层以及MAC层标准； 定义了物理层数据的传输方式：
两种使用2.4GHz的RF传输方式：DSSS（直接序 列扩频）以及FHSS（调频扩频） 采用红外线传输方式 采用DSSS或FHSS技术时，传输速率有1Mbps和 2Mbps
在MAC层采用了类似与有线以太网CSMA/CD 协议的CSMA/CA协议；
WLAN标准演进
802.11b：
1999年推出，802.11标准的扩展； 对802.11的物理层要求作出修改；
兼容802.11，保留DSSS方式的调制方式； 采用2.4GHz频段，采用CCK调制方式速率增加了5.5Mbps和 11Mbps两种速率；
-27 -37 -47 -57 -67 -77 -87 -97 -107 0.0000 ms
C onstellation vs Symbol
1
-0.71
-0.71
0.71
Measurement C omplete
Date: 9.APR.2007
20:11:52
L p 分组长度；
I E E E 8 0 2 .1 1 g Frequency: Sweep Mode: P reamble Type: C apture Memory Ref 1 -22.7 dBm 2.462 GHz Single O FDM Ref Level: Trigger Mode: Modulation: No of Samples C apture Time A tt/El 440000 10 ms 0.00 / 0.00 dB -22.7 dBm Free Run 18 Mbps Q P SK Gate O ff Burst 12 (12) External A tt: Trigger O ffset: PSDU Data Length: Marker 1 -25.76 dBm 190.779 ? 0 dB -10 ? 1/1366
CH5 CH4 CH3 CH2 CH1 CH10 CH9 CH8 CH7 CH6 CH13 CH12 CH11 Fre.(GHz)
2.412
2.437
2.462
WiFi使用频率
5.8GHz频率的划分
使用工作频率范围为5725 ~ 5850 MHz； 可用带宽为125MHz，划分为5个信道，每个信道 带宽为20MHz； 相邻信道互不重叠；
802.11i和802.11x
为WLAN提供认证和安全机制；
802.11q
实现对VLAN的支持，可以使用一个AP向不同用 户提供不同业务以及权限；
IEEE 802.11与国标对应
IEEE 802.11 GB 15629.11-2003
IEEE 802.11b GB 15629.1102-2003 IEEE 802.11a GB 15629.1101-2006 IEEE 802.11g GB 15629.1104-2006
5725
5745
5765
5785
5805
5825
5850
MHz
WiFi使用频率
由于信道衰落等条件限制，目前WLAN多用 2.4GHz频率； ISM（Industrial、Scientific、Medical）频段 使用无需申请、无需缴纳频率占用费； 在我国2.4GHz设备的使用，要求满足《信部 无[2002]353号》文件；
OFDM技术简介
什么是正交频率：（Orthogonal Frequency）
正交可以这样理解：两个信号的频谱，当其中一个频谱 达到最大值（峰值），而另一个为零； 如果两个信号正交之间没有干扰；
f1 f2 f3 f4 f5 f6
f ?f
OFDM技术的优/缺点
优点
提高了频谱利用率； 减少多径带来的码间干扰； 频谱资源配置灵活；
WLAN基础与原理
2008-3
什么是WLAN
WLAN是Wireless LAN（无线局域网）的简称：
基于IP的，能提供一定范围内的高速数据连接； 采用2.4GHz或5.8GHz无线频率（ISM频率）传输，没有 线缆限制； 传输距离几十米，采用特殊技术可以达到几百米以上；
WiFi是Wireless Fidelity（无线高保真）的简称，主 要指WiFi论坛组织，负责设备的互操作性的认证 （非强制性）； 802.11系列标准，IEEE制定的一个无线局域网标准 ，主要用于解决局域网中，用户与用户终端的无线 接入。
WLAN的网络结构
WLAN的网络结构
WLAN标准族（一）
标准编号 IEEE 802.11 IEEE 802.11a IEEE 802.11b IEEE 802.11d IEEE 802.11e IEEE 802.11f IEEE 802.11g IEEE 802.11h IEEE 802.11i IEEE 802.11j 负责的技术领域 物理层和媒质接入层规范 物理层和媒质接入层规范——5.8GHz频段高速物理层规范 物理层和媒质接入层规范——2.4GHz频段高速物理层扩展 物理层方面的特殊要求 MAC层增强——服务质量保证（QoS） 支持IEEE 802.11的接入点互操作协议（IAPP） 2.4GHz频段高速物理层扩展 额外定义了物理层方面的要求（如信道化、跳频模式等） 无线局域媒质接入控制层安全性增强协议 日本采用的等同于IEEE 802.11h的规范
ErrorRMS
i 1
Nf
52 2 2 I ( i , j , k ) I ( i , j , k ) Q ( i , j , k ) Q ( i , j , k ) 0 0 j 1 k 1 52 L p P0 Nf
Lp
-34 -44 -54 -64 -74 -84 -94 -104 -114 0.0000 ms
C onstellation vs Symbol
A SGL
1.0000 ms/div
Marker 1
10.0000 ms
Q uadrature - 0.7095 Inphase - 0.6917
B 0.71
其他使用2.4GHz ISM频段的设备
蓝牙设备 无绳电话 ZigBee 遥控设备 视频监控 。。。。。。
802.11b/g协议简介
802.11b/g协议定义了WLAN物理层以及MAC 层的协议标准；
上层协议 LLC子层 数据链路层 MAC子层 802.11 物理层
802.11b/g物理层
WLAN标准族（二）
标准编号 IEEE 802.11k IEEE 802.11m IEEE 802.11n IEEE 802.11o IEEE 802.11p IEEE 802.11q IEEE 802.11r IEEE 802.11s IEEE 802.11t IEEE 802.11u IEEE 802.11v 负责的技术领域 射频资源管理 对IEEE 802.11规范体系进行维护、修正和改进 高速物理层和媒质接入层规范 VoWLAN 车载条件下的无线通信 VLAN的支持机制 快速漫游 Mesh网状网 无线网络性能预测 与其他网络的交互性 无线网络管理
OFDM技术简介
OFDM（正交频分复用）
每个载波间的频率是正交的，也就是说在每个载波频率 的峰值上其它所有载波的幅度为零； 这样各个载波可以重复排列，有效地提高频谱的利用 率； 优点：具有频谱资源灵活配置、抗多径衰落、带宽扩展 性强、频谱利用率高等； 缺点：峰均比过高、对频率要求高、处理复杂； 在WiFi、WiMax、3GPP LTE、3GPP2 UMB、 （DVB）数字电视、（DAB）数字广播等领域得到应 用；
WLAN标准演进
802.11n：
正在制定和完善； 包括了2.4GHz和5.8GHz频段，保持对 802.11b/g/a的兼容； 使用MIMO、OFDM等技术，目前速率达到 108Mbps，并最终达到320~600Mbps。
其他802.11重要的标准
802.11e
增强了802.11的MAC层，提供了QoS保障； 能保证WLAN提供VoIP等业务；
WLAN标准演进
802.11g：
2003年推出，组合11b和11a的优点； 采用2.4GHz频段； 引入了OFDM调制方式，速率可以达到54Mbps； 兼容802.11b；
物理层实现方 式 DSSS/CCK OFDM DSSS-OFDM PBCC 数据速率 1Mbps、2Mbps、5.5Mbps、11Mbps 6Mbps、9Mbps、12Mbps、18Mbps、24Mbps、36Mbps、 48Mbps、54Mbps 6Mbps、9Mbps、12Mbps、18Mbps、24Mbps、36Mbps、 48Mbps、54Mbps 5.5Mbps、11Mbps、22Mbps、33Mbps 强制性 必选 必选 可选 可选
缺点
峰均比过高，要求使用高线形度的功放，设备成本高，功 放效率低； 对频率要求高，对频率的偏差敏感； 处理复杂，OFDM涉及了大量的FFT和IFFT运算；
802.11g OFDM调制方式
子载波频率间隔为312.5kHz； 符号周期为4uS； 调制方式包括：BPSK、QPSK、16-QAM、 64QAM； 编码方式：1/2、2/3、3/4； 空口调制速率包括：6Mbps、9Mbps、 12Mbps、18Mbps、24Mbps、36Mbps、 48Mbps、54Mbps
802.11g OFDM调制方式
调制精度
I E E E 8 0 2 .1 1 g Frequency: Sweep Mode: P reamble Type: C apture Memory Ref 1 -28.1 dBm 2.462 GHz Single Short P LC P Ref Level: Trigger Mode: Modulation: 440000 10 ms 0.00 / 0.00 dB No of Samples C apture Time A tt/El -28.1 dBm Free Run 11 Mbps C C K Gate O ff Burst 1 (1) External A tt: Trigger O ffset: P SDU Data Length: Marker 1 -32.27 dBm 190.779 ? 0 dB -10 ? 1/4095 Bytes
物理层实现方式 DSSS/DBPSK DSSS/DQPSK CCK DSSS/PBCC＋前向纠错编码（FEC） 数据速率 1Mbps 2Mbps 5.5Mbps、11Mbps 5.5Mbps、11Mbps、22Mbps 强制性 必选 必选 必选 可选
WLAN标准演进
802.11a：
1999年推出； 采用5.8GHz频段，采用OFDM调制技术，速率 可以达到54Mbps； 不能和802.11b兼容；
WiFi使用频率
2.4GHz频段的划分
使用工作频率范围为2400 ~ 2483.5 MHz，属于无需申请 的ISM频段； 由于使用ISM频段，频率干扰无可避免； 83.5MHz带宽，划分为13个信道，每个信道带宽为 22MHz； 相邻的信道间有重叠尽量不要同时使用，造成干扰； 在同一个覆盖其余只可以同时使用3个互不重叠的信道；
802.11b的速率包括1Mbps BPSK、2Mbps QPSK、5.5Mbps CCK以及11Mbps CCK； 802.11g兼容11b，并且补充了OFDM 6Mbps、 9Mbps、12Mbps、18Mbps、24Mbps、36Mbps 、48Mbps、54Mbps；
WLAN标准演进
wenku.baidu.com
WLAN标准演进
802.11
IEEE在1997年推出的第一代WLAN标准； 定义了无线局域网的物理层以及MAC层标准； 定义了物理层数据的传输方式：
两种使用2.4GHz的RF传输方式：DSSS（直接序 列扩频）以及FHSS（调频扩频） 采用红外线传输方式 采用DSSS或FHSS技术时，传输速率有1Mbps和 2Mbps
在MAC层采用了类似与有线以太网CSMA/CD 协议的CSMA/CA协议；
WLAN标准演进
802.11b：
1999年推出，802.11标准的扩展； 对802.11的物理层要求作出修改；
兼容802.11，保留DSSS方式的调制方式； 采用2.4GHz频段，采用CCK调制方式速率增加了5.5Mbps和 11Mbps两种速率；
-27 -37 -47 -57 -67 -77 -87 -97 -107 0.0000 ms
C onstellation vs Symbol
1
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Measurement C omplete
Date: 9.APR.2007
20:11:52
L p 分组长度；
I E E E 8 0 2 .1 1 g Frequency: Sweep Mode: P reamble Type: C apture Memory Ref 1 -22.7 dBm 2.462 GHz Single O FDM Ref Level: Trigger Mode: Modulation: No of Samples C apture Time A tt/El 440000 10 ms 0.00 / 0.00 dB -22.7 dBm Free Run 18 Mbps Q P SK Gate O ff Burst 12 (12) External A tt: Trigger O ffset: PSDU Data Length: Marker 1 -25.76 dBm 190.779 ? 0 dB -10 ? 1/1366
CH5 CH4 CH3 CH2 CH1 CH10 CH9 CH8 CH7 CH6 CH13 CH12 CH11 Fre.(GHz)
2.412
2.437
2.462
WiFi使用频率
5.8GHz频率的划分
使用工作频率范围为5725 ~ 5850 MHz； 可用带宽为125MHz，划分为5个信道，每个信道 带宽为20MHz； 相邻信道互不重叠；
802.11i和802.11x
为WLAN提供认证和安全机制；
802.11q
实现对VLAN的支持，可以使用一个AP向不同用 户提供不同业务以及权限；
IEEE 802.11与国标对应
IEEE 802.11 GB 15629.11-2003
IEEE 802.11b GB 15629.1102-2003 IEEE 802.11a GB 15629.1101-2006 IEEE 802.11g GB 15629.1104-2006
5725
5745
5765
5785
5805
5825
5850
MHz
WiFi使用频率
由于信道衰落等条件限制，目前WLAN多用 2.4GHz频率； ISM（Industrial、Scientific、Medical）频段 使用无需申请、无需缴纳频率占用费； 在我国2.4GHz设备的使用，要求满足《信部 无[2002]353号》文件；
OFDM技术简介
什么是正交频率：（Orthogonal Frequency）
正交可以这样理解：两个信号的频谱，当其中一个频谱 达到最大值（峰值），而另一个为零； 如果两个信号正交之间没有干扰；
f1 f2 f3 f4 f5 f6
f ?f
OFDM技术的优/缺点
优点
提高了频谱利用率； 减少多径带来的码间干扰； 频谱资源配置灵活；
WLAN基础与原理
2008-3
什么是WLAN
WLAN是Wireless LAN（无线局域网）的简称：
基于IP的，能提供一定范围内的高速数据连接； 采用2.4GHz或5.8GHz无线频率（ISM频率）传输，没有 线缆限制； 传输距离几十米，采用特殊技术可以达到几百米以上；
WiFi是Wireless Fidelity（无线高保真）的简称，主 要指WiFi论坛组织，负责设备的互操作性的认证 （非强制性）； 802.11系列标准，IEEE制定的一个无线局域网标准 ，主要用于解决局域网中，用户与用户终端的无线 接入。
WLAN的网络结构
WLAN的网络结构
WLAN标准族（一）
标准编号 IEEE 802.11 IEEE 802.11a IEEE 802.11b IEEE 802.11d IEEE 802.11e IEEE 802.11f IEEE 802.11g IEEE 802.11h IEEE 802.11i IEEE 802.11j 负责的技术领域 物理层和媒质接入层规范 物理层和媒质接入层规范——5.8GHz频段高速物理层规范 物理层和媒质接入层规范——2.4GHz频段高速物理层扩展 物理层方面的特殊要求 MAC层增强——服务质量保证（QoS） 支持IEEE 802.11的接入点互操作协议（IAPP） 2.4GHz频段高速物理层扩展 额外定义了物理层方面的要求（如信道化、跳频模式等） 无线局域媒质接入控制层安全性增强协议 日本采用的等同于IEEE 802.11h的规范
ErrorRMS
i 1
Nf
52 2 2 I ( i , j , k ) I ( i , j , k ) Q ( i , j , k ) Q ( i , j , k ) 0 0 j 1 k 1 52 L p P0 Nf
Lp
-34 -44 -54 -64 -74 -84 -94 -104 -114 0.0000 ms
C onstellation vs Symbol
A SGL
1.0000 ms/div
Marker 1
10.0000 ms
Q uadrature - 0.7095 Inphase - 0.6917
B 0.71
其他使用2.4GHz ISM频段的设备
蓝牙设备 无绳电话 ZigBee 遥控设备 视频监控 。。。。。。
802.11b/g协议简介
802.11b/g协议定义了WLAN物理层以及MAC 层的协议标准；
上层协议 LLC子层 数据链路层 MAC子层 802.11 物理层
802.11b/g物理层
WLAN标准族（二）
标准编号 IEEE 802.11k IEEE 802.11m IEEE 802.11n IEEE 802.11o IEEE 802.11p IEEE 802.11q IEEE 802.11r IEEE 802.11s IEEE 802.11t IEEE 802.11u IEEE 802.11v 负责的技术领域 射频资源管理 对IEEE 802.11规范体系进行维护、修正和改进 高速物理层和媒质接入层规范 VoWLAN 车载条件下的无线通信 VLAN的支持机制 快速漫游 Mesh网状网 无线网络性能预测 与其他网络的交互性 无线网络管理
OFDM技术简介
OFDM（正交频分复用）
每个载波间的频率是正交的，也就是说在每个载波频率 的峰值上其它所有载波的幅度为零； 这样各个载波可以重复排列，有效地提高频谱的利用 率； 优点：具有频谱资源灵活配置、抗多径衰落、带宽扩展 性强、频谱利用率高等； 缺点：峰均比过高、对频率要求高、处理复杂； 在WiFi、WiMax、3GPP LTE、3GPP2 UMB、 （DVB）数字电视、（DAB）数字广播等领域得到应 用；
WLAN标准演进
802.11n：
正在制定和完善； 包括了2.4GHz和5.8GHz频段，保持对 802.11b/g/a的兼容； 使用MIMO、OFDM等技术，目前速率达到 108Mbps，并最终达到320~600Mbps。
其他802.11重要的标准
802.11e
增强了802.11的MAC层，提供了QoS保障； 能保证WLAN提供VoIP等业务；
WLAN标准演进
802.11g：
2003年推出，组合11b和11a的优点； 采用2.4GHz频段； 引入了OFDM调制方式，速率可以达到54Mbps； 兼容802.11b；
物理层实现方 式 DSSS/CCK OFDM DSSS-OFDM PBCC 数据速率 1Mbps、2Mbps、5.5Mbps、11Mbps 6Mbps、9Mbps、12Mbps、18Mbps、24Mbps、36Mbps、 48Mbps、54Mbps 6Mbps、9Mbps、12Mbps、18Mbps、24Mbps、36Mbps、 48Mbps、54Mbps 5.5Mbps、11Mbps、22Mbps、33Mbps 强制性 必选 必选 可选 可选
缺点
峰均比过高，要求使用高线形度的功放，设备成本高，功 放效率低； 对频率要求高，对频率的偏差敏感； 处理复杂，OFDM涉及了大量的FFT和IFFT运算；
802.11g OFDM调制方式
子载波频率间隔为312.5kHz； 符号周期为4uS； 调制方式包括：BPSK、QPSK、16-QAM、 64QAM； 编码方式：1/2、2/3、3/4； 空口调制速率包括：6Mbps、9Mbps、 12Mbps、18Mbps、24Mbps、36Mbps、 48Mbps、54Mbps
802.11g OFDM调制方式
调制精度
I E E E 8 0 2 .1 1 g Frequency: Sweep Mode: P reamble Type: C apture Memory Ref 1 -28.1 dBm 2.462 GHz Single Short P LC P Ref Level: Trigger Mode: Modulation: 440000 10 ms 0.00 / 0.00 dB No of Samples C apture Time A tt/El -28.1 dBm Free Run 11 Mbps C C K Gate O ff Burst 1 (1) External A tt: Trigger O ffset: P SDU Data Length: Marker 1 -32.27 dBm 190.779 ? 0 dB -10 ? 1/4095 Bytes
物理层实现方式 DSSS/DBPSK DSSS/DQPSK CCK DSSS/PBCC＋前向纠错编码（FEC） 数据速率 1Mbps 2Mbps 5.5Mbps、11Mbps 5.5Mbps、11Mbps、22Mbps 强制性 必选 必选 必选 可选
WLAN标准演进
802.11a：
1999年推出； 采用5.8GHz频段，采用OFDM调制技术，速率 可以达到54Mbps； 不能和802.11b兼容；
WiFi使用频率
2.4GHz频段的划分
使用工作频率范围为2400 ~ 2483.5 MHz，属于无需申请 的ISM频段； 由于使用ISM频段，频率干扰无可避免； 83.5MHz带宽，划分为13个信道，每个信道带宽为 22MHz； 相邻的信道间有重叠尽量不要同时使用，造成干扰； 在同一个覆盖其余只可以同时使用3个互不重叠的信道；