无线局域网技术的特点及应用

1999
2003 2009 2011.11(草案)
2.4-2.5 GHz
2.4-2.5 GHz 2.4GHz或者5GHz 2.4GHz或者5GHz
11 Mbit/s
54 Mbit/s 600 Mbit/s (40MHz*4 MIMO) 867Mbit/s, 1.73 Gbit/s, 3.47 Gbit/s, 6.93 Gbit/s (8 MIMO, 160MHz) up to 7000Mbit/s
无线局域网(WLAN):
AP（Access Point）无线接入点
分类： 1、单纯性无线AP：就是一个无线交换机，提供无线信号 发射接收的功能。主要是提供无线工作站对有线局域网 和从有线局域网对无线工作站的访问，在访问接入点覆 盖范围内的无线工作站可以通过它进行相互通信。 2、多数单纯性无线AP：本身不具备路由功能。支持多用 户（30-100台计算机）接入，数据加密，多速率发送等 功能，在家庭、办公室内，一个无线AP便可以实现所有 计算机的无线接入。 3、扩展型AP：即通常所说的无线路由器。除具有无线信 号发射接收功能以外，还具有路由功能和DNS、DHCP、 防火墙等服务。
各无线标准性能参数
协议 802.11 802.11a 发布日期 1997 1999 频带 2.4-2.5 GHz 5.15-5.35/5.475.725/5.725-5.875 GHz 最大传输速度 2 Mbit/s 54 Mbit/s
802.11b
802.11g 802.11n 802.11ac
接收系统
HM-T ASK转FSK透明传输发射模块
HM-R FSK转ASK透明传输接收模块
FSK
• Frequency-shift keying- 频移键控(FSK) 是利用载波的频率变化来传递数字信息。 它是利用基带数字信号离散取值特点去 键控载波频率以传递信息的一种数字调 制技术
ASK
Amplitude Shift Keying-幅移键控法 (ASK)的载波幅度是随着调制信号而变 化的， 其最简单的形式是，载波在二进 制调制信号控制下通断， 此时又可称作 开关键控法(OOK)。 多电平MASK调制 方式是一种比较高效的传输方式，但由 于它的抗噪声能力较差，尤其是抗衰落 的能力不强，因而一般只适宜在恒参信 道下采用。
1.直接序列扩展频谱系统
直接序列扩展频谱系统（DS-SS），通常简称为直 接序列系统或直扩系统，是用待传输的信息信号与 高速率的伪随机码波形相乘后，去直接控制射频信 号的某个参量，来扩展传输信号的带宽。
工作原理图
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直接序列扩频通信系统简化图 (a) 发射系统 (b) 接收系统
无线数据传输模块
发射系统
工作原理图
无线局域网中射频技术-----扩展频谱技 术
扩展频谱技术包括以下几种方式: 直接序列扩展频谱，简称直扩，记为DS（Direct Sequence）； 跳频，记为FH（Frequency Hopping）； 跳时，记为TH（Time Hopping）； 线性调频，记为Chiep。 除以上四种基本扩频方式以外，还有这些扩频方式 的组合方式，如FH/DS、TH/DS、FH/TH等。在通 信中应有较多的主要是DS/FH和FH/DS。
2.跳频（FHSS）
跳频技术是指用伪随机码序列进行频移键控， 使载波频率不断跳变而扩展频谱的一种方法。 与直接序列扩展频谱系统的不同点 （1）扩谱对象不同 （2）优缺点：无抗多径能力，发射效率低， 同样发射功率的跳频系统在有效传输距离内 小于直扩系统。优点是抗干扰，定频干扰只 会干扰部分频点。
工作原理图
AP覆盖区域内的信号强度及信噪比
• 信号强度大于-80dBm
• 信噪比在24dBm-40dBm之间 • 误码率低，一般在10^-8和10^-11之间
射频型无线局域网
电路与其它类型通信所采用的电路非常类似, 例如美 国数字蜂窝标准IS54和近轨卫星终端。 载波频率由实际应用确定, 通常为2.4GHZ或5.8GHZ 输出功耗小：小于100mw
扩展频谱技术的特点
l、很强的抗干扰能力 由于将信号扩展到很宽的频带上，在接收 端对扩频信号进行相关处理即带宽压缩，恢 复成窄带信号。对干扰信号而言，由于与扩 频用的伪随机码不相关，则被扩展到一很宽 的频带上，使之进入信号通频带内的干扰功 率大大降低，相应的增加了相关器的输出信 号/干扰比，因此具有很强的抗干扰能力。其 抗干扰能力与其频带的扩展倍数成正比，频 谱扩展得越宽，抗干扰的能力越强。
扩展频谱技术的特点
2、可进行多址通信 扩展频谱通信本身就是一种多址通信方式， 称为扩频多址（SSMA），实际上是码分多 址（CDMA）的一种，用不同的扩频码组成 不同的网。虽然扩展频谱系统占用了很宽的 频带，但由于各网在同一时刻共同一频段， 其频段利用率甚至比单路单载波系统还要高。
扩展频谱技术的特点
802.11ad
2012.12(草案)
60GHz
无线通讯系统的组成
• 信息从发送者传送到接收者的过程称为通信，而实现信息 传输过程的系统称为通信系统，通信系统的基本模型如下 图所示，它主要由信源、发信机、空间信道媒介、收信机 和信宿几部分组成。
无线收发信机射频前端功能和特性
（2）接收机
接收的过程可以说是发送的逆过程。对于接收 系统而言，最困难的部分就在于射频前端。因为空 间充满了各种各样的电磁信号，有用信号也在其中， 如何既有效地接收到有用信号，同时还需要尽可能 地将无用信号抑制下去，一直是通信中的一个重要 研究课题。
AP（Access Point）无线接入点 应用示例
利用树莓派和USB无线网卡构成的无线路由
Raspberry Pi（树莓派） 只有信用卡 大小的卡片式 电脑，其系统基于Linux
IEEE802.11 标准 ——Wi-Fi联盟是由采用IEEE802.11标准的设备和器件供应
商成立的一个非赢利性组织，它也成为了IEEE802.11标准的 代名词。
3、安全保密 由于扩频系统将传送的信息扩展到很宽的频带上去， 其功率密度随频谱的展宽而降低，甚至可以将通信 信号淹没在噪声中。因此，其保密性很强，要截获 或窃听、侦察这样的信号是非常困难的，除非采用 与发送端所用的扩频码且与之同步后进行相关的检 测，否则对扩频信号是无能为力的。由于扩频信号 功率谱密度很低，在许多国家，如美、日、欧洲等 国家对专用频段，如ISM频段，只要功率谱密度满 足一定的要求，就可以不经批准使用该频段。
802.11 ，1997年，原始标准(2Mbit/s 工作在2.4GHz)。 802.11a，1999年，物理层补充(54Mbit/s工作在5GHz) 。 802.11b，1999年，物理层补充(11Mbit/s工作在 2.4GHz) 。 802.11g，物理层补充(54Mbit/s工作在2.4GHz) 。 802.11n：2009年9月正式通过标准。
无线局域网（WLAN）技术及应用
2015年4月
是使用无线连接的局域网。它使用无线电波作为 数据传送的媒介。传送距离一般为几十米。 无线局域网的主干网路通常使用电缆 （CABLE），无线局域网用户通过一个或更多无 线接取器接入无线局域网。 无线局域网现在已经广泛的应用在商务区，大 学，机场，及其他公共区域。 无线局域网最通用的标准是IEEE定义的 802.11系列标准。无线局域网第一个版本发表于 1997年，其中定义了介质访问接入控制层 （MAC层）和物理层。
无线局域网工作的频段
目前无线局域网(wlan)较成熟的标准有802.11b、 802.11g、802.11a、等三个标准，其中11b、11g标 准工作在2.4GHz频段，11a工作在5.15-5.825GHz 频段，11a、11g数据传输速率达到54Mbps，11b数 据传输速率达到11Mbps，传输距离控制在 10-100 米。 在中国，802.11a工作在5.725-5.850GHz频段， 共125M带宽，每个信道20MHz带宽，共26个信道 号，可用的有五个，一般选择149、153、157、 161、165五个互不干扰的点。