【正文】 雜，工程改造量相對較小，采用 wifi信號源接入室內(nèi)分布系統(tǒng)，輔以獨立 AP 布點覆蓋少數(shù)盲點，最終達到無縫覆蓋的良好效果。對于大面積區(qū)域或者稍復雜的應用環(huán) 境，且用戶對傳輸速率和信號質(zhì)量要求較高時，建設 wifi 時需要對 AP 的架設位置、 AP 采用頻點、 AP 隔離距離等進行專門的規(guī)劃。但由于大多數(shù)站點前期未做 wifi 系統(tǒng)進 行規(guī)劃，改造難度顯而易見。建設思路分為三個階段：合理地將 wifi 融入多網(wǎng)方案的設計中并確?？蓪嵤┬约熬邆淞己玫母采w效果，做好 wifi 接口預留但并不施工；多網(wǎng)系統(tǒng)施工階段安裝 wifi 設備只覆蓋大廳及電梯廳等公共區(qū)域；完全依據(jù)方案設計對新建樓宇進行 wifi 全覆蓋。由于樓層較高，天線的垂直覆蓋角度達不到要求，由于入射角度大，信號只有進行多次反射才能到達，因此會變得很弱。采用室外覆蓋方式建設時，應積極考慮共用 GSM 基站資源。其應用場景主要是室外、沒有室內(nèi)覆蓋的區(qū)域或小型樓宇，主要針對 C 類進行覆蓋。 （ 2）大范圍室內(nèi)開闊區(qū)域（ B 類）：機場候機廳、火車站候車廳、會展中心展覽區(qū)、各類賣場、室內(nèi)體育館、大型記者招待室等。評估必須報告每個站點的流量需求以及總的需求。無線網(wǎng)絡所要支持的數(shù)據(jù)類型決定了設備的選取和 QoS 的配置。同時也要考慮網(wǎng)絡的拓撲結(jié)構(gòu)和接入點 AP 的最理想位wifi 技術與覆蓋研究 13 置。架設無線網(wǎng)絡首先要考慮到節(jié)點數(shù)量，也就是要用多少節(jié)點天線或者接入點。隨著廠家對 wifi產(chǎn)品和技術的不斷投入，接入點、天線和無線網(wǎng)卡等基本設備越來越便宜。門橋可以使這兩種類型的網(wǎng)絡實現(xiàn)邏輯上的綜合。一個基本服務單元可以是孤立的，也可以通過接入點 AP 連接到主干分配系統(tǒng) DS，然后再接入到另一個基本服務單元 BSS，這樣就構(gòu)成了一個擴展服務單元 ESS. （ 6）門橋 ?；痉諉卧锩娴幕揪徒凶鼋尤朦c AP，但其作用和網(wǎng)橋相似。 （ 3）分配系統(tǒng) DS。這是網(wǎng)絡最基本的 組成部分，可以是一臺 PC 機，也可以是如 PDA 等手持無線設備。由于每個站點只要在中心站覆蓋范圍內(nèi)就可與其他站點通信 ， 故網(wǎng)絡布局受環(huán)境限制比較小。 （ 2） .有中心網(wǎng)絡 wifi 技術與覆蓋研究 12 有中心網(wǎng)絡也成結(jié)構(gòu)化網(wǎng)絡 ， 它由一個或多個無線 AP 以及一系列無線客戶端構(gòu)成。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是網(wǎng)絡抗毀性好、建網(wǎng)容易、成本較低。 若要將在第一棟樓內(nèi)無線網(wǎng)絡的范圍擴展到一公里甚至數(shù)公里以外的第二棟樓，其中的一個方法是在每棟樓上安裝一個定向天線，天線的方向互相對準，第一棟樓的天線經(jīng)過網(wǎng)橋連到有線網(wǎng)絡上，第二棟樓的天線是接在第二棟樓的網(wǎng)橋上，如此無線網(wǎng)絡就可接通相距較遠的兩個或多個建筑物 . 無線局域網(wǎng)絡的拓撲結(jié)構(gòu) 無線局域網(wǎng)的拓撲結(jié)構(gòu)可歸納為兩 類 ， 即無中心網(wǎng)絡和有中心網(wǎng)絡。訪問點把用戶在不知不覺中從一個訪問點的覆蓋范圍轉(zhuǎn)移到另一個訪問點的覆蓋范圍，確保通訊不會中斷。因為訪問點是連接在有線網(wǎng)絡上，每一個移動式 PC 都可經(jīng)服務器與其它移動式 PC 實現(xiàn)網(wǎng)絡的互連互通，每個訪問點可容納許多 PC，視其數(shù)據(jù)的傳輸實際要求而定，一個訪問點容量可達 15 到 63 個 PC。扇貝現(xiàn)象是指當 DOA 與 BFN 產(chǎn)生的波束軸線發(fā)生偏離時，天線方向圖的滾降系數(shù)將發(fā)生變化，是角度的函數(shù)．通常 BFN 產(chǎn)生的波束在 3dB 點處交叉．因此當無線設備從某個波束的中心移向邊緣時，用戶的信號強度要發(fā)生變化． （ 2）波束形成天線系統(tǒng) 波束形成天線系統(tǒng)由天線陣元間距小于或等于 1／ 2 電波波長的多個天線陣元構(gòu)成．可wifi 技術與覆蓋研究 10 呈現(xiàn)為線陣、圓陣或面陣等不同幾何分布，并可動態(tài)地調(diào)節(jié)各個天線的權(quán)值，利用電波相干疊加的原理減少干擾，實現(xiàn)系統(tǒng)容量的提升。 智能天線能夠壓制干擾信號、抗信號衰減和提高信號傳輸距離，從而提高無線 系統(tǒng)的性能和容量。 智能天線技術 智能天線概述 許多因素限制了無線通信系統(tǒng)的性能和容量。在頻率選擇性衰落信道中，隨著平均信噪比的增加，系統(tǒng)的誤碼率下降十分緩慢。在數(shù)字通信領域，比較常用的編碼方法主要有卷積碼、分組碼、 Turbo 碼和 LDPC（低密度奇偶校驗）碼。信道狀態(tài)信息的準確性將直接影響著 MIMOOFDM 系統(tǒng)的整體性能。為解決 MIMOOFDM 的同步問題，出現(xiàn)了多種同步算法，主要是針對循環(huán)擴展和特殊的訓練序列以及導頻信號來進行，其中較常用的有利用奇異值分解的 ESPRIT 同步算法和 ML 估計算法，其中 ESPRIT 算法雖然估計精度高，但計算復雜、計算量大 ?？諘r信號處理包括發(fā)射端的信令方案和接收端的檢測算法。由于多徑時延小于保護間隔，所以系統(tǒng)不受碼間干擾的困擾，這就允許單頻網(wǎng)絡 (SFN)可以用于寬帶 OFDM 系統(tǒng)，依靠多天線來實現(xiàn)，即采用由大量低功率發(fā)射機組成的發(fā)射機陣列消除陰影效應，來實現(xiàn)完全覆蓋。 MIMO 系統(tǒng)在一定程度上可以利用傳播中多徑分量，也就是說 MIMO可以抗多徑衰落，但是對于頻率選擇性深衰落， MIMO 系統(tǒng)依然是無能為力。 （ 2） 存在較高的峰值平均功率比。 （ 5） 基于離散傅立葉變換 (DFT)的 OFDM 有快速算法， OFDM 采用 IFFT 和 FFT 來實現(xiàn)調(diào)制和解調(diào)，易用 DSP 實現(xiàn)。即要求各子信道信息分配應遵循信息論中的 “ 注水定理 ” ，亦 即優(yōu)質(zhì)信道多傳送，較差信道少傳送，劣質(zhì)信道不傳送的原則。另外， OFDM 的個子信道上還可 以采用多進制調(diào)制（如頻譜效率很高的QAM），進一步提高了 OFDM 系統(tǒng)的頻譜效率，這一點在頻譜資源有限的無線環(huán)境中很重要。盡管峰值功率出現(xiàn)的概率較低，但是為了不失真的傳輸 OFDM 信號，要求發(fā)射功率放大器有很高的線性度，從而導致發(fā)射效率極低。二是復雜度較低的和導頻跟蹤能力良好的信道估計格的設計。基站根據(jù)各移動終端發(fā)來的子載波攜帶信息進行時域和頻域同步信息的提取，再由基站發(fā)回移動終端，以便讓移動終端進行向步。 OFDM 系統(tǒng)的關鍵技術 （ 1） 時域和頻域同步 OFDM 系統(tǒng)對定時和頻率偏移敏感 ，特別是實際應用中 FDMA、 TDMA 利 CDMA 等多址方式結(jié)合使用時，時域和頻率同步顯得尤為重要。另外，由于引入保護間隔，在保護間隔大于最大多徑時延擴展的情況下，可以最大限度地 消除多徑帶來的符號間干擾。波束成型技術不適合密集城區(qū)、室內(nèi)覆蓋等環(huán)境，由于反射的原因，一方面接收端會收到太多路徑的信號，導致相位疊加的效果不佳；另一方面，大量的多徑信號會導致 DOA 信息估算困難。 因此，在 MIMO 的實際使用中，空間復用技術往往和空時編碼結(jié)合使用。無線信號在密集城區(qū)、室內(nèi)覆蓋等環(huán)境中會頻繁反射，使得多個空間信道之間的衰落特性更加獨立，從而使得空間復用的效果更加明顯。 （ 3） 波束成型：系統(tǒng)通過多根天線產(chǎn)生一個具有指向性的波束，將信號能量集中在欲傳輸?shù)姆较颍瑥亩嵘盘栙|(zhì)量，并減少對其他用戶的干擾。 MIMO 信道中的衰落特性可以提供額外的信息來增加通信中的自由度 (degrees of freedom)。空時編碼主要分為空時格碼和空時塊碼。使用空間復用技術時，接收端必須進行復雜的解碼處理。空時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。也就是說可以利用 MIMO信道成倍地提高無線信道容量，在不增加帶寬和天線發(fā)送功率的情況下，頻譜利用率可以成倍地提高。上式表明，功率和帶寬固定時， MIMO 系wifi 技術與覆蓋研究 5 統(tǒng)的最大容量或容量上限隨最小天線數(shù)的增加而線性增加。這是一種近于最優(yōu)的空域時域聯(lián)合的分集和干擾對消處理。 特別是，這 N 個子流同時發(fā)送到信道，各發(fā)射信號占用同一頻帶，因而并未增加帶寬。 MIMO 系統(tǒng)在發(fā)射端和接收端均采用多天線(或陣列天線 )和多通道， MIMO 的多入多出是針對多徑無線信道來說的。 70 年代有人提出將多入多出技術用于通信系統(tǒng)，但是對無線移動通信系統(tǒng)多入多出技術產(chǎn)生巨大推動的奠基工作則是 90 年代由 Bell 實驗室學者完成的： 1995 年 Telatar 給出了在衰落情況下的 MIMO 容量； 1996 年 Foshinia 給出 DBLAST（ DiagonalBellLabsLayeredSpaceTime)算法； 1998 年 Tarokh 等討論了用于多入多出的空時碼； 1998 年 Wolniansky 等人采用VBLAST（ VerticalBellLabsLayeredSpaceTime）算法建 立了一個 MIMO 實驗系統(tǒng)，在室內(nèi)試驗中達到了 20bit/s/Hz 以上的頻譜利用率，這一頻譜利用率在普通系統(tǒng)中極難實現(xiàn)。 MIMO 技術對于傳統(tǒng)的單天線系統(tǒng)來說，能夠大大提高頻譜利用率，使得系統(tǒng)能在有限的無線頻帶下傳輸更高速率的數(shù)據(jù)業(yè)務。廠商只要在機場、車站、咖啡店、圖書館等人員較密集的 地方設置 “ 熱點 ” ，并通過高速線路將因特網(wǎng)接入上述場所。 （ 4） 傳輸速度快 現(xiàn)有 wifi 技術傳輸速可以達到 300Mbps，下一代 wifi 標準可以達到 1Gbps，符合個人和社會信息化的需求。通 常來說 ,AP 支持的范圍在室外是 300 米 ,在辦公環(huán)境中達到 10— 100 米。需求決定了市場的發(fā)展，很少見到哪種 IT 技術或是產(chǎn)品能夠象它樣有如此迅猛的增長勢頭，不受任何約束隨時隨地訪問互聯(lián)網(wǎng)不再是夢想，其中， wifi 發(fā)揮了至 關重要的作wifi 技術與覆蓋研究 3 用。更為重要的是 WLAN 延伸了寬帶業(yè)務，在無線局域網(wǎng)的基礎上，運營商可以提供更為多 樣的寬帶增值服務。 wifi 網(wǎng)絡研究現(xiàn)狀 wifi 熱已經(jīng)讓各個領域的企業(yè)毫不保留地投入其中。對于 WLAN 的設備可以支持三種無線制式：一般用途的使用在 頻段，但會受到同頻干擾的問題；更穩(wěn)定和較高速率的應用在 5 GHz 頻段，使用 60GHz 頻段用于室內(nèi)的超高速率的應用，同時還能支持在這三種制式之間的轉(zhuǎn)換。即在 5GHz 的頻段上，數(shù)據(jù)吞吐量目標為：在單通道鏈路上的最低速率為500 Mb/s，最高可達到 1Gbps。 IEEE 內(nèi)部設立了兩個項目工作組，以 “ 極高吞吐量（ Very High Throughput） ” 為目標進行立項研究。雖然 OFDM 調(diào)制技術能達到更高的速率，但 頻帶的可用帶寬是固定 的， 只能使用 頻段的 3 個信道，而 在 5GHz 頻帶室內(nèi) ∕ 室外可用的信道各有 8 個。 2021 年年初首次出現(xiàn)了支持 標準的產(chǎn)品。因此采用 標準的 WLAN 可以同時支持多個相互不干擾的高速 WLAN 用戶。由于 DSSS 技術的實現(xiàn)比 OFDM 容易， 標準的發(fā)展比 快得多。 標準的制定推動了無線網(wǎng)絡的發(fā)展，但由于傳輸速率只有 1~2Mbps，該標準未能得到廣泛的發(fā)展與應用。以前通過網(wǎng)線連接電腦，而現(xiàn)在則是通過無線電波來連網(wǎng)；常見的就是一個無線路由器，那么在這個無線路由器的電波覆蓋的有效范圍都可以采用wifi 連接方式進行聯(lián)網(wǎng)，如果無線路由器連接了一條 ADSL 線路或者別的上網(wǎng)線路，則又被稱為 “熱點 ”。wifi 的英文全稱為 wireless fidelity,是一種短距離無線傳輸技術，比較適合在辦公室及家庭的環(huán)境下應用，能夠在數(shù)百英尺范圍內(nèi)支持互聯(lián)網(wǎng)接入的無線電信號。 隨著 wifi 的不斷改進，相信這種技術將會得到更加廣泛的應用， 在未來， wifi 將具有廣闊的發(fā)展前景 。 1 2021 屆本科畢業(yè)論文 wifi 技術與覆蓋研究 單 位 : 專 業(yè) : 姓 名 : mpw 指導教師 : 完成年月 : 二 ○一二 年 六 月 wifi 技術與覆蓋研究 2 摘要 wifi 是一種短距離無線傳輸技術， 有著高速、便捷的特點，可以 使用戶隨時隨地訪問網(wǎng)絡， 目前已經(jīng) 在 包括家庭、辦公室，以及越來越多的咖啡屋、酒店、機場等 場所 得到了大范圍的應用 。 wifi 網(wǎng)絡在民用領域已經(jīng)得到廣泛使用，有著成熟的應用模式， 許多行業(yè)都部署了 wifi 網(wǎng)絡。 wifi 以其獨特的優(yōu)勢越來越受到業(yè)界的關注，并顯示出極大的應用前景。同時，它也是在家里、辦公室或在旅途 中上網(wǎng)的快速、便捷的途徑。 1990 年 IEEE802 標準化委員會成立了 標準工作組，其主要任務是研究工作在分配給工業(yè)科技和醫(yī)療使用的 頻段，傳輸速率為 1Mbps 和 2Mbps 的無線設備和網(wǎng)絡發(fā)展的標準，并于 1997 年 7 月公布了該標準。 定義了使用直接序列擴頻調(diào)制技術，在 頻帶實現(xiàn)速率為 11Mbps 的無線傳輸。采用 OFDM 調(diào)制技術的 標準與 相比具有兩個明顯的優(yōu)點：提高了每個信道的最大傳輸速率 11~54Mbps、增加了非重疊的信道數(shù)。由于傳輸距離的減小，要覆蓋相同的范圍就需要更多的 接入點。與 相比 的優(yōu)點是以性能的降低為代價的。為 了使單信道的數(shù)據(jù)速率最高可以超過 100 Mbps，在 標準中引入的 MIMO（即多輸入 多輸出，或空間數(shù)據(jù)流）技術，利用物理上完全分離的最多 4 個發(fā)射和 4 個接收天線，對不同數(shù)據(jù)進行不同的調(diào)制 /解調(diào)，來達到傳輸較高的數(shù)據(jù)容量的目的。而真正可以使用的數(shù)據(jù)速率大概是 Gbps。 系列標準的目標之一就是后向兼容，對于 和 ad 來說主要考慮媒介控制層（ MAC）或數(shù)據(jù)鏈路層與之前的標準的兼容性，而不同的只能是物理層上的特性。不管怎樣，預計依照這些草案標準而設計的