【文章內(nèi)容簡介】 一問題。在 網(wǎng)中，所有節(jié)點應在 AP 接收范圍內(nèi)，但有可能無法相互識別，這時采用 RTSCTS 機制能明顯減少沖突。 正是采用這類機制實現(xiàn)與 間的互操作。運用 RTS/CTS 機制， AP 能對傳統(tǒng)無線設備進行監(jiān)控，如果沒有發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng) 設備，則舍棄 RTS/CTS信號，吞吐率隨之提高。 遠距離地域覆蓋 。如上所述， OFDM 波形技術(shù)特別適合于室內(nèi) WLAN 應用。 9 從物理學角度來說，傳輸距離跟波長是成正比的，因而采用工作于 頻段（波長較長）的 OFDM 技術(shù)，傳輸距離比工作于 5GHz（波長較短）頻段的類似系統(tǒng)要遠。當然這是在自由空間的情形，在應用于室內(nèi)如家庭或辦公室時，情況會略有不同，但低頻率仍有傳輸距離優(yōu)勢。從無線頻率傳輸角度看，可將任何物體量化為具備特定波長。但在多數(shù)室內(nèi) WLAN 應用系統(tǒng)中，大部分無線信號得穿透墻壁，并繞過家具或其它障礙物。 主要是結(jié)合物理層和 MAC 層的優(yōu)化來充分提高 WLAN 技術(shù)的吞吐。主要的物理層技術(shù)涉及了 MIMO、 MIMOOFDM、 40MHz、 Short GI 等技術(shù) ,從而將物理層吞吐提高到 600Mbps。如果僅僅提高物理層的速率，而沒有對空口訪問等 MAC協(xié)議層的優(yōu)化， 的物理層優(yōu)化將無從發(fā)揮。就好比即使建了很寬的馬路，但是車流的調(diào)度管理如果跟不上，仍然會出現(xiàn)擁堵和低效。所以 對 MAC采用了 Block 確認、幀聚合等技術(shù)，大大提高 MAC 層的效率。 對用戶應用 的另一個重要收益是無線覆蓋的改善。由于采用了多天線技術(shù)，無線信號 (對應同一條空間流 )將通過多條路徑從發(fā)射端到接收端，從而提供了分集效應。在接收端采用一定方法對多個天線收到信號進行處理，就可以明顯改善接收端的 SNR，即使在接受端較遠時，也能獲得較好的信號質(zhì)量，從而間接提高了信號的覆蓋范圍。其典型的技術(shù)包括了 MRC 等。除了吞吐和覆蓋的改善， 11n 技術(shù)還有一個重要的功能就是要兼容傳統(tǒng)的 a/b/g，以保護用戶已有的投資。 的關(guān)鍵技術(shù)： (1).MIMO： MIMO 是 物理層的核 心，指的是一個系統(tǒng)采用多個天線進行無線信號的收發(fā)。它是當今無線最熱門的技術(shù)，無論是 3G、 IEEE WIMAX，還是 ，都把 MIMO 列入射頻的關(guān)鍵技術(shù)。 10 圖 1 MIMO 架構(gòu) 通過多條通道，并發(fā)傳遞多條空間流，可以成倍提高系統(tǒng)吞吐。通過多條通道，無線信號通過多條路徑從發(fā)射端到達接收端多個接 收天線。由于經(jīng)過多條路徑傳播，每條路徑一般不會同時衰減嚴重，采用某種算法把這些多個信號進行綜合計算，可以改善接收端的 SNR。需要注意的是，這里是同一條流在多個路徑上傳遞了多份，并不能夠提高吞吐。在 MRC 部分將有更多說明。 (2)． SDM： 當基于 MIMO 同時傳遞多條獨立空間流 (spatial streams)，如下圖中的空間流 X1,X2，時，將成倍地提高系統(tǒng)的吞吐 。 圖 2 通過 MIMO傳遞多條空間流 MIMO 系統(tǒng)支持空間流的數(shù)量取決于發(fā)送天線和接收天線的最小值。如發(fā)送天線數(shù)量為 3,而接收天線數(shù)量為 2，則支持的空間流為 2。 MIMO/SDM 系統(tǒng)一般用“發(fā)射天線數(shù)量接收天線數(shù)量”表示。如上圖為 2*2 MIMO/SDM 系統(tǒng)。顯然，增加天線可以提高 MIMO 支持的空間流數(shù)。但是綜合成本、實效等多方面因素，目前業(yè)界的 WLAN AP 都普遍采用 3 3 的模式。 MIMO/SDM 是在發(fā)射端和接收端之間，通過存在的多條路徑 (通道 )來同時傳播多 條流。有意思的事情出現(xiàn)了：一直以來，無線技術(shù) (如 OFMD)總是企圖克服多徑效應的影響，而 MIMO 恰恰是在利用多徑來傳輸數(shù)據(jù) 11 圖 3 MIMO利用多徑傳輸數(shù)據(jù) (3)． MIMOOFDM： 在室內(nèi)等典型應用環(huán)境下，由于多徑效應的影響，信號在接收側(cè)很容易發(fā)生 (ISI)，從而導致高誤碼率。 OFDM 調(diào)制技術(shù)是將一個物理信道劃分為多個子載體 (subcarrier),將高速率的數(shù)據(jù)流調(diào)制成多個較低速率的子數(shù)據(jù)流，通過這些子載體進行通訊，從而減少 ISI 機會，提高物理層吞吐。 OFDM 在 ，到了 時代，它將 MIMO 支持的子載體從 52 個提高到 56 個。需要注意的是，無論 ，還是 ，它們都使用了 4個子載體作為 pilot子載體，而這些子載體并不用于數(shù)據(jù)的傳遞。所以 MIMO 將物理速率從傳統(tǒng)的 54Mbps 提高到了 Mbps(即54*52/48)。 (4). FEC (Forward Error Correction) ： 按照無線通信的基本原理，為了使信息適合在無線信道這樣不可靠的媒介中傳遞，發(fā)射端將把信息進行編碼并攜帶冗余信息，以提高系統(tǒng)的 糾錯能力，使接收端能夠恢復原始信息。 所采用的 QAM64的編碼機制可以將編碼率 (有效信息和整個編碼的比率 )從 3/4 提高到 5/6。所以，對于一條空間流，在 MIMOOFDM 基礎之上，物理速率從 提高到了 65Mbps(即 乘 5/6 除以 3/4)。 (5). Short Guard Interval (GI) ： 由于多徑效應的影響，信息符號(Information Symbol)將通過多條路徑傳遞，可能會發(fā)生彼此碰撞，導致 ISI干擾。為此， ，必須 保證在信息符號之間存在 800 ns 的時間間隔，這個間隔被稱為 Guard Interval (GI)。 仍然使用缺省使用 800 ns GI。當多徑效應不是很嚴重時，用戶可以將該間隔配置為400，對于一條空間流，可以將吞吐提高近 10%，即從 65Mbps 提高到 Mbps。對于多徑效應較明顯的環(huán)境，不建議使用 Short Guard Interval (GI)。 (6). 40MHz 綁定 技術(shù)： 這個技術(shù)最為直觀：對于無線技術(shù)，提高所用頻譜 12 的寬度，可以最為直接地提高吞吐。就好比是馬路變寬了，車輛的通行能力自然提高。傳統(tǒng) ，而 支持將相鄰兩個頻寬綁定為 40MHz 來使用，所以可以最直接地提高吞吐。 需要注意的是：對于一條空間流，并不是僅僅將吞吐從 Mbps 提高到(即 2 )Mbps。對于 20MHz 頻寬，為了減少相鄰信道的干擾，在其兩側(cè)預留了一小部分的帶寬邊界。而通過 40MHz 綁定技術(shù)，這些預留的帶寬也可以用來通訊，可以將 子載體從 104(52 2)提高到 108。按照 *2*108/104 進行計算，所得到的吞吐能力達到了 150Mbps。 (7). MCS (Modulation Coding Scheme)： 在 ，配置 AP工作的速率非常簡單，只要指定特定 radio 類型 ()所使用的速率集，速率范圍從 1Mbps 到 54Mbps,一共有 12 種可能的物理速率。 到了 時代，由于物理速率依賴于調(diào)制方法、編碼率、空間流數(shù)量、是否 40MHz 綁定等多個因素。這些影響吞吐的因素組合在 一起，將產(chǎn)生非常多的物理速率供選擇使用。比如基于 Short GI,40MHz 綁定等技術(shù)，在 4 條空間流的條件下，物理速率可以達到 600Mbps(即 4*150)。為此， 提出了 MCS 的概念。 MCS 可以理解為這些影響速率因素的完整組合，每種組合用整數(shù)來唯一標示。對于 AP， MCS 普遍支持的范圍為 015。 (8). MRC (MaximalRatio Combining)： MRC 和吞吐提高沒有任何關(guān)系，它的目的是改善接收端的信號質(zhì)量?；驹硎牵簩τ趤碜园l(fā)射端的同一個信號，由于在接收端使用多天線接收， 那么這個信號將經(jīng)過多條路徑 (多個天線 )被接收端所接收。多個路徑質(zhì)量同時差的幾率非常小，一般地，總有一條路徑的信號較好。那么在接收端可以使用某種算法，對這些各接收路徑上的信號進行加權(quán)匯總(顯然，信號最好的路徑分配最高的權(quán)重 )，實現(xiàn)接收端的信號改善。當多條路徑上信號都不太好時，仍然通過 MRC 技術(shù)獲得較好的接收信號。 3G即第三代移動通信技術(shù)。 3G 技術(shù)簡介 國際電信聯(lián)盟 (ITU)在 2021 年 5 月確定 WCDMA、 CDMA2021 和 TDSCDMA 三 13 大主流無線接口標準，寫入 3G 技術(shù)指導性 文件《 2021 年國際移動通訊計劃》 (簡稱 IMT2021)。 為了提供 3G 服務，無線網(wǎng)絡必須能夠支持不同的數(shù)據(jù)傳輸速度，也就是說在室內(nèi)、室外和行車的環(huán)境中能夠分別支持至少 2Mbps(兆字節(jié)／每秒 )、384kbps(千字節(jié)／每秒 )以及 144kbps 的傳輸速度 3G 標準組織主要由 3GPP、 3GPP2 組成，以 CDMA 碼分多址技術(shù)為核心。其中TDSCDMA、 WCDMA 由 3GPP 負責具體標準化工作；而 CDMA2021 由 3GPP2 負責具體標準化工作 主流技術(shù) CDMA2021 CDMA2021是 由 IS95A/B標準演進而來的第三代移動通信標準，由 3GPP2負責具體標準化工作。目前 CDMA2021 有由 3GPP2 制定的 Release 0、 A、 B、 C和 D 五個支持 CDMA2021 1X 及其增強型技術(shù)的版本，以及由 EIA/TIA 發(fā)布的支持CDMA2021 1X EVDO 的 IS856 和 IS856A 標準。 CDMA2021 1x EVDO 定位于 Inter 的無線延伸，能以較少的網(wǎng)絡和頻譜資源（在 標準載波中）支持平均速率為： (1)靜止或慢速移動： （無分集）和 （分集接收） (2)中高速移動： 700Kbps（無分集）和 （分集接收） (3)其峰值速率可達 ，而且在 IS856 版本 A 中可支持高達 的峰值速率。 主流技術(shù) WCDMA WCDMA 是一種由 3GPP 具體制定的，基于 GSM MAP 核心網(wǎng)， UTRAN（ UMTS 陸地無線接入網(wǎng)）為無線接口的第三代移動通信系統(tǒng)。目前 WCDMA 有 Release 9Release Release Release 6 等版本。 WCDMA[2]（寬帶碼分多址）是一個 ITU(國際電信聯(lián)盟 )標準，它是從碼分多址（ CDMA）演變來的，從官方看被認為是 IMT2021 的直接擴展，與現(xiàn)在市場上通常提供的技術(shù)相比，它能夠為移動和手提無線設備提供更高的數(shù)據(jù) 速率 。 WCDMA 14 采用直接序列擴頻碼分多址（ DSCDMA）、頻分雙工（ FDD）方式，碼片速率為，載波 帶寬 為 Release 99/ Release 4 版本，可在 5MHz 的帶寬內(nèi)，提供最高 384kbps 的用戶 數(shù)據(jù)傳輸 速率。 WCDMA 能夠支持移動 /手提設備之間的 語音 、圖象、數(shù)據(jù)以及視頻通信，速率可達 2Mb/s（對于局域網(wǎng)而言）或者 384Kb/s（對于寬帶網(wǎng)而言）。輸入信號先被數(shù)字化，然后在一個較寬的頻譜范圍內(nèi)以編碼的擴頻模式進行傳輸。 窄帶 CDMA 使用的是 200KHz 寬度的載頻，而WCDMA 使用的則是一個 5MHz 寬度的載頻。 主流技術(shù) TDSCDMA TDSCDMA 為 TDD 模式，在應用范圍內(nèi)有其自身的特點：一是終端的移動速度受現(xiàn)有 DSP 運算速度的限制只能做到 240km/h；二是基站覆蓋半徑在 15km 以內(nèi)時頻譜利用率和系統(tǒng)容量可達最佳，在用戶容量不是很大的區(qū)域，基站最大覆蓋可達 30－ 4km。 TDSCDMA 的無線傳輸方案綜合了 FDMA， TDMA 和 CDMA 等基本傳輸方法。 智能天線憑借其定向性降低了小區(qū)間頻率復用所產(chǎn)生的干擾，并通過更高的頻率復用率來提供更高的話務量?；诟叨鹊臉I(yè)務靈活性， TDSCDMA 無線網(wǎng)絡可以通過無線網(wǎng)絡控制器（ RNC）連接到交換網(wǎng)絡，如同三代移動通信中對電路和包交換業(yè)務所定義的那樣。在最終的版本里，計劃讓 TDSCDMA 無線網(wǎng)絡與INTERNET 直接相連。 TDSCDMA 所呈現(xiàn)的先進的移動無線系統(tǒng)是針對所有無線環(huán)境下對稱和非對稱的 3G 業(yè)務所設計的，它運行在不成對的射頻頻譜上。 TDSCDMA 傳輸方向的時域自適應資源分配可取得獨立于對稱業(yè)務負載關(guān)系的 頻譜分配的最佳利用率。因此， TDSCDMA 通過最佳自適應資源的分配和最佳頻譜效率，可支持速率從 8kbps到 2Mbps 的語音、互聯(lián)網(wǎng)等所有的 3G 業(yè)務。 LTE(Long Term Evolution,長期演進 )項目 LTE 是英文 Long Term Evolution 的縮寫。 LTE 也被通俗的稱為 ，具有100Mbps 的數(shù)據(jù)下載能力，被視作從 3G 向 4G 演進的主流技術(shù)。 15 LTE(Long Term Evolution,長期演進 )項目是 3G 的演進，始于 2021 年 3GPP的多倫多會議。 LTE 并非人們普遍 誤解的 4G 技術(shù)，而是 3G 與 4G 技術(shù)之間的一個過渡，是 的全球標準 ,它改進并增強了 3G 的空中接入技術(shù)，采用 OFDM和 MIMO 作為其無線網(wǎng)絡演進的唯一標準。在 20MHz 頻譜帶寬下能夠提供下行326Mbit/s 與上行 86Mbit/s 的峰值速率。改善了小區(qū)邊緣用戶的性能，提高小區(qū)容量和降低系統(tǒng)延遲。 LTE 的主要技術(shù)