【文章內(nèi)容簡介】 eaNetwork)是一種高速計算機通信網(wǎng)，也是全球個人通信的一個重要組成部分。無線局域網(wǎng)是在有線局域網(wǎng)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。近年來，有線局域網(wǎng)(如以太網(wǎng))的使用已非常普及，世界各國聯(lián)入局域網(wǎng)的微機數(shù)量巨大，大大提高了工作效率和生產(chǎn)效率。但有線局域網(wǎng)有其本質(zhì)的缺陷:網(wǎng)中的站不可移動，布線、改線不易，抗毀性差等。無線局域網(wǎng)采用無線方式傳輸，正好克服了有線局域網(wǎng)的本質(zhì)的不足，且無線局域網(wǎng)具有傳輸速率高(可一與有線局域網(wǎng)相比擬)、安全保密性好、抗干擾能力強、使用靈活等優(yōu)點。擴展頻譜技術(shù)具有很強的抗干擾性能，多址能力強、頻譜利用率高和安全保密性好也是擴頻技術(shù)固有的優(yōu)點，因而被廣泛地應(yīng)用于通信的各個領(lǐng)域，發(fā)展非常迅速。將擴頻技術(shù)用干無線局域網(wǎng)中，必將大大提高系統(tǒng)性能，滿足各種情況下對系統(tǒng)提出的要求。擴頻通信技術(shù)是一種信息傳輸方式，其信號所占有的頻帶寬度遠大于所傳信息必需的最小帶寬。頻帶的擴展是通過一個獨立的碼序列來完成，用編碼及調(diào)制的方法來實現(xiàn)的，與所傳信息數(shù)據(jù)無關(guān)。在接收端則用同樣的碼進行相關(guān)同步接收、主要是出于對無線通信安全性的考慮，于是，信息論中關(guān)于信息容量的仙農(nóng)(Shannon)公式為: C=WLog2(1十P/N)(11)式中: C—信道容量(用傳輸速率度量)，W—信號頻帶寬度，P—信號功率，N—白噪聲功率。式(11)說明，在給定的傳輸速率C不變的條件下，頻帶寬度W和信噪比P/N是可以互換的。即可通過增加頻帶寬度的方法，在較低的信噪比P/N(S/N)情況下，傳輸信息。擴展頻譜換取信噪比要求的降低，正是擴頻通信的重要特點，由此為擴頻通信的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。目前，擴頻通信技術(shù)的擴頻方式主要有:直接序列擴頻(DS)、跳頻(FH)、跳時(TH)、線性調(diào)頻(CHIRP)，此外，還有這些擴頻方式的各種組合方式，如FH/DS、TH/DS、FH/TH等。各種擴頻方式都有自己的特點和共性，在無線通信中不同程 度2．?dāng)U頻技術(shù)在無線局域網(wǎng)中的應(yīng)用無線局域網(wǎng)擴頻技術(shù)目前已有直接序列擴頻、跳頻、跳時三種基本方式。圖 21 直擴系統(tǒng)組成框圖如21所述，直接序列擴頻(Direct Sequence Spread Spectrum)是直接利用具有高碼率的擴頻碼序列，在發(fā)射端采用各種調(diào)制方式擴展信號的頻譜，而在接收端用相同的擴頻碼序列去進行解碼，把展寬的擴頻信號還原成原始的信息。它是一種數(shù)字調(diào)制方法，其原理如圖22所示，具體地說，就是將信源與一定的PN碼(偽噪聲碼)進行模二加。由信源輸出的信號a(t)是碼元持續(xù)時間為Ta的信息流，偽隨機碼產(chǎn)生器產(chǎn)生偽隨機碼c(t)，每一偽隨機碼寬度或切普(chip)寬度為Tc。將信息碼a(t)與偽隨機碼c(t)進行相乘或模二加，產(chǎn)生一速率與偽隨機碼速率相同的信頻序列d(t)，然后用信頻序列d(t)去調(diào)制載波，這樣就可以得到已擴頻調(diào)制的射頻信號s(t)，即s(t)=a(t)c(t)cos(w0t)。而直擴信號的接收一般采用相關(guān)接收，通過解擴和解調(diào)兩步進行。圖 22 直接序列擴頻原理圖跳頻擴頻技術(shù)(Frequency Hopping)是通過偽隨機碼的調(diào)制，使載波工作的 中心頻率不斷跳躍改變，而噪音和干擾信號的中心頻率卻不會改變。這樣，只要收、發(fā)信機之間按照固定的數(shù)字算法產(chǎn)生相同的偽隨機碼，就可以達到同步，排除噪音和其他干擾信號。跳頻技術(shù)用一定碼序列進行選擇的多頻率頻移鍵控，也就是用擴頻碼序列去進行頻移鍵控調(diào)制，使載波頻率不斷地跳變，所以稱為跳頻，圖43為跳頻系統(tǒng)的組成。發(fā)射端信息碼序列與擴頻碼序列組合以后按照不同的碼圖 23 跳頻擴頻系統(tǒng)(FH)原理圖字去控制頻率合成器，其輸出的頻率根據(jù)碼字的改變而改變，從而形成了頻率的跳變。從圖24我們可以看到橫軸為時間，縱軸為頻率。這個時間與頻率的平面叫做時頻域，它表明了什么時間采用什么頻率進行通信，時間不同頻率也不同。跳時是使發(fā)射信號在時間軸上跳變。先把時間軸分成許多時片。在一幀內(nèi)哪個時片發(fā)射信號由擴頻碼序列進行控制?？梢园烟鴷r理解為用一定碼序列進行選擇的多時片的時移鍵控。由于采用窄得很多的時片去發(fā)送信號，相對說來，信號圖 24 時頻域上的調(diào)頻序列 的頻譜也就展寬了。在發(fā)射端，輸入的數(shù)據(jù)先存儲起來，由擴頻碼發(fā)生器的擴頻碼序列去控制通斷開關(guān)，經(jīng)二相或四相調(diào)制后再經(jīng)射頻調(diào)制后發(fā)射。在接收端，4由射頻接收機輸出的中頻信號經(jīng)本地產(chǎn)生的與發(fā)射端相同的擴頻碼序列控制通斷開關(guān)，再經(jīng)二相或四相解調(diào)器，送到數(shù)據(jù)存儲器后再定時后輸出數(shù)據(jù)。只要收、發(fā)兩端在時間上嚴(yán)格同步進行，就能正確地恢復(fù)原始數(shù)據(jù)。Internet無線局域網(wǎng)擴頻技術(shù)的特點擴展頻譜技術(shù)具有抗干擾性強、信息保密性好、易于實現(xiàn)碼分多址和抗多徑干擾四個特點，下面主要論述它的抗干擾性。擴頻通信系統(tǒng)擴展的頻譜越寬，處理增益越高，抗干擾能力就越強。另外，由于接收端采用擴頻碼序列進行相關(guān)檢測，空中即使有同類信號進行干擾，如果不能檢測出有用信號的碼序列，干擾也起不了太大作用，因此抗干擾性能強是擴頻通信的最突出的優(yōu)點。擴頻本身具有一定的抗干擾能力，用“擴頻處理增益Gp”來表示，即Gp=W /F。其中，W是擴頻信號帶寬，F(xiàn)是信息帶寬。它表示了擴頻系統(tǒng)信噪比改善的程度，Gp越大，則抗干擾能力越強，其代價是帶寬的增加。受器件水平、捕獲同步和寬帶均衡等實際條件的限制，其帶寬不能無限制地增加。提高增益的方法有以下幾種:(1)混合擴頻系統(tǒng)。在直接序列擴頻的基礎(chǔ)上增加了載波頻率跳變的功能組成直擴/跳頻(DS/FH)混合擴頻技術(shù)，綜合了DS和FH兩種擴頻方式的優(yōu)點，能更有效地對抗干擾。由于DS/FH系統(tǒng)的處理增益是兩種處理增益(dB)之和，可以采用相對簡單的技術(shù)實現(xiàn)高的處理增益。通過理論分析和仿真研究表明，在干擾和噪聲低于直擴信號的噪聲容限時，混合系統(tǒng)的誤碼性能優(yōu)于純跳頻系統(tǒng)。在干擾和噪聲高于直擴的噪聲容限時，純跳頻系統(tǒng)的誤碼性能優(yōu)于混合系統(tǒng)。(2)高效擴頻技術(shù)。即利用編碼擴頻理論和正交多載波理論，實現(xiàn)高效擴頻。高效編碼擴頻是一種(N，k)編碼的直序擴頻，把k位信息碼由長為N的偽隨機碼來代替。k位信息碼有2k個狀態(tài)，則需2k條長為N的偽隨機碼來代表k位信息碼的2k個狀態(tài)，其擴頻帶寬為傳輸數(shù)據(jù)速率的N/k倍。由于擴頻信號在很寬的頻帶上被擴展了，單位頻帶內(nèi)的功率就很小，即信號的功率譜密度很低，所以應(yīng)用擴頻碼序列擴展頻譜的直接序列擴頻系統(tǒng)，可在信道噪聲和熱噪聲的背景下，在很低的信號功率譜密度上進行通信。信號被湮沒在噪聲里，很不容易被發(fā)現(xiàn)，想進一步檢測出信號的參數(shù)就更加困難了。由于擴頻通信中存在擴頻碼序列的擴頻調(diào)制，可充分利用各種不同碼型擴頻序列之間優(yōu)良的自相關(guān)特性和互相關(guān)特性，在接收端利用相關(guān)檢測技術(shù)進行解擴，則在分配給不同用戶不同碼型的情況下，系統(tǒng)可以區(qū)分不同用戶的信號，這樣在同一頻帶上許多用戶可以同時通話而互不干擾。在無線電通信的各個頻段，短波、超短波、微波和光波中存在大量的多徑干擾。一般方法是采用分集接收技術(shù)，或設(shè)法把不同路徑的不同延遲信號在接收端從時間上對齊相加，合并成較強的有用信號，這兩種基本方法在擴頻通信中都是很容易實現(xiàn)的。本文就無線局域網(wǎng)和擴頻技術(shù)進行了基本的介紹，重點介紹了用于無線局域網(wǎng)的擴頻通信技術(shù)，并給出了無線局域網(wǎng)中擴頻通信技術(shù)中幾種實現(xiàn)方式的特點和其中的不足，就擴頻技術(shù)在無線局域網(wǎng)中的應(yīng)用進行了詳細的討論，總結(jié)了用于無線局域網(wǎng)的擴頻通信技術(shù)的的常見幾種方法并簡要分析了各自的優(yōu)缺點和應(yīng)用的場合?；跀U頻技術(shù)抗干擾性強、信息保密性好、易于實現(xiàn)碼分多址和抗多徑干擾四個特點，探討了擴頻技術(shù)在無線局域網(wǎng)中應(yīng)用的可行性。目前，無限局域網(wǎng)的發(fā)展方興未艾，組網(wǎng)技術(shù)也有多種。對于無限局域網(wǎng)來說，抗干擾性和保密性的好壞應(yīng)該是最主要衡量指標(biāo)。擴頻通信抗干擾性和保密性好的特點使其在無線局域網(wǎng)中的應(yīng)用前景十分廣闊。由于時間所限，本文對無線局域網(wǎng)的擴頻通信技術(shù)的研究沒有做更深入的探討，同時對系統(tǒng)設(shè)計沒能進行仿真設(shè)計。這些不足需要在以后的研究工作中完善。參考文獻[l]IEEE Std Physical layer in the 5GHZband，1999.[2]陳雁，2003 [3]夏俊杰，2003 [4]，2003.[5]，2003 [6][M].北京:國防工業(yè)出版社，1995.第四篇：無線局域網(wǎng)論文局域網(wǎng)無線在這個“網(wǎng)絡(luò)就是計算機”的時代，伴隨著有線網(wǎng)絡(luò)的廣泛應(yīng)用，以快捷高效，組網(wǎng)靈活為優(yōu)勢的無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)也在飛速發(fā)展。無線局域網(wǎng)是計算機網(wǎng)絡(luò)與無線通信技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。從專業(yè)角度講，無線局域網(wǎng)利用了無線多址信道的一種有效方法來支持計算機之間的通信，并為通信的移動化、個性化和多媒體應(yīng)用提供了可能。通俗地說，無線局域網(wǎng)（Wireless localarea network，WLAN）就是在不采用傳統(tǒng)纜線的同時，提供以太網(wǎng)或者令牌網(wǎng)絡(luò)的功能。通常計算機組網(wǎng)的傳輸媒介主要依賴銅纜或光纜，構(gòu)成有線局域網(wǎng)。但有線網(wǎng)絡(luò)在某些場合要受到布線的限制：布線、改線工程量大；線路容易損壞；網(wǎng)中的各節(jié)點不可移動。特別是當(dāng)要把相離較遠的節(jié)點連接起來時，敷設(shè)專用通信線路的布線施工難度大、費用高、耗時長,對正在迅速擴大的聯(lián)網(wǎng)需求形成了嚴(yán)重的瓶頸阻塞。無線局域網(wǎng)就是解決有線網(wǎng)絡(luò)以上問題而出現(xiàn)的。無線局域網(wǎng)的歷史說到無線網(wǎng)絡(luò)的歷史起源，可能比各位想像的還要早。無線網(wǎng)絡(luò)的初步應(yīng)用，可以追溯到五十年前的第二次世界大戰(zhàn)期間，當(dāng)時美國陸軍采用無線電信號做資料的傳輸。他們研發(fā)出了一套無線電傳輸科技，并且采用相當(dāng)高強度的加密技術(shù)。當(dāng)初美軍和盟軍都廣泛使用這項技術(shù)。這項技術(shù)讓許多學(xué)者得到了靈感，在1971年時，夏威夷大學(xué)（University of Hawaii）的研究員創(chuàng)造了第一個基于封包式技術(shù)的無線電通訊網(wǎng)絡(luò)，這被稱作ALOHNET的網(wǎng)絡(luò)，可以算是相當(dāng)早期的無線局域網(wǎng)絡(luò)（WLAN）。這最早的WLAN包括了7臺計算機，它們采用雙向星型拓撲（bidirectional star topology）,橫跨四座夏威夷的島嶼，中心計算機放置在瓦胡島（Oahu Island）上。從這時開始，無線網(wǎng)絡(luò)可說是正式誕生了。雖然目前幾乎所有的局域網(wǎng)絡(luò)（LAN）都仍舊是有線的架構(gòu)，不過近年來無線網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用卻日漸增加，主要應(yīng)用在學(xué)術(shù)界（像是大學(xué)校園）、醫(yī)療界、制造業(yè)和倉儲業(yè)等，而且相關(guān)的技術(shù)也一直在進步，對企業(yè)而言要轉(zhuǎn)換到無線網(wǎng)絡(luò)也更加容易、更加便宜了。無線局域網(wǎng)的技術(shù)特點無線局域網(wǎng)利用電磁波在空氣中發(fā)送和接受數(shù)據(jù)，而無需線纜介質(zhì)。無線局域網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸速率現(xiàn)在已經(jīng)能夠達到11Mbps，傳輸距離可遠至20km以上。它是對有線聯(lián)網(wǎng)方式的一種補充和擴展，使網(wǎng)上的計算機具有可移動性，能快速方便地解決使用有線方式不易實現(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)聯(lián)通問題。與有線網(wǎng)絡(luò)相比，無線局域網(wǎng)具有以下優(yōu)點：安裝便捷一般在網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中，施工周期最長、對周邊環(huán)境影響最大的，就是網(wǎng)絡(luò)布線施工工程。在施工過程中，往往需要破墻掘地、穿線架管。而無線局域網(wǎng)最大的優(yōu)勢就是免去或減少了網(wǎng)絡(luò)布線的工作量，一般只要安裝一個或多個接入點AP(Access Point)設(shè)備，就可建立覆蓋整個建筑或地區(qū)的局域網(wǎng)絡(luò)。使用靈活在有線網(wǎng)絡(luò)中，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的安放位置受網(wǎng)絡(luò)信息點位置的限制。而一旦無線局域網(wǎng)建成后，在無線網(wǎng)的信號覆蓋區(qū)域內(nèi)任何一個位置都可以接入網(wǎng)絡(luò)。經(jīng)濟節(jié)約由于有線網(wǎng)絡(luò)缺少靈活性，這就要求網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃者盡可能地考慮未來發(fā)展的需要，這就往往導(dǎo)致預(yù)設(shè)大量利用率較低的信息點。而一旦網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展超出了設(shè)計規(guī)劃，又要花費較多費用進行網(wǎng)絡(luò)改造,而無線局域網(wǎng)可以避免或減少以上情況的發(fā)生。易于擴展無線局域網(wǎng)有多種配置方式，能夠根據(jù)需要靈活選擇。這樣，無線局域網(wǎng)就能勝任從只有幾個用戶的小型局域網(wǎng)到上千用戶的大型網(wǎng)絡(luò)，并且能夠提供像“漫游(Roaming)”等有線網(wǎng)絡(luò)無法提供的特性。由于無線局域網(wǎng)具有多方面的優(yōu)點，所以發(fā)展十分迅速。在最近幾年里，無線局域網(wǎng)已經(jīng)在醫(yī)院、商店、工廠和學(xué)校等不適合網(wǎng)絡(luò)布線的場合得到了廣泛應(yīng)用。2．無線局域網(wǎng)的相關(guān)技術(shù)1).IEEE IEEE 。IEEE ，這一波段被全球無線電法規(guī)實體定義為擴頻使用波段。1999年8月，包括用一個基于SNMP的MIB來取代原來基于OSI協(xié)議的MIB。另外還增加了兩項內(nèi)容，它擴充了標(biāo)準(zhǔn)的物理層，頻帶為5GHz，采用QFSK調(diào)制方式，傳輸速率為6Mb/s－54Mb/s。它采用正交頻分復(fù)用（OFDM）的獨特擴頻技術(shù)，可提供25Mbps的無線ATM接口和10Mbps的以太網(wǎng)無線幀結(jié)構(gòu)接口，并支持語音、數(shù)據(jù)、圖像業(yè)務(wù)。這樣的速率完全能滿足室內(nèi)、室外的各種應(yīng)用場合。但是，采用該標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品目前還沒有進入市場。，采用直接序列擴頻（DSSS）技術(shù)和補償編碼鍵控(CCK)調(diào)制方式。該標(biāo)準(zhǔn)可提供11Mb/s的數(shù)據(jù)速率，還能夠根據(jù)情況的變化，在11 Mbps、 Mbps、2 Mbps、1 Mbps的不同速率之間自動切換。它從根本上改變無線局域網(wǎng)設(shè)計和應(yīng)用現(xiàn)狀，擴大了無線局域網(wǎng)的應(yīng)用領(lǐng)域，現(xiàn)在。2).無線局域網(wǎng)的相關(guān)概念在一個典型的無線局域網(wǎng)環(huán)境中，有一些進行數(shù)據(jù)發(fā)送和接收的設(shè)備，稱為接入點(AP)。通常，一個AP能夠在幾十至上百米的范圍內(nèi)連接多個無線用戶。在同時具有有線和無線網(wǎng)絡(luò)的情況下，AP可以通過標(biāo)準(zhǔn)的Ethernet電纜與傳統(tǒng)的有線網(wǎng)絡(luò)相聯(lián)，作為無線網(wǎng)絡(luò)和有線網(wǎng)絡(luò)的連接點。無線局域網(wǎng)的終端用戶可通過無線網(wǎng)卡等訪問網(wǎng)絡(luò)。無線局域網(wǎng)在室外主要有以下幾種結(jié)構(gòu)：點對點型、點對多點型、多點對點型和混合型。● 點對點型該類型常用于固定的要聯(lián)網(wǎng)的兩個位置之間，是無線聯(lián)網(wǎng)的常用方式，使用這種聯(lián)網(wǎng)方式建成的網(wǎng)絡(luò)，優(yōu)點是傳輸距離遠，傳輸速率高，受外界環(huán)境影響較小?！?點對多點型該類型常用于有一個中心點，多個遠端點的情況下。其最大優(yōu)點是組建網(wǎng)絡(luò)成本低、維護簡單；其次，由于中心使用了全向天線，設(shè)備調(diào)試相對容易。該種網(wǎng)絡(luò)的缺點也是因為使用了全向天線，波束的全向擴散使得功率大大衰減，網(wǎng)絡(luò)傳輸速率低，對于較遠距離的遠端點，網(wǎng)絡(luò)的可靠性不能得到保證。● 混