WLAN的最新標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)及應(yīng)用

 無線局域網(wǎng)可當(dāng)作有線局域網(wǎng)的擴展來使用，也可獨立作為有線局域網(wǎng)的替代設(shè)施。因此，未來的無線局域網(wǎng)，需要具備更高的傳輸速度，提供更加便捷的組網(wǎng)技術(shù)，能夠應(yīng)用于更加復(fù)雜的環(huán)境信道下，且系統(tǒng)性能高效穩(wěn)定。

　　從WLAN標(biāo)準(zhǔn)的最新進展，以及WLAN的最新技術(shù)來看，WLAN未來將為校園、家庭、酒店及各大企事業(yè)單位提供高速的無線接入能力，以滿足各類用戶對語音、圖片乃至于多媒體通信的需求。

WLAN標(biāo)準(zhǔn)的最新進展

　　WLAN標(biāo)準(zhǔn)的開發(fā)主要有兩大組織機構(gòu)。一個是IEEE的802.11工作組，一個是歐洲ETSI的RES10工作組。

　　第一個802.11標(biāo)準(zhǔn)是1997年完成的，它通過在ISM頻段內(nèi)使用擴頻調(diào)制技術(shù)，提供高達2Mbit/s的數(shù)據(jù)傳輸速率。1999年9月，IEEE標(biāo)準(zhǔn)委員會又通過了兩項對最初標(biāo)準(zhǔn)的附錄。第一個標(biāo)準(zhǔn)802.11b，擴展了已存的2.4GHz物理層性能，使它的數(shù)據(jù)傳送速率可以達到11Mbit/s。第二個標(biāo)準(zhǔn)802.11a，致力于在5GHz頻段內(nèi)的物理層中提供新的、更高的數(shù)據(jù)傳送速率（20～54Mbit/s）。

　　另外一個WLAN標(biāo)準(zhǔn)—HIPERLAN（High Performance European Radio LAN，高性能歐洲無線LAN），是由ETSI（European Telecommunications Standards Institute，歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會）的RES10小組開發(fā)的，是高速WLAN的泛歐標(biāo)準(zhǔn)。

　　標(biāo)準(zhǔn)HIPERLAN與802.11相似，覆蓋了物理和MAC層，通過在5GHz波段內(nèi)使用傳統(tǒng)的無線調(diào)制技術(shù)，提供2～25Mbit/s的數(shù)據(jù)傳輸速率。

WLAN的最新技術(shù)

　　目前，基于WLAN的先進關(guān)鍵技術(shù)主要有：OFDM、MIMO以及這兩項技術(shù)的融和。

◆OFDM（正交頻分復(fù)用）技術(shù)

　　新一代WLAN技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)均采用了OFDM技術(shù)。較傳統(tǒng)的WLAN技術(shù)， OFDM具有更高的頻譜利用率，以及良好的抗多徑干擾能力。它不僅增加了系統(tǒng)容量，更重要的是它能更好地滿足多媒體通信要求。

　　OFDM技術(shù)實際上是MCM（Multi-Carrier Modulation，多載波調(diào)制）的一種。其主要思想是：將信道分成若干正交子信道，然后將高速數(shù)據(jù)信號，轉(zhuǎn)換成并行的低速子數(shù)據(jù)流，并調(diào)制到每個子信道上進行傳輸。

　　在接收端采用相關(guān)技術(shù)，分開正交信號，可以減少子信道之間的相互干擾（ICI）。在每個子信道上，由于信號帶寬小于信道的相關(guān)帶寬，從而消除了符號間的干擾。而且由于每個子信道的帶寬僅僅是原信道帶寬的一小部分，信道均衡變得相對容易。

　　OFDM允許各載波間頻率互相混疊，并采用了基于載波頻率正交的FFT調(diào)制。由于在各個載波的中心頻點處，沒有其它載波的頻譜分量，所以能夠?qū)崿F(xiàn)各個載波的正交。

　　盡管還是頻分復(fù)用，但OFDM不再通過很多帶通濾波器來實現(xiàn)，而是直接在基帶處理，這也是OFDM有別于其它系統(tǒng)的優(yōu)點之一。OFDM的接收機實際上是一組解調(diào)器，它將不同載波搬移至零頻，然后在一個碼元周期內(nèi)積分。其它載波由于與所積分的信號正交，因此不會對這個積分結(jié)果產(chǎn)生影響。

　　OFDM的高數(shù)據(jù)速率與子載波的數(shù)量有關(guān)，增加子載波數(shù)目，能夠提高數(shù)據(jù)的傳送速率。OFDM每個頻帶的調(diào)制方法可以不同，這增加了系統(tǒng)的靈活性。OFDM適用于多用戶的高靈活度、高利用率的通信系統(tǒng)。

　　同其它的通信方法一樣，OFDM的應(yīng)用也有缺陷。首先，多載波的使用使得這種通信技術(shù)，相對于單一載波系統(tǒng)來說，對載頻的偏移和抽樣時鐘的失配變得更加敏感。其次，OFDM在相對較高的5GHz頻帶，在FCC功率限制下使用時，其覆蓋范圍會受到限制。

◆MIMO（多入多出）技術(shù)

　　MIMO（Multiple-Input Multiple-Output，多入多出）是指在發(fā)射端和接收端，分別使用多個發(fā)射天線和接收天線。傳統(tǒng)的通信系統(tǒng)是單進單出SISO（Single-Input Single-Output）系統(tǒng)，基于發(fā)射分集和接收分集的多進單出MISO（Multiple-Input Single-Output）方式、單進多出SIMO（Single-Input Multiple-Output）方式也是MIMO的一部分。

　　利用MIMO技術(shù)可以提高信道的容量，同時也可以提高信道的可靠性，降低誤碼率。

　　目前，MIMO技術(shù)領(lǐng)域，另一個研究熱點就是空時編碼。常見的空時碼有空時塊碼、空時格碼。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。

　　MIMO天線陣列，是一種開環(huán)的MIMO技術(shù)，M個發(fā)送天線，使用編碼重用技術(shù)，將同樣碼集的每個碼重復(fù)使用M次,每個碼用來調(diào)制不同的數(shù)據(jù)子流，這樣在不增加碼資源的基礎(chǔ)上，提高了原始數(shù)據(jù)的傳輸速率。

　　為了分辨M個數(shù)據(jù)子流，在接收端，需要使用多天線和空間信號處理。MIMO是一種能使HSDPA增加容量、提高峰值速率的技術(shù)，但受限于物理信道模型，會增加射頻的復(fù)雜性，是HSDPA進一步發(fā)展的技術(shù)。

　　MIMO解調(diào)解擴接收機主要分2個部分，一是空時RAKE接收機，主要功能是分離不同的擴頻碼擴頻的信號，合并多徑信號；二是VBLAST，即對垂直空時碼進行譯碼,分離出不同天線發(fā)送的空間疊加信號。

　　為充分利用MIMO信道的容量，人們提出了不同的空時處理方案。貝爾實驗室的Foschini等人，提出了一種分層空時結(jié)構(gòu)(BLAST：Bell Laboratories Layered Space-Time)，它將信源數(shù)據(jù)分成幾個子數(shù)據(jù)流，獨立進行編碼/調(diào)制。AT&T的Tarokh等人在發(fā)射延遲分集的基礎(chǔ)上，正式提出了基于發(fā)射分集的空時編碼。同時，Alamouti提出了一種簡單的發(fā)送分集方案，Tarokh等把它進一步推廣，提出了空時分組編碼。由于它具有很低的譯碼復(fù)雜度，因而，可以盡早應(yīng)用于WLAN中。

◆MIMO+OFDM技術(shù)

　　MIMO+OFDM技術(shù)通過在OFDM傳輸系統(tǒng)中，采用陣列天線實現(xiàn)空間分集，以提高信號質(zhì)量，是OFDM與MIMO相結(jié)合而產(chǎn)生的一種新技術(shù)。它采用了時間、頻率和空間三種分集技術(shù)，使無線系統(tǒng)對噪聲、干擾、多徑的容限大大增加。

圖1、圖2分別為MIMO和OFDM系統(tǒng)的發(fā)送、接收方案框圖。

　　從圖中可以看出，MIMO+OFDM系統(tǒng)，有Nt個發(fā)送天線和Nr個接收天線，提供多個空間信道，不會全部同時遭受到衰落的影響。

　　MIMO和OFDM 技術(shù)在各自的領(lǐng)域，都發(fā)揮了巨大的作用，將二者相結(jié)合并應(yīng)用到下一代無線局域網(wǎng)中，正在成為無線通信的一個研究熱點。

WLAN的應(yīng)用

　　作為有線網(wǎng)絡(luò)無線部分的延伸，WLAN廣泛應(yīng)用在各個領(lǐng)域中，比如醫(yī)院、大學(xué)、酒店、機場、培訓(xùn)中心等。

　　無線局域網(wǎng)應(yīng)用在醫(yī)院中，醫(yī)生和護士可以迅速獲得病人的相關(guān)病歷報告。而且，醫(yī)院環(huán)境中的無線局域網(wǎng)，在藥品的分發(fā)方面也具有優(yōu)勢。

　　在大學(xué)環(huán)境中，無線局域網(wǎng)能夠經(jīng)濟靈活地對特殊活動進行技術(shù)支持。

　　酒店通過無線局域網(wǎng)，在公共場合或會議室，提供因特網(wǎng)接入服務(wù)。

　　另一個經(jīng)常用作因特網(wǎng)接口的地點是機場。世界各地的大型機場都有航空公司和私人機構(gòu)提供因特網(wǎng)接入。

　　公司培訓(xùn)是一項耗資巨大的工程。在此，使用無線局域網(wǎng)再一次提供了組網(wǎng)結(jié)構(gòu)，這種組網(wǎng)結(jié)構(gòu)能夠快速構(gòu)建一個教室，并且不用考慮布線就能夠提供組網(wǎng)能力。

　　可以預(yù)見，隨著網(wǎng)上多媒體技術(shù)的日益發(fā)展，無線局域網(wǎng)將作為一種寬帶網(wǎng)絡(luò)解決方案得到越來越廣泛的應(yīng)用。