1997年802.11标准的制定是无线局域网发展的里程碑,它是由大量的局域网以及计算机专家审定通过的标准 。802.11标准定义了单一的MAC层和多样的物理层,其物理层标准主要有802.11b、a和g 。
1999年9月IEEE802.11又制定了a和b标准制,扩展了原先的802.11规范 。11b工作在2.4GHz的频段上,采用了补码键控(CCK)调制技术和直序列调频(DSSS)技术,通过使用新的调制技术,数据速率增至为5.5Mbps和11Mbps 。802.11a工作5GHz频段上,使用OFDM调制技术可支持54Mbps的传输速率 。802.11a与802.11b两个标准都存在着各自的优缺点,802.11b的优势在于价格低廉,但速率较低(最高11Mbps);而802.11a优势在于传输速率快(最高54Mbps)且受干扰少,但价格相对较高 。另外,11a与11b工作在不同的频段上,不能工作在同一接入点(AP)的网络里,因此11a与11b互不兼容 。
为了解决上述问题,为了进一步推动无线局域网的发展,IEEE802.11工作组开始定义新的物理层标准802.11g 。802.11g草案与以前的802.11协议标准相比有以下两个特点:其在2.4GHz频段使用正交频分复用(OFDM)调制技术,使数据传输速率提高到20Mbps以上;IEEE802.11g标准能够与802.11b的WIFI系统互相连通,共存在同一AP的网络里,保障了后向兼容性 。这样原有的WLAN系统可以平滑的向高速无线局域网过渡,延长了IEEE802.11b产品的使用寿命,降低用户的投资 。2003年7月802.11工作组批准了802.11g标准 。
基于OFDM技术的数据传输
随着无线局域网技术的应用日渐广泛,用户对数据传输速率的要求越来越高 。但是在室内,这个较为复杂的电磁环境中,多经效应、频率选择性衰落和其他干扰源的存在使实现无线信道中的高速数据传输比有线信道中困难,IEEE802.11g标准采用OFDM调制技术实现了高速数据传输 。
OFDM技术其实是MCM(Multi-Carrier Modulation,多载波调制)的一种,其主要思想是:将信道分成许多正交子信道,在每个子信道上进行窄带调制和传输,这样减少了子信道之间的相互干扰 。每个子信道上的信号带宽小于信道的相关带宽,因此每个子信道上的频率选择性衰落是平坦的,大大消除了符号间干扰 。
由于在OFDM系统中各个子信道的载波相互正交,它们的频谱是相互重叠的,这样不但减小了子载波间的相互干扰,同时又提高了频谱利用率 。在各个子信道中的这种正交调制和解调可以采用IFFT和FFT方法来实现,随着大规模集成电路技术与DSP技术的发展,IFFT和FFT都是非常轻易实现的 。快速傅里叶变换(FFT)的引入,大大降低了OFDM的实现复杂性,提升了系统的性能 。
无线数据业务一般都存在非对称性,即下行链路中传输的数据量要远远大于上行链路中的数据传输量 。因此无论从用户高速数据传输业务的需求,还是从无线通信自身来考虑,都希望物理层支持非对称高速数据传输,而OFDM轻易通过使用不同数量的子信道来实现上行和下行链路中不同的传输速率 。
由于无线信道存在频率选择性,所有的子信道不会同时处于比较深的衰落情况中,因此可以通过动态比特分配以及动态子信道分配的方法,充分利用信噪比高的子信道,提升系统性能 。由于窄带干扰只能影响一小部分子载波,因此OFDM系统在某种程度上反抗这种干扰 。
OFDM技术有非常广阔的发展前景,已成为第四带移动通信的核心技术 。IEEE802.11a/g标准为了支持高速数据传输都采用了OFDM调制技术 。目前,OFDM结合时空编码、分集、干扰(包括符号间干扰ISI和邻道干扰ICI)抑制以及智能天线技术,最大程度的提高物理层的可靠性 。如再结合自适应调制、自适应编码以及动态子载波分配、动态比特分配算法等技术,可以使其性能进一步优化 。
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