智慧旅游-WIFI技術(shù)與覆蓋

1、智慧旅游-WIFI技術(shù)與覆蓋摘要WIFI是一種短距離無線傳輸技術(shù)，有著高速、便捷的特點，可以使用戶隨時隨地訪問網(wǎng)絡(luò)，目前已經(jīng)在包括家庭、辦公室，以及越來越多的旅游景區(qū)、酒店、咖啡屋、機場等公共場所得到了大范圍的應(yīng)用。而且WIFI前瞻性高，使得眾多廠商都對其提供支持，WIFI領(lǐng)域的研發(fā)和市場將繼續(xù)不斷擴大。本文首先對WIFI技術(shù)進(jìn)行了總體闡述，介紹了WIFI技術(shù)發(fā)展歷程、WIFI網(wǎng)絡(luò)研究現(xiàn)狀及技術(shù)特點，然后從技術(shù)原理、優(yōu)缺點等方面詳細(xì)介紹了WIFI中采用的MIMO、OFDM、智能天線等關(guān)鍵技術(shù)，再經(jīng)過對WIFI網(wǎng)絡(luò)覆蓋與優(yōu)化的分析，重點研究了WIFI網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用。關(guān)鍵詞：WIFI 技術(shù) 網(wǎng)絡(luò) 覆蓋

2、 應(yīng)用 1WIFI技術(shù)概述1.1 WIFI簡介隨著網(wǎng)絡(luò)和通信技術(shù)的飛速發(fā)展，用戶對無線通信的需求日漸突出，也出現(xiàn)了許多的無線通信協(xié)議。WIFI以其獨特的優(yōu)勢越來越受到業(yè)界的關(guān)注，并顯示出極大的應(yīng)用前景。WIFI 的英文全稱為wireless fidelity,是一種短距離無線傳輸技術(shù)，比較適合在辦公室及家庭的環(huán)境下應(yīng)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。WIFI是第一項得到廣泛應(yīng)用和部署的高速無線技術(shù)，目前已經(jīng)得到了大范圍的應(yīng)用，包括家庭、辦公室，以及越來越多的咖啡屋、酒店、機場等，而且現(xiàn)在的筆記本電腦，也幾乎都可以實現(xiàn)WIFI接入的功能。它為用戶提供了無線的寬帶互聯(lián)網(wǎng)訪問。同時

3、，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。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(jìn)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”。隨著技術(shù)的發(fā)展，以及IEEE 802.11g 、IEEE 802.11n、IEEE 802.11ac等標(biāo)準(zhǔn)的出現(xiàn)，現(xiàn)在IEEE 802.11這個標(biāo)準(zhǔn)已被統(tǒng)稱作WIFI。1.2 WIFI技術(shù)發(fā)展歷程WIFI產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)是遵循IEEE美國電工電子技術(shù)協(xié)會所制定的802.11系列標(biāo)準(zhǔn)的，所以一般所謂的802.11X系列標(biāo)準(zhǔn)

4、都屬于WIFI。1990年IEEE802標(biāo)準(zhǔn)化委員會成立了IEEE802.11WLAN標(biāo)準(zhǔn)工作組，其主要任務(wù)是研究工作在分配給工業(yè)科技和醫(yī)療使用的2.4GHz頻段，傳輸速率為1Mbps和 2Mbps的無線設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的標(biāo)準(zhǔn)，并于1997年7月公布了該標(biāo)準(zhǔn)。IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)的制定推動了無線網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，但由于傳輸速率只有12Mbps，該標(biāo)準(zhǔn)未能得到廣泛的發(fā)展與應(yīng)用。1999年IEEE通過了新的IEEE802.11a和IEEE802.11b標(biāo)準(zhǔn)。這兩個頻段都是免費的，即不需要授權(quán)的。IEEE802.11b定義了使用直接序列擴頻調(diào)制技術(shù)，在2.4GHz頻帶實現(xiàn)速率為11Mbps的無線傳輸。由

5、于DSSS技術(shù)的實現(xiàn)比OFDM容易，IEEE802.11b 標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展比IEEE802.11a快得多。在1999年年末首先出現(xiàn)了支持IEEE802.11b標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品，隨后得到廣泛商用并通過互通性測試。隨著用戶需求的增加又誕生了IEEE802.11a標(biāo)準(zhǔn)，IEEE802.11a定義了采用正交頻分復(fù)用調(diào)制技術(shù)，在5G頻段實現(xiàn)傳輸速率為 54Mbps的無線傳輸。采用OFDM調(diào)制技術(shù)的IEEE802.11a標(biāo)準(zhǔn)與IEEE802.11b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1154Mbps、增加了非重疊的信道數(shù)。因此采用IEEE802.11a標(biāo)準(zhǔn)的WLAN可以同時支持多個相互不干擾的高速W

6、LAN用戶。不過這些優(yōu)點是以兼容性和傳輸距離為代價的。IEEE802.11a和IEEE802.11b 工作在不同的頻段，兩個標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品不能兼容。由于傳輸距離的減小，要覆蓋相同的范圍就需要更多的IEEE802.11a接入點。2002年年初首次出現(xiàn)了支持IEEE802.11a標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品。2003年，IEEE頒布了802.11g，IEEE802.11g標(biāo)準(zhǔn)既能提供與IEEE802.11a相同的傳輸速率又能與已有的 IEEE802.11b設(shè)備后向兼容。IEEE802.11g也工作在ISM2.4GHz頻段，在速率不大于11Mbps時仍采用DSSS調(diào)制技術(shù)，當(dāng)傳輸速率高于11Mbps時則采用傳輸效率更高的

7、OFDM調(diào)制技術(shù)。與IEEE802.11a相比IEEE802.11g的優(yōu)點是以性能的降低為代價的。雖然OFDM調(diào)制技術(shù)能達(dá)到更高的速率，但2.4GHz頻帶的可用帶寬是固定的，IEEE802.11g只能使用2.4Hz頻段的3個信道，而IEEE802.11a在5GHz頻帶室內(nèi)/室外可用的信道各有8個。由于IEEE802.11a的可用信道數(shù)比IEEE802.11g多，在相同傳輸速率下頻道重疊少干擾就小，所以IEEE802.11a與IEEE802.11g相比具有較強的抗干擾能力。與此同時，一種新的應(yīng)用模式即在家庭和小型辦公室里可連接多個設(shè)備并在設(shè)備間進(jìn)行數(shù)據(jù)共享，對無線局域網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸速率提出更高要求

8、，從而使得一個新的研究項目應(yīng)運而生，這就是于2009公布的802.11n的由來。為了使單信道的數(shù)據(jù)速率最高可以超過100 Mbps，在802.11n標(biāo)準(zhǔn)中引入的MIMO（即多輸入-多輸出，或空間數(shù)據(jù)流）技術(shù)，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(jìn)行不同的調(diào)制/解調(diào)，來達(dá)到傳輸較高的數(shù)據(jù)容量的目的。IEEE內(nèi)部設(shè)立了兩個項目工作組，以“極高吞吐量（Very High Throughput）”為目標(biāo)進(jìn)行立項研究。其中一個工作組 （Working Group）TGac是以802.11n標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)并進(jìn)行擴展，制定出802.11ac。對于802.11ac來說，理論上使用160 MH

9、z帶寬，8個空間流，MCS9編碼，256QAM調(diào)制，最高速率能達(dá)到6.93Gbps。而真正可以使用的數(shù)據(jù)速率大概是1.56 Gbps。即在5GHz的頻段上，數(shù)據(jù)吞吐量目標(biāo)為：在單通道鏈路上的最低速率為500 Mb/s，最高可達(dá)到1Gbps。另一個工作組TGad與無線千兆比特聯(lián)盟（Wireless Gigabit Alliance）聯(lián)合提出802.11ad的標(biāo)準(zhǔn)，即在60GHz的頻段上使用大約2GHz頻譜帶寬，這一尚未使用的頻段可以在近距離范圍內(nèi)實現(xiàn)高達(dá)7Gbps 的傳輸速率。另外還有與現(xiàn)有設(shè)備的兼容性，在相同頻段上與現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)的后向兼容都是標(biāo)準(zhǔn)組織必須考慮的問題。802.11系列標(biāo)準(zhǔn)的目標(biāo)之一就

10、是后向兼容，對于802.11ac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(biāo)準(zhǔn)的兼容性，而不同的只能是物理層上的特性。對于WLAN的設(shè)備可以支持三種無線制式：一般用途的使用在2.4GHz頻段，但會受到同頻干擾的問題；更穩(wěn)定和較高速率的應(yīng)用在5 GHz頻段，使用60GHz頻段用于室內(nèi)的超高速率的應(yīng)用，同時還能支持在這三種制式之間的轉(zhuǎn)換。這兩個新的標(biāo)準(zhǔn)目前都有技術(shù)草案。802.11ad的標(biāo)準(zhǔn)計劃于2012年底完成，而802.11ac于2013年底完成。1.3 WIFI網(wǎng)絡(luò)研究現(xiàn)狀WIFI熱已經(jīng)讓各個領(lǐng)域的企業(yè)毫不保留地投入其中。這里面包括電信運營商、集成商、通信設(shè)備提供商和IT廠商

11、，以至那些從前與信息技術(shù)毫無瓜葛的酒店、機場，乃至小小的咖啡屋。WLAN是一個機會。相對于3G、寬帶等其他技術(shù)，WLAN系統(tǒng)需要的投資要小得多，所以承擔(dān)的風(fēng)險也小得多。更為重要的是WLAN延伸了寬帶業(yè)務(wù)，在無線局域網(wǎng)的基礎(chǔ)上，運營商可以提供更為多樣的寬帶增值服務(wù)。運營商們這種爭先恐后的局面，讓眾多正在尋求“后電信市場”商機的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備供應(yīng)商們看到了新的希望，它們在快速轉(zhuǎn)向企業(yè)網(wǎng)市場的同時，紛紛加大了對無線應(yīng)用等預(yù)期市場的關(guān)注和投入。除了在熱點地區(qū)建設(shè)WIFI網(wǎng)絡(luò)以外，企業(yè)無線局域網(wǎng)是另一個龐大的市場。1.4 WIFI技術(shù)特點新一代的無線網(wǎng)絡(luò)，將以無須布線和使用相對自由，建立起人們對無線局域網(wǎng)的全

12、新感受。需求決定了市場的發(fā)展，很少見到哪種IT技術(shù)或是產(chǎn)品能夠像它一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(guān)重要的作用。它是現(xiàn)在使用的最多的傳輸協(xié)議，有許多特點：（1）無須布線 WIFI最主要的優(yōu)勢在于不需要布線，可以不受布線條件的限制，因此非常適合移動辦公用戶的需要，具有廣闊市場前景。目前在無線城市、智慧旅游、智能交通、教育機構(gòu)以及普通家庭等領(lǐng)域的應(yīng)用都非常廣泛。（2）高移動性 在無線局域網(wǎng)信號覆蓋范圍內(nèi),各個節(jié)點可以不受地理位置的限制進(jìn)行任意移動。通常來說，AP支持的范圍在室外是300米，在辦公環(huán)境中達(dá)到10100米。在無線信號覆蓋的范圍內(nèi)

13、,都可以接入網(wǎng)絡(luò),而且可以在不同運營商和不同國家的網(wǎng)絡(luò)間進(jìn)行漫游。（3）長距離工作 基于藍(lán)牙技術(shù)的電波覆蓋范圍非常小，半徑大約只有50英尺左右，約合15米，而WIFI的半徑則可達(dá)300英尺左右，約合100米，辦公室自不用說，就是在整棟大樓中也可使用。而且解決了高速移動時數(shù)據(jù)的糾錯問題、誤碼問題，WIFI設(shè)備與設(shè)備、設(shè)備與基站之間的切換和安全認(rèn)證都得到了很好的解決。（4）傳輸速度快現(xiàn)有WIFI技術(shù)傳輸速率可以達(dá)到300Mbps，下一代WIFI標(biāo)準(zhǔn)可以達(dá)到1Gbps，符合個人和社會信息化的需求。（5）易擴展性無線局域網(wǎng)有多種配置方式,每個AP可以支持 100多個用戶的接入,只需要在現(xiàn)有的無線局域網(wǎng)

14、基礎(chǔ)之上增加AP,就可以把幾個用戶的小型網(wǎng)絡(luò)擴展成為幾百、幾千個用戶的大型網(wǎng)絡(luò)。 （6）健康安全 IEEE802.11規(guī)定的發(fā)射功率不可超過100毫瓦，實際發(fā)射功率約6070毫瓦，這是一個什么樣的概念呢？手機的發(fā)射功率約200毫瓦至1瓦間，手持式對講機高達(dá)5瓦，而且無線網(wǎng)絡(luò)使用方式并非像手機直接接觸人體，所以是絕對安全的。 （7）成本低廉廠商進(jìn)入該領(lǐng)域的門檻比較低。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(shè)置“熱點”，并通過高速線路將因特網(wǎng)接入上述場所。這樣，由于“熱點”所發(fā)射出的電波可以達(dá)到距接入點半徑數(shù)十米至100米的地方，用戶只要將支持無線LAN的筆記本電腦或PDA拿到該區(qū)

15、域內(nèi)，即可高速接入因特網(wǎng)。也就是說，廠商不用耗費資金來進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)布線接入，架設(shè)費用和復(fù)雜程序遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)的有線網(wǎng)絡(luò)，從而節(jié)省了大量的成本。2WIFI關(guān)鍵技術(shù)2.1 MIMO技術(shù)2.1.1 MIMO技術(shù)概述MIMO又稱為多入多出（Multiple-InputMultiple-Output）系統(tǒng)，指在發(fā)射端和接收端同時使用多個天線的通信系統(tǒng)，在不增加帶寬的情況下成倍地提高通信系統(tǒng)的容量和頻譜利用率，從而改善每個用戶的服務(wù)質(zhì)量（誤比特率或數(shù)據(jù)速率）。MIMO技術(shù)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(wù)。目前，各國已開始或者計劃進(jìn)行新一代移動通

16、信技術(shù)的研究，爭取在未來移動通信領(lǐng)域內(nèi)占有一席之地。隨著技術(shù)的發(fā)展，未來移動通信寬帶和無線接入融合系統(tǒng)成為當(dāng)前熱門的研究課題，而MIMO系統(tǒng)是人們研究較多的方向之一。MIMO技術(shù)最早是由馬可尼于1908年提出的，利用多天線來抑制信道衰落。70年代有人提出將多入多出技術(shù)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(shù)產(chǎn)生巨大推動的奠基工作則是90年代由Bell實驗室學(xué)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D-BLAST（DiagonalBellLabsLayeredSpace-Time)算法；1998年Tarokh等討論了用于多入多出的

17、空時碼；1998年Wolniansky等人采用V-BLAST（VerticalBellLabsLayeredSpace-Time）算法建立了一個MIMO實驗系統(tǒng)，在室內(nèi)試驗中達(dá)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)。這些工作受到各國學(xué)者的極大注意，并使得MIMO的研究工作得到了迅速發(fā)展。2.1.2 MIMO技術(shù)原理通常，多徑要引起衰落，因而被視為有害因素。然而研究結(jié)果表明，對于MIMO系統(tǒng)來說，多徑可以作為一個有利因素加以利用。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。傳輸信息流s(k)經(jīng)過

18、空時編碼形成N個信息子流ci(k)，I=1，N。這N個子流由N個天線發(fā)射出去，經(jīng)空間信道后由N個接收天線接收。多天線接收機利用先進(jìn)的空時編碼處理能夠分開并解碼這些數(shù)據(jù)子流，從而實現(xiàn)最佳的處理。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。若各發(fā)射接收天線間的通道響應(yīng)獨立，則多入多出系統(tǒng)可以創(chuàng)造多個并行空間信道。通過這些并行空間信道獨立地傳輸信息，數(shù)據(jù)率必然可以提高。MIMO將多徑無線信道與發(fā)射、接收視為一個整體進(jìn)行優(yōu)化，從而實現(xiàn)高的通信容量和頻譜利用率。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。系統(tǒng)容量是表征通信系統(tǒng)的最重要標(biāo)志之一，表示了通信系統(tǒng)最大傳

19、輸率。對于發(fā)射天線數(shù)為N，接收天線數(shù)為M的MIMO系統(tǒng)，假定信道為獨立的瑞利衰落信道，并設(shè)N、M很大，則信道容量C近似為：C=min(M,N)Blog2(/2)。其中B為信號帶寬，為接收端平均信噪比，min(M,N)為M，N的較小者。上式表明，功率和帶寬固定時，MIMO系統(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。而在同樣條件下，在接收端或發(fā)射端采用多天線或天線陣列的普通智能天線系統(tǒng)，其容量僅隨天線數(shù)的對數(shù)增加而增加。相對而言，多入多出對于提高無線通信系統(tǒng)的容量具有極大的潛力。可以看出，此時的信道容量隨著天線數(shù)量的增大而線性增大。也就是說可以利用MIMO信道成倍地提高無線信道容量，在不

20、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。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?？諘r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。 2.1.3 MIMO的三種主要技術(shù)當(dāng)前，MIMO技術(shù)主要通過3種方式來提升無線傳輸速率及品質(zhì)：（1）空間復(fù)用：系統(tǒng)將數(shù)據(jù)分割成多份，分別在發(fā)射端的多根天線上發(fā)射出去，接收端接收到多個數(shù)據(jù)的混合信號后，利用不同空間信道間獨立的衰落特性，區(qū)分出這些并行的數(shù)據(jù)流。從而達(dá)到在相同的頻率資源內(nèi)獲取更高

21、數(shù)據(jù)速率的目的。空間復(fù)用技術(shù)是在發(fā)射端發(fā)射相互獨立的信號，接收端采用干擾抑制的方法進(jìn)行解碼，此時的空口信道容量隨著天線數(shù)量的增加而線性增大，從而能夠顯著提高系統(tǒng)的傳輸速率。使用空間復(fù)用技術(shù)時，接收端必須進(jìn)行復(fù)雜的解碼處理。業(yè)界主要的解碼算法有：迫零算法（ZF），MMSE算法，最大似然解碼算法（MLD），分層空時處理算法（BLAST）。（2）傳輸分集技術(shù)，以空時編碼為代表：在發(fā)射端對數(shù)據(jù)流進(jìn)行聯(lián)合編碼以減小由于信道衰落和噪聲所導(dǎo)致的符號錯誤率。空時編碼通過在發(fā)射端的聯(lián)合編碼增加信號的冗余度，從而使信號在接受端獲得分集增益，但空時編碼方案不能提高數(shù)據(jù)率?？諘r編碼主要分為空時格碼和空時塊碼?？諘r格碼

22、在不犧牲系統(tǒng)帶寬的條件下，能使系統(tǒng)同時獲得分集增益和編碼增益。但是當(dāng)天線個數(shù)一定時，空時格碼的解碼復(fù)雜度隨著分集程度和發(fā)射速率的增加呈指數(shù)增加。為減小接收機的解碼復(fù)雜度，Alamouti提出了空時塊碼（STBC）的概念，STBC使得接收端只需采用簡單的線形處理進(jìn)行解碼，從而降低了接收機的復(fù)雜度。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)。從本質(zhì)上來講，如果每對發(fā)送接收天線之間的衰落是獨立的，那么可以產(chǎn)生多個并行的子信道。如果在這些并行的子信道上傳輸不同的信息流，可以提供傳輸數(shù)據(jù)速率，這被成為空間復(fù)用。需要特別指出的是在高SNR的情況下

23、，傳輸速率是自由度受限的，此時對于m根發(fā)射天線n根接收天線，并且天線對之間是獨立均勻分布的瑞利衰落的。（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。波束成型技術(shù)又稱為智能天線，通過對多根天線輸出信號的相關(guān)性進(jìn)行相位加權(quán)，使信號在某個方向形成同相疊加，在其他方向形成相位抵消，從而實現(xiàn)信號的增益。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)射端能夠獲取信道狀態(tài)信息時（如TDD系統(tǒng)），系統(tǒng)會根據(jù)信道狀態(tài)調(diào)整每根天線發(fā)射信號的相位（數(shù)據(jù)相同），以保證在目標(biāo)方向達(dá)到最大的增益；當(dāng)系統(tǒng)發(fā)射端不知道信道狀態(tài)時，可以采用隨機波束成形方法實現(xiàn)多用戶分集。2.1.4

24、 MIMO三種技術(shù)的優(yōu)缺點及應(yīng)用場景空間復(fù)用能最大化MIMO系統(tǒng)的平均發(fā)射速率，但只能獲得有限的分集增益，在信噪比較小時使用，可能無法使用高階調(diào)制方式，如16QAM等。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(fù)用的效果更加明顯。無線信號在市郊、農(nóng)村地區(qū)，多徑分量少，各空間信道之間的相關(guān)性較大，因此空間復(fù)用的效果要差許多。對發(fā)射信號進(jìn)行空時編碼可以獲得額外的分集增益和編碼增益，從而可以在信噪比相對較小的無線環(huán)境下使用高階調(diào)制方式，但無法獲取空間并行信道帶來的速率紅利。空時編碼技術(shù)在無線相關(guān)性較大的場合也能很好的發(fā)揮效能。因此，在MIMO

25、的實際使用中，空間復(fù)用技術(shù)往往和空時編碼結(jié)合使用。當(dāng)信道處于理想狀態(tài)或信道間相關(guān)性小時，發(fā)射端采用空間復(fù)用的發(fā)射方案，例如密集城區(qū)、室內(nèi)覆蓋等場景；當(dāng)信道間相關(guān)性大時，采用空時編碼的發(fā)射方案，例如市郊、農(nóng)村地區(qū)。這也是3GPP在FDD系統(tǒng)中推薦的方式。波束成型技術(shù)在能夠獲取信道狀態(tài)信息時，可以實現(xiàn)較好的信號增益及干擾抑制，因此比較適合TDD系統(tǒng)。波束成型技術(shù)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(dǎo)致相位疊加的效果不佳；另一方面，大量的多徑信號會導(dǎo)致DOA信息估算困難。2.2 OFDM技術(shù)2.2.1 OFDM技術(shù)原理隨著通信需求的不斷增長，寬帶化已成為

26、當(dāng)今通信技術(shù)領(lǐng)域的主要發(fā)展方向之一，而網(wǎng)絡(luò)的迅速增長使人們對無線通信提出了更高的要求。為有效解決無線信道中多徑衰落和加性噪聲等問題，同時降低系統(tǒng)成本，人們采用了正交頻分復(fù)用（OFDM）技術(shù)。OFDM是一種多載波并行傳輸系統(tǒng)，通過延長傳輸符號的周期，增強其抵抗回波的能力，基本原理是：高速信息數(shù)據(jù)流通過串并變換，分配到速率相對較低的若干子信道中傳輸，每個子信道中的符號周期相對增加，這樣可減少因無線信道多徑時延擴展所產(chǎn)生的時間彌散性對系統(tǒng)造成的碼間干擾。另外，由于引入保護(hù)間隔，在保護(hù)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。如果用循環(huán)前綴作為保護(hù)間隔，還可避免多徑帶來

27、的信道間干擾。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。與傳統(tǒng)的均衡器比較，它最大的特點在于結(jié)構(gòu)簡單，可大大降低成本，且在實際應(yīng)用中非常靈活，對高速數(shù)字通信量一種非常有潛力的技術(shù)。2.2.2 OFDM系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)（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(yīng)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。與其他數(shù)字通信系統(tǒng) 一樣，同步分為捕獲和跟蹤兩個階段。在下行鏈路中，基站向各個移動終端廣播發(fā)送同步信號，所以， 下行鏈路相對簡單，容易實現(xiàn)。在上行鏈路中，來自不問移動終端的信號必須同步到達(dá)基站，才能保證子

28、載波間的正交件。基站根據(jù)各移動終端發(fā)來的子載波攜帶信息進(jìn)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(jìn)行向步。具體實現(xiàn)時，同步將分為時域同步和領(lǐng)域同步，也可以時域和頻域向時進(jìn)行同步。（2）信道估計在OFDM系統(tǒng)中，信道估計主要有兩個問題，一是導(dǎo)頻信息的選擇。由于無線信道常常是衰落信道，需要不斷對信道邁進(jìn)行跟蹤，因此導(dǎo)信息也必須個斷地傳送。二是復(fù)雜度較低的和導(dǎo)頻跟蹤能力良好的信道估計格的設(shè)計。（3）信道編碼和交織為了提高數(shù)字通信系統(tǒng)性能，信通編碼和交織是普遍采用的方法。對于衰落信道的隨機錯誤可以采用交織技術(shù)，通常還同時采用編碼技術(shù)，以提高系統(tǒng)性能。（4）降低峰值平均功率比由于

29、OFDM情號時域上表現(xiàn)為N個正交子裁波信號的疊加，當(dāng)這N個信號恰恰好均以峰值相加時，OFDM信號也將嚴(yán)生最大峰值，該峰值功率足平均功率的N倍。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(dǎo)致發(fā)射效率極低。因此高的峰均比限制了OFDM系統(tǒng)的實際運用。2.2.3 OFDM技術(shù)的優(yōu)點（1）OFDM具有非常高的頻譜利用率。OFDM系統(tǒng)各子信道間不但沒有保護(hù)頻帶，而且相鄰信道間信號的頻譜的主瓣還相互重疊，但各子信道信號的頻譜在頻域上是相互正交的，各子載波在時域上是正交的，OFDM系統(tǒng)的各子信道信號的分離（解調(diào)）是靠這種正交性來完成的。另外，OFDM

30、的個子信道上還可以采用多進(jìn)制調(diào)制（如頻譜效率很高的QAM），進(jìn)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。（2）抗多徑干擾與頻率選擇性衰落能力強，由于OFDM系統(tǒng)把數(shù)據(jù)分散到許多個子載波上，大大降低了各子載波的符號速率，從而減弱多徑傳播的影響，若再通過采用加循環(huán)前綴作為保護(hù)間隔的方法，甚至可以完全消除符號間干擾。（3）采用動態(tài)子載波分配技術(shù)能使系統(tǒng)達(dá)到最大比特率。通過選取各子信道，每個符號的比特數(shù)以及分配給各子信道的功率使總比特率最大。即要求各子信道信息分配應(yīng)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。（4）通過各子載波的

31、聯(lián)合編碼，可具有很強的抗衰落能力。OFDM技術(shù)本身已經(jīng)利用了信道的頻率分集，如果衰落不是特別嚴(yán)重，就沒有必要再加時域均衡器。但通過將各個信道聯(lián)合編碼，可以使系統(tǒng)性能得到提高。（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)。2.2.4 OFDM技術(shù)的缺點（1）易受頻率偏差陰影響。由于子信道的頻譜相互覆蓋，這就對它們之間的正交換提出了嚴(yán)格的要求。由于無線信道的時變性，在傳輸過程中出現(xiàn)的天線信號頻譜偏移或發(fā)射機與接收機本地振蕩器之間存在的頻率偏差，都會使OFDM系統(tǒng)于載波之間的正交性遭到破壞，導(dǎo)致子信道間干擾(ICI)，這種對頻率

32、偏差的敏感件是0FDM系統(tǒng)的主要缺點之一。（2）存在較高的峰值平均功率比。多載波系統(tǒng)的輸出是多個子信通信號的疊加，因此如果多個信號的相位一致時，所得到的疊加信號的瞬時功率就會遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于信號的平均功率，導(dǎo)致較大的峰值平均功率比(PAPR)。這就對發(fā)射機內(nèi)放大器的線性度提出了很高的要求，因此可能帶來信號畸變，使信號頻譜發(fā)個變化，從而導(dǎo)致各個子信道間的正交性遭到破壞，產(chǎn)生干擾，使系統(tǒng)的性能惡化。2.3 MIMO-OFDM技術(shù)2.3.1 MIMO與OFDM的結(jié)合盡管OFDM有著種種優(yōu)勢，但是對于高速無線通信時代，單純的OFDM系統(tǒng)傳輸容量仍無法大幅提高。MIMO系統(tǒng)在一定程度上可以利用傳播中多徑分量，也

33、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。目前解決MIMO系統(tǒng)中的頻率選擇性衰落的方案一般是利用均衡技術(shù)，還有一種是利用OFDM。OFDM提高頻譜利用率的作用畢竟是有限的，在OFDM的基礎(chǔ)上合理開發(fā)空間資源，也就是MIMO+OFDM，可以提供更高的數(shù)據(jù)傳輸速率。另外ODFM由于碼率低和加入了時間保護(hù)間隔而具有極強的抗多徑干擾能力。由于多徑時延小于保護(hù)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(luò)(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(yīng)，來實現(xiàn)完全覆蓋。因此，MIMO與OFDM技術(shù)的結(jié)

34、合成為一種優(yōu)化組合，其頻譜利用率高、信號傳輸穩(wěn)定、高傳輸速率等基本特性能夠滿足下一代無線傳輸網(wǎng)發(fā)展要求?？偠灾贛IMO-OFDM系統(tǒng)中，增加了頻域的分集和復(fù)用作用，帶來了更大的系統(tǒng)增益和系統(tǒng)容量。2.3.2 MIMO-OFDM系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)（1）MIMO空時信號處理技術(shù)空時信號處理是隨著MIMO技術(shù)而誕生的一個嶄新的概念，與傳統(tǒng)信號處理方式的不同之處在于其同時從時間和空間兩方面研究信號的處理問題?？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。從信令方案的角度看，MIMO可以大致分為空時編碼（STC:Space Time Coding）和空間復(fù)用（SM:Spatial Multipl

35、exing）兩種。將空間復(fù)用和空時編碼相結(jié)合，能在保證每個數(shù)據(jù)流獲得最小分集增益的條件下，最大化平均數(shù)據(jù)率，從而得到高頻譜效率和傳輸質(zhì)量的良好折中。（2）同步對于無線通信來說，無線信道存在時變性，在傳輸中存在的頻率偏移會使MIMO-OFDM系統(tǒng)子載波之間的正交性遭到破壞，相位噪聲對系統(tǒng)也有很大的損害。為解決MIMO-OFDM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(xùn)練序列以及導(dǎo)頻信號來進(jìn)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(fù)雜、計算量大;而ML算法利用OFDM信號的循環(huán)前綴，可以有效地對MIMO-OF

36、DM信號進(jìn)行頻偏和時偏的聯(lián)合估計，而且與ESPRIT算法相比，其計算量要小得多。目前，對MIMO-OFDM技術(shù)的同步算法研究得比較多，需要根據(jù)具體的系統(tǒng)具體設(shè)計和研究，利用各種算法融合進(jìn)行聯(lián)合估計才是可行的。（3）信道估計 在MIMO-OFDM系統(tǒng)中，發(fā)送端編碼和接收端信號檢測都需要真實準(zhǔn)確的信道狀態(tài)信息。信道狀態(tài)信息的準(zhǔn)確性將直接影響著MIMO-OFDM系統(tǒng)的整體性能。然而對于MIMO-OFDM系統(tǒng)，不同的信號同時從不同的天線發(fā)射出去，對于每一個天線、每一個子載波都會對應(yīng)很多個信道參數(shù)，信道參數(shù)太多，對信道估計帶來了較大的困難。但對于不同的子載波，同一空分信道的參數(shù)是相關(guān)的，我們可以利用這一

37、相關(guān)特性得到參數(shù)的估計方法。（4）信道糾錯編碼 糾錯編碼技術(shù)在現(xiàn)代數(shù)字通信的作用毋庸置疑，作為改善數(shù)字信道通信可靠性的一種有效手段，低復(fù)雜度、高性能的編碼方案明顯可以大大提高系統(tǒng)的性能。在數(shù)字通信領(lǐng)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。而其中最受人們關(guān)注、理論最成熟的是Turbo碼和LDPC碼。（5）自適應(yīng)技術(shù)自適應(yīng)傳輸?shù)幕舅枷胧歉鶕?jù)傳輸信道的實際情況，改變發(fā)射功率的水平、每個子信道的符號傳輸速率、QAM星座大小、編碼等參數(shù)或這些參數(shù)的組合以維持恒定的誤碼率。對于同一MIMO-OFDM通信系統(tǒng)的所有子載波來說，其誤碼率主要由經(jīng)歷衰落最嚴(yán)重的子

38、信道決定。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?？梢詫Σ煌淖有诺肋x用不同的無線傳輸參數(shù)，即采用不同的發(fā)射功率、傳輸速率、調(diào)制和編碼參數(shù)，使信噪比不同的每個子信道得到其最佳的一一對應(yīng)的傳輸方案。簡單地說，就是在不犧牲誤碼率的情況下，通過傳輸質(zhì)量好的子信道采用高速傳輸，而在質(zhì)量不好的子信道以降低傳輸速率等方式來提供較高的頻譜使用效率。自適應(yīng)技術(shù)大大減少了對均衡和交織的依賴，提升了通信系統(tǒng)的性能。2.4智能天線技術(shù)2.4.1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。這些因素包括：有限的頻譜、時延擴展、同信道干擾和多徑衰減。這些因素將導(dǎo)致最終用戶會遇到整個

39、音域的服務(wù)質(zhì)量問題，包括從根本就沒有聲音到極快的傳輸速度等許多問題。為了解決這個問題的一個技術(shù)就是采用一種新的劃算的智能天線技術(shù)。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。采用智能天線獲得的信噪比增益將提高傳輸距離。然而，這種增益也可以解釋為在802.11系統(tǒng)中數(shù)據(jù)速率的提高，因為更高的信噪比意味著更高的數(shù)據(jù)速率。2.4.2 智能天線系統(tǒng)（1）波束切換天線系統(tǒng)波束切換天線系統(tǒng)是在覆蓋范圍內(nèi)產(chǎn)生多個不同指向的窄波束，每一時刻僅選擇一個波束覆蓋范圍進(jìn)行通信其中，每個波束可以由單個有向天線陣元(如喇叭口天線)產(chǎn)生，也可以由多個天線陣元組成天線陣產(chǎn)生，波束切

40、換智能天線的“智能性”主要體現(xiàn)在其波束切換要受到波束選擇算法的控制具體而言，在波束切換系統(tǒng)中，波束選擇算法首先要確定用戶處于哪個波束中，然后將開關(guān)切換到具有最佳接收性能的那個波束。波束切換系統(tǒng)使用固定的波束形成網(wǎng)絡(luò)，一般在射頻端實現(xiàn)這樣的渡束切換系統(tǒng)存在一些局限首先，對于那些波達(dá)方向與期望接收分量方向十分接近的多徑分量，系統(tǒng)無法保證期望分量免受其干擾其次，由于扇貝現(xiàn)象，無線設(shè)備接收到的功率電平要發(fā)生波動。扇貝現(xiàn)象是指當(dāng)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(dāng)無線設(shè)備從某個波束的中心移向邊緣時，用戶的信號強度要

41、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12電波波長的多個天線陣元構(gòu)成可呈現(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。自適應(yīng)天線系統(tǒng)的波束形成過程(主要指陣列權(quán)值的調(diào)整)既可以在射頻完成，也可以在中頻或基帶完成，但一般在基帶進(jìn)行波束形成比較簡單，陣列值的自適應(yīng)調(diào)整過程可以使陣列產(chǎn)生的波束方向動態(tài)地對準(zhǔn)來波方向，并可以在干擾方向設(shè)置零陷，起到干擾抑制的作用，因此，在WLAN中運用自適應(yīng)波束形成技術(shù)，除了可以提供波束切換系統(tǒng)能夠提供的陣列增益外，還可以提供干擾抑制增益，從而有效地提高系統(tǒng)容量和傳

42、輸速率。（3）分集天線系統(tǒng)分集天線系統(tǒng)由陣元間距遠(yuǎn)大于電波波長的多個天線構(gòu)成，其幾何分布可以具有不規(guī)則性和任意性在大多數(shù)散射環(huán)境中，分集天線是一種非常有效的抵御多徑衰落的方法，通過使接收到的多徑信號變成互不相關(guān)的信號，從而達(dá)到改善系統(tǒng)接收性能的目的。分集天線同波束形成天線的最大不同在于：前者要求分集用的多信號彼此之間經(jīng)歷的獨立衰落，而后者則要求多個天線陣元上的多信號彼此之間應(yīng)具有理想的相關(guān)性。另外，分集天線更適合應(yīng)用于寬帶系統(tǒng)。3.WIFI網(wǎng)絡(luò)覆蓋優(yōu)化3.1 無線局域網(wǎng)絡(luò)3.1.1無線局域網(wǎng)絡(luò)組建方法可以簡單也可以復(fù)雜，最簡單的網(wǎng)絡(luò)可以只要兩個裝有無線適配卡的 PC，放在有效距離內(nèi)，這就是所謂

43、的對等網(wǎng)絡(luò)，這類簡單網(wǎng)絡(luò)無需經(jīng)過特殊組合或?qū)Ｈ斯芾?，任何兩個移動式PC之間不需中央服務(wù)器就可以相互對通。無線網(wǎng)絡(luò)訪問點可增大Ad-Hoc網(wǎng)絡(luò)移動室PC 之間的有效距離到原來的兩倍。因為訪問點是連接在有線網(wǎng)絡(luò)上，每一個移動式 PC 都可經(jīng)服務(wù)器與其它移動式PC 實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)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(dá)15到63個PC。 無線網(wǎng)絡(luò)交換機和PC 之間有一定的有效距離，在室內(nèi)約為 150米，戶外約為 300米。在大的場所例如倉庫中或在學(xué)校中，可能需要多個訪問點，網(wǎng)橋的位置需要事先考察決定，使有效范圍覆蓋全場并互相重疊，使每個用戶都不會和網(wǎng)絡(luò)失去聯(lián)絡(luò)。

44、用戶可以在一群訪問點覆蓋的范圍內(nèi)漫游。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。 為了解決覆蓋問題，在設(shè)計網(wǎng)絡(luò)時可用接力器來增大網(wǎng)絡(luò)的轉(zhuǎn)接范圍，接力器看起來和功能上都像是訪問點，但接力器并不接在有線網(wǎng)絡(luò)上。接力器望文生義，其作用就是把信號從一個AP傳遞到另一個AP或EP 來延伸無線網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍。EP可串在一起，將訊號從一個AP傳遞到遙遠(yuǎn)的地方。若要將在第一棟樓內(nèi)無線網(wǎng)絡(luò)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(zhǔn)，第一棟樓的天線經(jīng)過網(wǎng)橋連到有線網(wǎng)絡(luò)上，第二棟樓的天線是接在第二棟樓

45、的網(wǎng)橋上，如此無線網(wǎng)絡(luò)就可接通相距較遠(yuǎn)的兩個或多個建筑物。3.1.2無線局域網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 無線局域網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可歸納為兩類，即無中心網(wǎng)絡(luò)和有中心網(wǎng)絡(luò)。 （1）無中心網(wǎng)絡(luò) 無中心網(wǎng)絡(luò)是最簡單的無線局域網(wǎng)結(jié)構(gòu)，又稱為無AP網(wǎng)絡(luò)、對等網(wǎng)絡(luò)或Ad-Hoc。它由一組有無線接口的計算機、無線客戶端組成一個獨立基本服務(wù)集，這些無線客戶端由相同的工作組名、ESSID和密碼，網(wǎng)絡(luò)中任意兩個站點之間均可直接通信。 無中心網(wǎng)絡(luò)一般使用公用廣播信道，每個站點都可競爭公用信道，而信道接入控制MAC協(xié)議大多采用CSMA載波監(jiān)測多址接入類型的多址接入?yún)f(xié)議。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是網(wǎng)絡(luò)抗毀性好、建網(wǎng)容易、成本較低。這種結(jié)構(gòu)的缺點是

46、當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中用戶數(shù)量、站點數(shù)量過多時激烈的信道競爭將直接降低網(wǎng)絡(luò)性能。此外，為了滿足任意兩個站點均可直接通信，網(wǎng)絡(luò)中的站點布局受環(huán)境限制較大。因此這種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)僅適應(yīng)于工作站數(shù)量相對較少，一般不超過15臺的工作群，并且這些工作站應(yīng)離得足夠近。 （2）有中心網(wǎng)絡(luò)有中心網(wǎng)絡(luò)也成結(jié)構(gòu)化網(wǎng)絡(luò)，它由一個或多個無線AP以及一系列無線客戶端構(gòu)成。在有中心網(wǎng)絡(luò)中，一個無線AP以及與其關(guān)聯(lián)的無線客戶端被稱為一個BSS，兩個或多個BSS可構(gòu)成一個ESS擴展服務(wù)集。有中心網(wǎng)絡(luò)使用無線AP作為中心站，所有無線客戶端對網(wǎng)絡(luò)的訪問均由無線AP控制。這樣，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)量增大時，網(wǎng)絡(luò)吞吐性能及網(wǎng)絡(luò)時延性能的惡化并不強烈。由于每個站點

47、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(luò)布局受環(huán)境限制比較小。此外，中心站為接入有線主干網(wǎng)提供了一個邏輯訪問點。有中心網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的弱點是，抗毀性差，中心站點的故障容易導(dǎo)致整個網(wǎng)絡(luò)癱瘓，并且中心站點的引入增加了網(wǎng)絡(luò)成本。3.2 WIFI無線局域網(wǎng)絡(luò)的組成部分IEE E 8 0 2.11體系由若干部分組成，這些元素通過相互作用來提供無線局域網(wǎng)服務(wù)，并向上層支持站點的移動性.這些基本的組成部分有：（1）站點。這是網(wǎng)絡(luò)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(shè)備。（2）基本服務(wù)單元BSS。8 02.11標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的無線局域網(wǎng)的最小構(gòu)件。一個基本服務(wù)單元BSS包括一個基站和

48、若干個站點，所有的站點在本BSS內(nèi)都可以直接通信，但在和本BSS以外的站點通信時都必須通過本BSS的基站.最簡單的服務(wù)集可以只由兩個站點組成，每個站點都可以動態(tài)的聯(lián)結(jié)到基本服務(wù)單元中。（3）分配系統(tǒng)DS。用于連接不同的基本服務(wù)單元.分配系統(tǒng)通過必要的邏輯服務(wù)將匹配地址分配給目標(biāo)站點，使移動終端設(shè)備得到支持，并在多個BSS間實現(xiàn)無縫整合。正是分配系統(tǒng)DS，使擴展服務(wù)單元ESS對上層的表現(xiàn)就像一個基本服務(wù)單元BSS一樣。（4）接入點AP?；痉?wù)單元里面的基站就叫做接入點AP，但其作用和網(wǎng)橋相似。AP既有普通站點的身份，又有接入到分配系統(tǒng)的功能。（5）擴展服各單元ESS 。由分配系統(tǒng)和基本服務(wù)單元

49、組合而成。一個基本服務(wù)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(wù)單元BSS，這樣就構(gòu)成了一個擴展服務(wù)單元ESS.（6）門橋。802.11定義的新名詞，作用就相當(dāng)于網(wǎng)橋。用于將無線局域網(wǎng)和有線局域網(wǎng)或者其他網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系起來。所有來自非802.11局域網(wǎng)的數(shù)據(jù)都要通過門橋才能進(jìn)入IEEE 802.11的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。門橋可以使這兩種類型的網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)邏輯上的綜合。3.3 WIFI無線局域網(wǎng)構(gòu)建的約束條件近幾年WIFI技術(shù)的發(fā)展不僅使其在企業(yè)和家庭范圍得到了廣泛的應(yīng)用，在一些條件比較特殊、有線網(wǎng)不易架設(shè)的環(huán)境下尤其得到了發(fā)展。電信運營商也在熱點地區(qū)，如機場、賓館、會

50、議中心等地布設(shè)的WLAN，更使人們方便的享受著無線服務(wù)業(yè)務(wù)。無線局域網(wǎng)的構(gòu)建除了具有快速、方便等特點外，成本低廉也越來越成為一個重要因素。隨著廠家對WIFI產(chǎn)品和技術(shù)的不斷投入，接入點、天線和無線網(wǎng)卡等基本設(shè)備越來越便宜。構(gòu)建一個無線網(wǎng)絡(luò)以及設(shè)計應(yīng)用方案首先要考慮客戶需求。對于無線局域網(wǎng)來說，評估客戶需求必須要考慮接入網(wǎng)絡(luò)的接入點數(shù)量、數(shù)據(jù)類型以及流量。（1）接入點數(shù)量。架設(shè)無線網(wǎng)絡(luò)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。最簡單的計算方法就是考慮在30m X 50m的空間里有多少用戶端也就是站點。如果站點少于50個，那么在這個區(qū)域有一個接入點就夠了。如果多于50個，為保證通信質(zhì)

51、量就要考慮多個接入點了。同時也要考慮網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和接入點AP的最理想位置。（2）數(shù)據(jù)類型。數(shù)據(jù)類型也是架設(shè)網(wǎng)絡(luò)的重要因素。數(shù)據(jù)類型一般包括視頻流、音頻流(VoIP)和普通數(shù)據(jù)。無線網(wǎng)絡(luò)所要支持的數(shù)據(jù)類型決定了設(shè)備的選取和QOS的配置。（3）數(shù)據(jù)流量。數(shù)據(jù)流量的相關(guān)參數(shù)決定了要架設(shè)的無線網(wǎng)絡(luò)的性能指標(biāo)。要保證無線網(wǎng)絡(luò)能提供可靠穩(wěn)定的服務(wù)，對客戶需求的數(shù)據(jù)流量進(jìn)行評估是必不可少的。評估必須報告每個站點的流量需求以及總的需求。還有一些如延時、帶寬、廣播還是單播等網(wǎng)絡(luò)約束條件，有了這些參數(shù)，我們才能配置和構(gòu)架與之相對應(yīng)的無線網(wǎng)絡(luò)。例如，如果客戶對數(shù)據(jù)流量要求比較高，我們可以多加一個接入點AP，或在接

52、入點AP上加一塊無線網(wǎng)卡使該接入點可以提供兩個接口，以保證客戶的帶寬和最優(yōu)的延時。3.4 WIFI無線局域網(wǎng)絡(luò)覆蓋及優(yōu)化3.4.1 WIFI覆蓋區(qū)域類型（1）多樓層多間隔室內(nèi)區(qū)域（A類）：酒店/賓館、寫字樓、辦公樓、醫(yī)院、高校教學(xué)樓、圖書館等。（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。 （3）小范圍室內(nèi)覆蓋（D類）： 咖啡廳、茶室等休閑場所、西餐廳/快餐連鎖店、聯(lián)通/銀行營業(yè)廳、汽車4S店、小型酒店會議室、小型商業(yè)樓宇會議室等。（4）住宅小區(qū)（C類）：普通住宅樓、大型住宅小區(qū)、超大型小區(qū)（5）室外區(qū)域（E類）：室外休閑廣

53、場、步行街、室外體育館、校園、工業(yè)園區(qū)等。3.4.2 WIFI覆蓋優(yōu)化（1）室外AP覆蓋室外AP覆蓋往往采用大功率AP和高增益天線，室外型AP由外向里發(fā)送信號，阻隔較少，高功率穿透力強。其應(yīng)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(jìn)行覆蓋。該方式存在以下需要注意的問題：室外WIFI信號和室內(nèi)WIFI信號之間存在干擾，該方案需要對室內(nèi)網(wǎng)絡(luò)部署具有很強的控制能力，因此不適合提供家庭接入覆蓋;由于室內(nèi)需要共享接入到室外WIFI接入設(shè)備，該方案需要考慮到信號覆蓋和接入需求之間的關(guān)系;WIFI為共享帶寬，無法保障單個用戶的帶寬；AP的連接可采用有線中繼、5.8GHzWIFI網(wǎng)橋或ME

54、SH網(wǎng)絡(luò);采用室外覆蓋方式建設(shè)時，應(yīng)積極考慮共用GSM基站資源。WIFI可共用的基站資源為機房、電源、傳輸、抱桿和鐵塔等基礎(chǔ)設(shè)施，暫不考慮共用GSM基站天饋線系統(tǒng)。如果是對高層樓宇進(jìn)行室外AP覆蓋，大中城市商務(wù)區(qū)熱點樓層高度一般在20層以上。根據(jù)經(jīng)驗，一套室外AP設(shè)備配合定向天線，可以覆蓋約7層高的樓。由于樓層較高，天線的垂直覆蓋角度達(dá)不到要求，由于入射角度大，信號只有進(jìn)行多次反射才能到達(dá)，因此會變得很弱。為了減小入射角度，那么就需要高樓附近能提供能使天線入射角度變小的樓房。 （2）室內(nèi)AP覆蓋依據(jù)室內(nèi)分布系統(tǒng)建設(shè)情況WIFI建設(shè)有以下幾種思路： 新建室內(nèi)分布系統(tǒng)新建工程方案設(shè)計規(guī)范中必須要求

55、對WIRI進(jìn)行規(guī)劃，對合路器的損耗及滿足所有網(wǎng)絡(luò)邊緣場強的要求提供研判。對于存在需求的室分站點，需對WIFI系統(tǒng)組網(wǎng)、系統(tǒng)容量及天線出口功率進(jìn)行設(shè)計，建議采用二級合路方式進(jìn)行設(shè)計。建設(shè)思路分為三個階段：合理地將WIFI融入多網(wǎng)方案的設(shè)計中并確?？蓪嵤┬约熬邆淞己玫母采w效果，做好WIFI接口預(yù)留但并不施工；多網(wǎng)系統(tǒng)施工階段安裝WIFI設(shè)備只覆蓋大廳及電梯廳等公共區(qū)域；完全依據(jù)方案設(shè)計對新建樓宇進(jìn)行WIFI全覆蓋。建網(wǎng)初期可根據(jù)樓宇的性質(zhì)及重要性進(jìn)行組網(wǎng)。WIFI全覆蓋預(yù)計投資將增加30%，但避免了二次進(jìn)場施工。已建室內(nèi)分布系統(tǒng)將WIFI合路進(jìn)現(xiàn)有室分系統(tǒng)不僅可以節(jié)約投資，而且利用現(xiàn)有傳輸?shù)荣Y源大

56、大縮短了建網(wǎng)周期，是一種比較理想的建設(shè)思路。但由于大多數(shù)站點前期未做WIFI系統(tǒng)進(jìn)行規(guī)劃，改造難度顯而易見。對原有室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)進(jìn)行改造，需要注意無線頻率、饋線損耗、源器件頻段、發(fā)射功率、接收靈敏度等問題，改造室內(nèi)分布系統(tǒng)時應(yīng)考慮同時滿足GSM/DCS/3G/WIFI共用室內(nèi)分布系統(tǒng)需求。 （3）獨立AP布點覆蓋方案一般來說，普通辦公環(huán)境，要求中等密度連續(xù)覆蓋時，或者用戶只對若干個單個房間實現(xiàn)熱點覆蓋的情況下，AP的規(guī)劃較為簡單。比如酒店的公共休息區(qū)、小酒吧、咖啡廳、西餐廳等區(qū)域，通常面積都不大（小于100平方米），每個場所所放一個AP即可滿足覆蓋要求。對于大面積區(qū)域或者稍復(fù)雜的應(yīng)用環(huán)境，且用戶

57、對傳輸速率和信號質(zhì)量要求較高時，建設(shè)WIFI時需要對AP的架設(shè)位置、AP采用頻點、AP隔離距離等進(jìn)行專門的規(guī)劃。此類區(qū)域的WIFI規(guī)劃，首先，需要綜合考慮覆蓋和容量兩方面的因素，在了解用戶覆蓋范圍和覆蓋密度需求的基礎(chǔ)上，確定該網(wǎng)絡(luò)所需AP數(shù)量及其擺放位置；然后，再根據(jù)各AP的擺放位置，參考一定原則來確定各AP 應(yīng)設(shè)定占用的頻點。從覆蓋角度而言，需考慮現(xiàn)場的無線傳播環(huán)境、空間面積、平面分布、建筑材料等來確定單個AP在該空間內(nèi)可能的覆蓋范圍和效果。從容量角度而言，要收集預(yù)計該區(qū)域內(nèi)客戶端可能的用戶數(shù)量與密度，應(yīng)注意用戶對數(shù)據(jù)速率的要求、同時聯(lián)機數(shù)量等種種因素，這些因素都會影響到聯(lián)機的質(zhì)量和速率，故

58、依實際環(huán)境的不同，規(guī)劃方案也會有較大差異。（4）交叉補點覆蓋方案進(jìn)行中大型規(guī)模的室內(nèi)覆蓋，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計較復(fù)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(dá)到無縫覆蓋的良好效果。既可滿足公共場所開闊地帶，如樓宇大廳、電梯廳、機場的覆蓋要求，又可兼顧如寫字樓、政府部門辦公樓、賓館、酒店、會議中心等存在中度容量需求。AP信號源接入分布系統(tǒng)，設(shè)計要求及硬件改造要求與共GSM、WCDMA分布式系統(tǒng)覆蓋方案基本相同。當(dāng)原有GSM室內(nèi)系統(tǒng)的天線分布位置不滿足WIFI的覆蓋能力、范圍要求時，可不考慮對天線做移動或通過改變功率分配器增加終端天線，而是采用獨立AP規(guī)劃方法，對少量熱點進(jìn)行覆蓋補盲。4WIFI網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用4.1 WIFI網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用現(xiàn)狀 4.1.1 WIFI網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用概述WIFI網(wǎng)絡(luò)目前已經(jīng)得到了比較廣泛的使用，WIFI熱已經(jīng)讓各個領(lǐng)域的企業(yè)毫不保留地投入其中。這里面包括電信運營商、集成商、通信設(shè)備提供商和IT廠商，以至那些從前與信息技術(shù)毫無瓜葛的酒店、機場，乃至小小的咖啡屋。現(xiàn)在WIFI的覆蓋范圍越來越廣