WIFI基礎(chǔ)知識(shí)培訓(xùn)解析

1、WLAN基礎(chǔ)基礎(chǔ)nWLAN標(biāo)準(zhǔn)nChannel(信道)nRate(速率)nPower(功率)nEVM(矢量誤差)nSensitivity(接收信號(hào)靈敏度)nSSIDn無(wú)線安全nWPSWLAN電路電路nTransceiver（收發(fā)器）nBalun/Filter/DC blocknTX EPA、IPAnRXnRF Switch (射頻開(kāi)關(guān)）nCrystal、Oscillate（晶體、晶振）nAntenna(天線)n無(wú)線Throughput的干擾因素nSplitter(功分器)802.11標(biāo)準(zhǔn)的速率與頻段標(biāo)準(zhǔn)的速率與頻段 54 Mb/s22 Mb/s11 Mb/s1 Mb/sIEEE 802.11b

2、IEEE 802.11gIEEE 802.11a2,4 GHz5 GHz2 Mb/sIEEE 802.11nIEEE 802.11n11n 1T1R 150Mb/sIEEE 802.112003199920101999199711n 2T2R 300Mb/s2010802.11標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比n802.11g兼容802.11b; 802.11n兼容802.11b,g,a.Channel(信道信道)n無(wú)線信道類(lèi)似于車(chē)道；n無(wú)線信道不是獨(dú)占的，而是所有同信道的AP共用的；n相同信道上工作的AP會(huì)降低吞吐量；2.4GHz 信道分布信道分布每個(gè)信道的帶寬是22MHz，不同國(guó)家能夠使用的信道是不一樣的只

3、有3個(gè)互不重疊的信道：1,6,11 (或者2,7,12)1-13信道頻率：2412+(n-1)*5 MHz不同國(guó)家的不同國(guó)家的2.4GHz信道信道信道標(biāo)識(shí)符信道標(biāo)識(shí)符頻率（單位：頻率（單位：MHz）調(diào)整域調(diào)整域美國(guó)美國(guó)EMEA日本日本世界其它地區(qū)世界其它地區(qū)124122241732422424275243262437724428244792452102457112462122467-132472-142484-5GHz 信道分布信道分布不同國(guó)家能夠使用的5GHz頻段很不相同，因此802.11a信道更為零散；每個(gè)信道的帶寬是20MHz，而且互不重疊不同國(guó)家的不同國(guó)家的5GHz 信道信道信道標(biāo)識(shí)符

4、信道標(biāo)識(shí)符頻率（單位：頻率（單位：MHz）調(diào)整區(qū)域調(diào)整區(qū)域美國(guó)美國(guó)EMEA日本日本世界其它地區(qū)世界其它地區(qū)345170-365180-385190-405200-425210-445220-465230-485240-525260-565280-605300-645320-1005500-1045520-1085540-1125560-1165580-1205600-1245620-1285640-1325660-1365680-1405700-1495745-1535765-1575785-1615805-Rate(速率速率)n基本速率：p所有WLAN設(shè)備必須支持p控制幀、廣播幀、多播幀采用

5、基本速率發(fā)送p是傳輸速率的一個(gè)子集n傳輸速率：WLAN設(shè)備能夠支持的所有速率n一般WLAN設(shè)備支持自動(dòng)選擇傳輸速率ModeModeTransmit Rates (Mbps)Transmit Rates (Mbps)Basic Rates (Mbps)Basic Rates (Mbps)11b only1, 2, 5.5, 111 (default), 211g only6, 9, 12, 18, 24, 36, 48, 546, 12, 24(default)11g - wifi1, 2, 5.5, 11, 6, 9, 12, 18, 24, 36, 48, 541, 2, 5.5, 11,

6、6, 12, 24(default)11bg1, 2, 5.5, 11, 6, 9, 12, 18, 24, 36, 48, 541, 2 (default), 5.5, 11Power(功率功率)nWLAN設(shè)備的發(fā)射功率，單位mW或dBmndBm為分貝毫瓦，是以1mW相比的對(duì)數(shù)值p dBm = 10 log (Power / 1mW)p 1mW = 0dBm, 10mW = 10dBmp 100mW=20dBmp 每下降3dB，功率減少一半p 負(fù)的dBm表示功率小于1mWnWLAN發(fā)射功率一般不能超過(guò)100mWn不同的速率能夠使用的最大功率不同n11g和11b的功率是分別調(diào)整的EVM (er

7、ror vector magnitude，矢量誤差，矢量誤差) 是衡是衡量調(diào)制信號(hào)質(zhì)量的一種指標(biāo)，它表示了接收機(jī)量調(diào)制信號(hào)質(zhì)量的一種指標(biāo)，它表示了接收機(jī)對(duì)信號(hào)進(jìn)行解調(diào)時(shí)所產(chǎn)生的對(duì)信號(hào)進(jìn)行解調(diào)時(shí)所產(chǎn)生的I-Q分量與理想分量分量與理想分量的接近程度的接近程度(接收機(jī)有一個(gè)最小的內(nèi)部接收機(jī)有一個(gè)最小的內(nèi)部E V M誤誤差差)。EVM 值越小，信號(hào)的質(zhì)量越高。值越小，信號(hào)的質(zhì)量越高。Data Rate (Mbps)Relative Constellation Error (dB) 11aRelative Constellation Error (dB) 11g6-5-59-8-812-10-1018-

8、13-1324-16-1636-19-1948-22-2254-25-25IEEE 11g Specifications11n 20M/40M帶寬速率帶寬速率(Date Rate）IEEE 11N EVM SpecificationsModulation CodingData Rate (R)Relative Constellation error (dB)20M1T1R20M2T2R40M1T1R40M2T2RBPSK1/2-56.5Mbps13Mbps13.5Mbps27MbpsQPSK1/2-1013Mbps26Mbps27Mbps54MbpsQPSK3/4-1319.5Mbps39Mb

9、ps40.5Mbps81Mbps16-QAM1/2-1626Mbps52Mbps54Mbps108Mbps16-QAM3/4-1939Mbps78Mbps81Mbps162Mbps64-QAM2/3-2252Mbps104Mbps108Mbps216Mbps64-QAM3/4-2558.5Mbps117Mbps121.5Mbps243Mbps64-QAM5/6-2865Mbps130Mbps135Mbps270MbpsSensitivity(接收信號(hào)靈敏度接收信號(hào)靈敏度)n衡量WLAN設(shè)備能夠接收的最小信號(hào)強(qiáng)度nRSSI：Receive Signal Strength Indicator n不

10、同速率要求的最低接收靈敏度不一樣Data rate (MBps)Minimum sensitivity (dBm)6-829-8112-7918-7724-7436-7048-6654-65IEEE 11N sensitivity SpecificationsModulation CodingData Rate (R)20M1T1R20M2T2RMinimum sensitivity (20M channel)40M1T1R40M2T2RMinimum sensitivity (20M channel)BPSK1/26.5Mbps13Mbps-8213.5Mbps27Mbps-79QPSK1/

11、213Mbps26Mbps-7927Mbps54Mbps-76QPSK3/419.5Mbps39Mbps-7740.5Mbps81Mbps-7416-QAM1/226Mbps52Mbps-7454Mbps108Mbps-7116-QAM3/439Mbps78Mbps-7081Mbps162Mbps-6764-QAM2/352Mbps104Mbps-66108Mbps216Mbps-6364-QAM3/458.5Mbps117Mbps-65121.5Mbps243Mbps-6264-QAM5/665Mbps130Mbps-64135Mbps270Mbps-61信標(biāo)信標(biāo)(Beacon)nAP每隔一

12、定時(shí)間廣播一次Beacon幀n處于IBSS模式的站點(diǎn)也會(huì)定時(shí)廣播Beacon幀nBeacon幀包含了很多IE（Information Elements），標(biāo)示了AP的能力。n站點(diǎn)監(jiān)聽(tīng)通過(guò)AP的Beacon，保持與AP的心跳，或者獲知周?chē)鶤P的情況SSIDnSSID：Service Set IDn區(qū)分不同WLAN服務(wù)單元的標(biāo)識(shí)（“網(wǎng)絡(luò)名字”）p無(wú)線是無(wú)形，需要標(biāo)識(shí)來(lái)表示一個(gè)WLAN網(wǎng)絡(luò)服務(wù)單元nSSID是一個(gè)統(tǒng)稱(chēng)，不同的組網(wǎng)方式，SSID有不同的稱(chēng)呼pESSID：Extend Sevice Set IDpBSSID：Basic Service Set ID（AP的MAC地址）pIBSSID：In

13、dependent Basic Service Set IDn不同的AP可以使用相同的SSID（組成了ESS）n最大32個(gè)字符，可以是任何字符多多SSIDn一個(gè)物理AP設(shè)備上虛擬出多個(gè)邏輯AP設(shè)備n也叫VAP (Virtual AP)，類(lèi)似VLANn便于區(qū)分不同用途，方便管理ChinaNetmgmtIPTVn單獨(dú)設(shè)置的參數(shù)p加密方式pSSID名稱(chēng)p接入限制p隱藏SSIDn共用的參數(shù)p信道p功率p速率p其他物理參數(shù)無(wú)線站點(diǎn)接入無(wú)線站點(diǎn)接入3步走步走1.掃描：獲取周?chē)鶤P的信息(SSID, 加密, 速率)，主動(dòng)/被動(dòng)掃描2.認(rèn)證：Open或Shared認(rèn)證3.關(guān)聯(lián)：成為AP關(guān)聯(lián)的站點(diǎn)Probe R

14、equestProbe ResponseAUTHAUTHAssociation RequestAssociation ResponseData 無(wú)線安全：無(wú)線安全：WPA / WPA2nWiFi組織基于IEEE802.11i標(biāo)準(zhǔn)提出pWPA：草案的IEEE802.11i標(biāo)準(zhǔn)pWPA2：正式的IEEE802.11i標(biāo)準(zhǔn)nWPAp128bits RC加密算法p每個(gè)數(shù)據(jù)幀采用一個(gè)密碼pTKIP動(dòng)態(tài)密碼管理協(xié)議nWPA2p采用AES加密算法p支持128bits,192bits,256bitspCCMP密碼管理協(xié)議p支持緩存密鑰和預(yù)認(rèn)證n2種模式pWPA Enterprise：采用802.1x認(rèn)證（EA

15、P-TLS,EAP-TTLS, PEAP等）pWPA Personal：采用PSK（預(yù)共享密鑰）nWPA和WPA2可以共存，TKIP和CCMP也可以共用使用WPA與WEP加密進(jìn)行Throughput或正常使用，AP都會(huì)運(yùn)行在11B、11G模式去；Wpa2加密方式會(huì)運(yùn)行在11n模式；WEP加密很容易被破解。WPS (Wi-Fi Protected Setup)n類(lèi)似稱(chēng)呼：QSS / SES / AOSS / EZ-SETUP n為了解決無(wú)線安全設(shè)置比較繁瑣、專(zhuān)業(yè)性強(qiáng)的問(wèn)題n過(guò)程p站點(diǎn)通過(guò)WPS協(xié)商過(guò)程獲得AP當(dāng)前的無(wú)線安全設(shè)置(SSID, 安全模式，密碼)p正常接入到BSSn2種常見(jiàn)的啟動(dòng)WPS

16、協(xié)商的方式：PIN和PBCpPIN：在AP上輸入站點(diǎn)的PIN碼pPBC：2分鐘內(nèi)分別按下AP和站點(diǎn)上的按鈕n可以讓站點(diǎn)快速接入WPS協(xié)商過(guò)程正常關(guān)聯(lián)過(guò)程啟動(dòng)WPS啟動(dòng)WPSWiFi 產(chǎn)品的一般射頻設(shè)計(jì)框圖產(chǎn)品的一般射頻設(shè)計(jì)框圖今天在這里，我們只講解與射頻電路相關(guān)的一些內(nèi)容，今天在這里，我們只講解與射頻電路相關(guān)的一些內(nèi)容，發(fā)送信號(hào)時(shí)，收發(fā)器本身會(huì)直接輸出小功率的微弱的射發(fā)送信號(hào)時(shí)，收發(fā)器本身會(huì)直接輸出小功率的微弱的射頻信號(hào)，發(fā)送至功率放大器（頻信號(hào)，發(fā)送至功率放大器（Power amplifier)進(jìn)行功率進(jìn)行功率放大，然后通過(guò)收發(fā)開(kāi)關(guān)（放大，然后通過(guò)收發(fā)開(kāi)關(guān)（Transmit/Receive

17、switch)經(jīng)由經(jīng)由天線（天線（Antenna)輻射至空間、接收信號(hào)時(shí)，天線會(huì)感應(yīng)輻射至空間、接收信號(hào)時(shí)，天線會(huì)感應(yīng)到空間的電磁信號(hào)，通過(guò)收發(fā)開(kāi)關(guān)之后到低噪聲放大器到空間的電磁信號(hào)，通過(guò)收發(fā)開(kāi)關(guān)之后到低噪聲放大器（Low noise amplifier, LNA)進(jìn)行放大，這樣，放大后的進(jìn)行放大，這樣，放大后的信號(hào)就可以直接送給收發(fā)器進(jìn)行處理，進(jìn)行解調(diào)。信號(hào)就可以直接送給收發(fā)器進(jìn)行處理，進(jìn)行解調(diào)。產(chǎn)品圖產(chǎn)品圖WiFi 產(chǎn)品的一般射頻設(shè)計(jì)框圖產(chǎn)品的一般射頻設(shè)計(jì)框圖無(wú)線模塊圖無(wú)線模塊圖外置外置PA、外置、外置LNA無(wú)線模塊圖無(wú)線模塊圖內(nèi)置內(nèi)置PA、LNATransceiver（無(wú)線收發(fā)器）（無(wú)線

18、收發(fā)器）無(wú)線收發(fā)器一般會(huì)是一個(gè)設(shè)計(jì)的核心器件之一，有時(shí)候還可能集成在CPU上，收發(fā)器的datasheet中一般會(huì)在開(kāi)始的幾段話中就指出該芯片支持哪些協(xié)議，工作在什么頻率上，幾條通路（也就是幾發(fā)幾收），接口類(lèi)型，同時(shí)，收發(fā)器從根本上決定著整個(gè)設(shè)計(jì)的的無(wú)線性能。BalunBalun：阻抗和相位的轉(zhuǎn)換（差分信號(hào)轉(zhuǎn)換成單端信號(hào)）,使用不平衡變壓器，原本相位相差180度的差分信號(hào)經(jīng)過(guò)不平衡變壓器（俗稱(chēng)巴倫）就可以得到合二為一的單端射頻信號(hào)。主要參數(shù)：不平衡阻抗、平衡阻抗、工作頻率、不平衡端口回波損耗、相位變化、插入損耗。BalunRealtek、Ralink、Atheros常用的分立元件做的轉(zhuǎn)換常用的分

19、立元件做的轉(zhuǎn)換Filter（濾波器）（濾波器）我們公司常用的濾波器有帶通濾波器、低通波器、型濾波器。這些濾波器有三種實(shí)現(xiàn)方法：一種是已經(jīng)設(shè)計(jì)好的專(zhuān)用濾波器，第二種是使用分立元件組成的濾波器，第三種幾乎也是Atheros專(zhuān)有的印制電路板濾波器設(shè)計(jì)，這種濾波器最突出的優(yōu)點(diǎn)就是沒(méi)有成本，最突出的缺點(diǎn)就是點(diǎn)用空間較大和功率損耗較大，而且還需要凈空區(qū)。帶通濾波器主要參數(shù)：輸入阻抗、輸出阻抗、通頻帶、通頻帶內(nèi)的衰減、通頻帶以外的衰減、Filter（濾波器）（濾波器）我們常用的濾波器有帶通濾波器、低通波器、型濾波器。這些濾波器有三種實(shí)現(xiàn)方法：一種是已經(jīng)設(shè)計(jì)好的專(zhuān)用濾波器，第二種是使用分立元件組成的濾波器，第

20、三種幾乎也是Atheros專(zhuān)有的印制電路板濾波器設(shè)計(jì)，這種濾波器最突出的優(yōu)點(diǎn)就是沒(méi)有成本，最突出的缺點(diǎn)就是點(diǎn)用空間較大和功率損耗較大，而且還需要凈空區(qū)。DC block：隔直作用，保護(hù)我們的IQ Flex、IQ View等設(shè)備PA （Power amplifier功率放大器功率放大器)功率放大器，power amplifier俗稱(chēng)PA，主要的作用就是將無(wú)線收發(fā)器送來(lái)的射頻信號(hào)進(jìn)行功率放大，保證有足夠大的輸出功率滿足設(shè)計(jì)需求。我們的產(chǎn)品很多是把PA集成在Transceiver里面，外置PA的產(chǎn)品，都是使用IC來(lái)實(shí)現(xiàn)的。在實(shí)際使用PA時(shí)，我們一般會(huì)考慮PA如下幾項(xiàng)參數(shù)：工作頻率、小信號(hào)增益、最大線

21、性輸出功率、1db壓縮點(diǎn)輸出功率、誤差向量幅度（EVM）、相鄰信道功率比（ACPR）、噪聲系數(shù)、是否內(nèi)建功率檢測(cè)功能、是否內(nèi)建增益控制功能、供電電壓、消耗電流。外置功率放大器（外置功率放大器（EPA）外置功率放大器（外置功率放大器（EPA）外置功率放大器（外置功率放大器（EPA）VCC：主電源供電管腳VC1：一級(jí)功率放大供電管腳VC2：二級(jí)功率放大供電管腳RFIN：射頻信號(hào)輸入管腳RFOUT：射頻信號(hào)輸出管腳VB_1：一級(jí)功放增益控制管腳VB_2：二級(jí)功放增益控制管腳DET：內(nèi)建功率檢測(cè)輸出管腳VB_1, VB_2都是來(lái)自transceiver的控制信號(hào)，是直流電壓。DET：是功放芯片輸出的發(fā)

22、射功率檢測(cè)值，也是直流電壓，RFIN，RFOUT就是兩個(gè)重要的射頻信號(hào)管腳。內(nèi)置功率放大器（內(nèi)置功率放大器（IPA）內(nèi)置功率放大器電源內(nèi)置功率放大器電源RX 介紹介紹QW4為為L(zhǎng)NA（低噪聲放大器），（低噪聲放大器），F(xiàn)LW2與與RW273、RW274為可選設(shè)計(jì)為可選設(shè)計(jì)RF Swtich介紹介紹因?yàn)閃iFi采用的TDD（時(shí)分雙工）工作模式，所以需要一個(gè)RF Swtich開(kāi)關(guān)來(lái)切換接收通道和發(fā)送通與天線之間的連接。名詞解釋?zhuān)簳r(shí)分雙工:在TDD模式的移動(dòng)通信系統(tǒng)中，接收和發(fā)送在同一頻率信道（即載波）的不同時(shí)隙，用保證時(shí)間來(lái)分離接收和傳送信道。使用萬(wàn)用表簡(jiǎn)單測(cè)量使用萬(wàn)用表簡(jiǎn)單測(cè)量RF Switch可使用萬(wàn)用表測(cè)試三處是否對(duì)地短路可使用萬(wàn)用表測(cè)試三處是否對(duì)地短路晶體、晶振（晶體、晶振（Crystal、Oscillate)晶體、晶振（晶體、晶振（Crystal、Oscillate)我司的WiFi 產(chǎn)品通常都有20M/40M壓控晶體，提供無(wú)線模塊運(yùn)行時(shí)鐘，同時(shí)通過(guò)PLL升頻到2.4G的頻率，WiFi 2.4G與輸入信號(hào)保持一個(gè)固定的關(guān)系。crystal的介紹的介紹如在測(cè)試過(guò)程中發(fā)現(xiàn)如在測(cè)試過(guò)程中發(fā)現(xiàn)Frequency error fail則可調(diào)整則可調(diào)整C764、C765兩個(gè)電容的值，兩個(gè)電容的值，Crystal裝載電容盡量選裝載電容盡量