WLAN原理与技术
802.11WLAN技术基础
软件学院
王长征 2016/9/18
小米 mini
2*2MIMO双频
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教学索引
WLAN接 入标准
WLAN通信 技术参数
新一代 WLAN接 入技术
WLAN信 道使用
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1.WLAN接入技术标准
标准号 标准发布时间 IEEE 802.11b 1999年9月 IEEE 802.11a 1999年9月 5.150－ 5.350GHz 工作频率范围 2.4－ 2.4835GHz 5.475－ 5.725GHz 5.725－ 5.850GHz 2.4－2.4835GHz 2.4－2.4835GHz 5.150－5.850GHz IEEE 802.11g 2003年6月 IEEE 802.11n 2009年9月
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WLAN信道使用
WLAN工作频段：2.4Ghz和5Ghz ① 工作在2.4Ghz频段的设备 支持802.11a/b/g/n/ac协议的WLAN设备 ZigBee设备 微波炉 双向寻呼系统 脉冲雷达系统 ② 5Ghz频段 支持802.11/n/ac协议的WLAN设备 其他多媒体通信设备
新一代 WLAN接 入技术
WLAN信 道使用
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802.11WLAN标准演进
802.11a 2.4Ghz 11Mbps 802.11b 5Ghz 54Mbps 802.11n 2.4Ghz 5Ghz 600Mbps 4*4MIMO 40Mhz
802.11ad 60Ghz 7Gbps 802.11af 超级WiFi TV空闲段
频率
两个频道的中心频率间隔不能低于25MHz 7/28
5Ghz信道的划分与使用
5Ghz信道的使用 美国UNII将5Ghz频段分为包 含24个互不干扰的信道。 5GHz频段以5Mhz为步进划 分信道，每个信道20Mhz 信道编号n=(信道中心频率 GHz－5GHz)*1000/5 目前中国WIFI设备在5GHz可 以使用36,40, 44, 48, 52, 56, 60, 64, 149,153, 157, 161, 165共计13个信 道。
802.11 2.4Ghz 2Mbps
802.11b
2.4Ghz 54Mbps
802.11ac 2.4Ghz 5Ghz 6.9Gbps MU-MIMO 160Mhz
802.11ah 900Mhz HaLow
低功耗 远距离 物联网
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各标准通信距离模型 802.11x覆盖范围：
•802.11ad覆盖 15~30m；
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802.11ac不同调制方式的数据率
802.11ac协议下1*1MIMO（1条空间流）的调制方式和数据率
Theoretical throughput for single Spatial Stream(in Mb/s)
MCS Modulation Coding type rate BPSK QPSK 1/2 1/2 20 MHz channels 800 ns GI 6.5 13 400 ns GI 7.2 14.4 40 MHz channels 800 ns GI 13.5 27 400 ns GI 15 30 80 MHz channels 800 ns GI 29.3 58.5 400 ns GI 32.5 65 160 MHz channels 800 ns GI 58.5 117 400 ns GI 65 130
（4）增益对无线通信信号的影响
天线增益高低对无线信号的影响：
2dBi
5dBi
高增益天线电磁辐射比低增益天线 大吗？ 天线是无源设备，没有对功率的放大作用，仅仅 调整了电磁信号辐射的空间形态，室内天线只要 离开天线1米以上，电磁辐射都很小。
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教学索引
WLAN接 入标准
WLAN通信 技术参数
信道低端/高端 频率 2401/2423MHz 2406/2428MHz
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
25Mhz 25Mhz
2411/2433MHz 2416/2438MHz 2421/2443MHz 2426/2448MHz 2431/2453MHz 2436/2458MHz 2441/2463MHz 2446/2468MHz
手机与路由器速率协商结果说明什么问题
135Mbps对应： 1*1MIMO 40Mhz MCS7-64-QAM GI=800ns 135Mbps 802.11n 802.11ac 双频天线 2*2MIMO 2.4GHz 300Mbps 5GHz 867Mbps 路由器使用1根 天线，使用了 2.4Ghz的两个相 邻信道，40Mhz 带宽与手机通信 -34dBm换算 为功率密度单 位为 0.0004mW 26/28
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WLAN接 入标准
WLAN通信 技术参数
新一代 WLAN接 入技术
WLAN信 道使用
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（1）天线增益
天线增益：定量地描述一 个天线把输入功率集中辐 射的程度。 在输入功率相等的条件下 ，天线增益等于实际天线 与理想的辐射单元在空间 同一点处所产生的信号的 功率密度之比。
合理调整AP功率，避免设备间相互干扰。
11 6 6
11 6 6
11 6
11 6
1
11 6 11
1
11 6 11
1
11 6
1
11 6
合理的信道设计，不合 理的功率设计
合理的信道和功率设计
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问题思考
手机连接小米路由器 的速度为135Mbps, 信号强度-34dBm， 可以得出什么结论？
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非重叠信道数
物理速率（Mbps）
3
11
24
54
3
54
15
600
实际吞吐量（Mbps）
频宽 调制方式 兼容性
6
20MHz CCK/DSSS 802.11b
24
20MHz OFDM 802.11a
24
20MHz CCK/DSSS/OFDM 802.11b/g
100以上
20MHz/40MHz MIMOOFDM/DSSS/CCK 802.11a/b/g/n
小米路由器 mini2.4Ghz 下 达到 300Mbps 10 2 QPSK 3/4 2*2MIMO 39 43.3 81 的调制方式 90
11 12 13 14 15 23 31 2 2 2 2 2 3 4 16-QAM 16-QAM 64-QAM 64-QAM 64-QAM 64-QAM 64-QAM 1/2 3/4 2/3 3/4 5/6 5/6 5/6 52 78 104 117 130 195 260 57.8 86.7 115.6 130 144.4 216.7 288.9 108 162 216 243 270 405 540 120 180 240 270 300 450 600
3~5dBi
IEEE 802.11a 802.11b 802.11g 802.11n 802.11ac
2.4GHz 300Mbps； 5GHz 867Mbps； 共计 1167Mbps
MIMO-OFDM: BPSK QPSK 16QAM 64QAM
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802.11n不同调制方式的数据率
MCS 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 空间流数 1 1 1 1 1 1 1 1 2 2 调制方式 BPSK QPSK QPSK 16-QAM 16-QAM 64-QAM 64-QAM 64-QAM BPSK QPSK 码率 1/2 1/2 3/4 1/2 3/4 2/3 3/4 5/6 1/2 1/2 带宽（20MHz） GI=800ns 6.5 13 19.5 26 39 52 58.5 65 13 26 GI=400ns 7.2 14.4 21.7 28.9 43.3 57.8 65 72.2 14.4 28.9 带宽（40MHz） GI=800ns 13.5 27 40.5 54 81 108 121.6 135 27 54 GI=400ns 15 30 45 60 90 120 135 150 30 60
11 12 13
2462MHz 2467MHz 2472MHz
2451/2473MHz 2456/2478MHz 2461/2483MHz
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2.4Ghz信道的使用
国内WLAN普遍使用2.4Ghz的1、6、11信道
信道
1 2 3 4 5 5 4 3 2 1 2400 2412 6 2437 7 11 2462 2472 2483 8 12 9 13 6 7 8 9 10 10 11 12 13
8
9
256-QAM
256-QAM
3/4
5/6
78
N/A
86.7
N/A
162
180
180
200
351
390
390
433.3
702
780
780
866.7
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WLAN接 入标准
WLAN通信 技术参数
新一代 WLAN接 入技术
WLAN信 道使用
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3. WLAN信道使用
合理的射频功率调整
0 1
2
3
QPSF
16-QAM
ห้องสมุดไป่ตู้3/4
1/2
19.5
26
21.7
28.9
40.5
54
45
60
87.8
117
97.5
130
175.5
234
195
260
4 16-QAM 3/4 39 43.3 81 90 175.5 195 351 390 小米路由器 mini 5Ghz 下 2*2MIMO 达到 433.3*2Mbps 的调制方式 5 6 7 64-QAM 64-QAM 64-QAM 2/3 3/4 5/6 52 58.5 65 57.8 65 72.2 108 121.5 135 120 135 150 234 263.3 292.5 260 292.5 325 468 526.5 585 520 585 650