《WLAN射频基础》课件

射频基础WLAN本课程介绍网络的核心技术，包括射频传输、信道、天线和调制解调等WLAN射频基础简介WLAN无线局域网射频技术无线通信无线局域网（）是一种利用无系统使用射频（）技术，利是一种无线通信技术，可以实WLAN WLANRF WLAN线电波进行数据传输的局域网技术，用电磁波进行数据传输，因此也称为现设备之间的无线连接，打破了传统为用户提供无线网络接入服务无线射频网络有线网络的局限性电磁波基础电磁波是一种由振荡的电场和磁场组成的横波它以光速在真空中传播，并能携带能量和信息电磁波是由麦克斯韦方程组描述的，该方程组建立了电场和磁场之间的关系，并预测了电磁波的存在电磁波的特性传播特性干涉特性偏振特性折射特性电磁波以光速在真空中传播，多束电磁波相遇时，会发生叠电磁波的电场方向与传播方向电磁波穿过不同介质时，传播不受介质影响加现象形成一定角度方向会发生改变电磁波的频谱划分电磁波谱是一个连续的频谱，涵盖了从低频无线电波到高频伽马射线的所有电磁辐射不同的电磁辐射具有不同的频率和波长，它们在日常生活中扮演着不同的角色例如，无线电波用于广播和通信，微波用于卫星通信和雷达，可见光用于照明和视觉，射线用于医疗诊断，伽马射线用于核物理研究X工作频段WLAN频段频段频段

2.4GHz5GHz6GHz频段是最常用的频段，覆盖频段传输速度快，抗干扰能力强，但频段是新一代频段，带宽更宽

2.4GHz WLAN5GHz6GHz WLAN范围广，穿透能力强，但容易受到干扰覆盖范围窄，穿透能力弱，传输速度更快，但目前设备普及率不高频带简介WLAN频带概述频带划分频带是指无线局域网系统使用的无线电频率范围频带主要分为和频段WLAN WLAN

2.4GHz5GHz不同频段具有不同的特性，例如覆盖范围、数据传输速率和干扰频段较为成熟，但干扰较多，而频段较新，干扰较

2.4GHz5GHz程度少，但覆盖范围较小常见频段WLAN

2.4GHz5GHz带宽较窄，容易受到干扰，但穿带宽更宽，速度更快，但穿透性透性较强，在较远距离或墙壁阻较弱，适合短距离或开放环境使隔情况下也能提供可靠连接用其他频段6GHz新一代无线网络频段，拥有更宽一些国家地区使用其他频段，例/的带宽，可提供更高速度和更低如，主要用于低速长距900MHz延迟，但支持设备较少，目前主离连接要应用于高端路由器和设备频段

2.4GHz频段是中最常用的频段之一，具有覆盖范围广、穿透性强等优点

2.4GHz WLAN该频段存在较多的干扰源，例如微波炉、蓝牙设备等，导致数据传输速率较低，信号稳定性较差

2.4GHz频段范围11通道可用信道数

802.11b/g/n协议支持协议频段5GHz频段

5.15-

5.35GHz

5.725-

5.825GHz特点更高带宽更低干扰优势速度更快覆盖范围更广局限性信号穿透能力弱设备兼容性较低信号调制技术载波调制解调信号需要载波进行传输，载波是一种高频电调制是将信息信号叠加到载波上的过程，将解调是将接收到的信号还原为原始信息信号磁波，可以将信息信号传递到很远的地方信息信号转换为可传输的信号形式的过程，从载波中提取出信息信号调制的基本原理载波1载波是用于传输信息的无线电波它是一种高频信号，可以被调制来承载信息调制2调制是指改变载波的特性，例如幅度、频率或相位，以嵌入信息解调3解调是指从已调制信号中恢复原始信息的过程它将调制信号还原为原始信息调制技术OFDM多载波传输频率分集12将无线信道分成多个子载波，每个子载波传输不同的数据，将数据分散到多个子载波上，减少因衰落造成的信号损失，提高频谱利用率提高传输可靠性抵抗干扰易于实现34子载波之间互相正交，减少来自其他信道的干扰，提高抗干技术相对成熟，易于实现，广泛应用于无线通信领域OFDM扰能力调制技术DSSS直接序列扩频抗干扰性能强应用场景广泛DSSS直接序列扩频是一种常用的无线技术通过扩频，将信号能量分散在广泛应用于各种无线通信系统，包DSSS DSSSDSSS通信调制技术，它将数据信号通过一个比数更宽的频带上，有效降低了信号的能量密度括蓝牙、等WiFi据信号带宽更宽的伪随机码进行扩展，将原，提高了信号的抗干扰能力始信号的带宽扩展成更宽的频带调制技术FHSS频跳扩频技术抗干扰性技术，又称频跳扩频技术，技术可有效抵抗窄带干扰，FHSS FHSS利用伪随机序列跳跃多个频率，提高抗干扰能力，稳定传输实现数据传输安全性应用场景使用伪随机序列，增加数据传输技术常用于蓝牙和无线电设FHSS安全性，防止监听和破解备，实现稳定可靠的无线通信天线基础天线是无线通信系统中必不可少的组成部分天线的作用是将电信号转换为无线电波，或将无线电波转换为电信号天线的主要功能是发射和接收无线电波天线的类型很多，常见的有全向性天线、定向天线等天线的特性参数包括增益、方向性、极化等天线的基本特性方向性增益极化阻抗天线辐射方向性是指天线在不天线增益是指天线在特定方向天线极化是指天线辐射电磁波天线阻抗是指天线输入端阻抗同方向上辐射电磁波的能力上辐射功率与无方向天线在相的电场矢量方向与馈线阻抗的匹配程度同输入功率下辐射功率之比常见的极化方式包括垂直极化阻抗匹配可以有效提高天线效方向性可以通过天线的方向图和水平极化率，减少信号反射来描述增益是衡量天线集中辐射能力的指标天线类型及应用类型应用天线分为全向性天线、定向天线、抛物面天线等全向性天线可向不同天线类型应用于不同的场景全向性天线适用于覆盖范围广的各个方向发射信号，定向天线将信号集中发射到特定方向，抛物面区域，例如无线路由器定向天线用于集中发射信号，例如无线桥天线通过反射聚焦信号，增强信号强度接抛物面天线用于长距离通信，例如卫星通信指向性天线指向性天线将无线电波集中在特定方向，增强信号强度天线形状和结构影响其指向特性，例如抛物面天线或定向天线指向性天线在需要远距离传输或避免干扰的应用中发挥重要作用，例如长距离无线通信全向性天线全向性天线可以向所有方向发射和接收信号它通常用于需要覆盖较大范围的应用，例如无线路由器、基站等全向性天线通常采用垂直极化，这意味着电磁波的电场方向与地面垂直这有助于减少信号反射和多径传播的影响，提高信号覆盖范围信号传播基础无线信号传播自由空间损耗无线信号通过无线电波在空气中信号在理想的无障碍环境中传播传播，从发射天线到接收天线，能量随着距离平方衰减，称为信号强度随距离衰减，受环境影自由空间损耗响多径效应阴影衰落信号在传播过程中遇到障碍物，信号遇到高楼大厦等障碍物，造产生反射、折射和散射，导致多成信号强度急剧衰减，形成阴影条路径到达接收机，形成多径效衰落应自由空间损耗自由空间损耗是指无线信号在自由空间传播过程中，由于能量扩散导致的信号强度衰减现象该损耗与距离、频率和天线增益有关距离越远，能量越分散，损耗越大频率越高，信号衰减越快，损耗也越大阴影损耗障碍物阻挡信号衰减

1.

2.12建筑物、树木或其他障碍物会障碍物吸收或反射部分信号能阻挡无线电波传播量，导致信号强度减弱信号覆盖范围信号质量

3.

4.34阴影损耗影响信号覆盖范围，阴影损耗会导致信号质量下降导致部分区域信号弱或无法接，影响数据传输速度和可靠性收多径传播信号反射信号绕射信号散射无线信号在传播过程中遇到障碍物，如墙壁无线信号遇到障碍物时，会绕过障碍物继续无线信号遇到小的物体或不规则表面时，会、家具等，会发生反射传播发生散射干扰和噪声无线干扰电磁干扰其他无线设备，如蓝牙设备、微来自电力线、电机等设备的电磁波炉等，会产生干扰信号辐射会干扰无线信号热噪声电子元件的热运动会产生随机噪声，影响信号质量系统噪声分析WLAN系统噪声会影响信号质量，降低传输速度和稳定性分析噪声来源，并采取措施降低噪声影响非常重WLAN要噪声来源包括电子设备、电磁干扰、热噪声等100dB噪声水平系统中典型噪声水平WLAN-100dBm信号强度10dB信噪比信号与噪声功率比值信号干扰分析干扰类型描述邻近网络干扰同一频段上其他无线网络的信号会相互干扰WLAN非设备干扰微波炉、蓝牙设备等会产生无线电信号干扰WLAN环境因素干扰金属物体、墙壁等阻挡信号传播，造成信号衰减或干扰无线标准系列

802.11标准化兼容性

1.

2.12确保不同厂商生产的无线设备允许设备在不同频率、数据速之间能够互操作率和功能之间进行协商安全性互操作性

3.

4.34定义了无线网络的加密和认证使不同厂商的无线设备能够共机制，以保护数据安全享同一网络标准演进历程

802.11无线标准已经发展了很多年，不断进行改进和升级

802.

11802.11ac/ax1支持更高数据速率，更低的延迟，更强的抗干扰能力

802.11n/g2提高数据速率，改善覆盖范围

802.11a/b3初始标准，奠定基础

802.11a/b/g/n/ac

802.11a

802.11b

802.11g

802.11n第一个支持频段的标准，数据传第一个广泛应用的无线网络标准，数据兼容标准，数据传输速率可达采用技术，数据传输速率可达5GHz

802.11b MIMO输速率可达传输速率可达54Mbps11Mbps54Mbps600Mbps

802.11ac进一步提升数据传输速率，最高可达

1.3Gbps未来发展趋势更高带宽更低延迟更强安全性更广覆盖未来技术将致力于更随着物联网和实时应用的兴起网络安全是技术发展未来技术将扩展覆盖WLAN WLANWLAN高的数据传输速率，例如，低延迟成为的关键的重要方向之一，未来将采用范围，实现更广泛的区域覆盖WLAN标准，提供高达指标，未来将通过技术创新，更复杂的加密算法和身份验证，满足各种场景的需求，例如

802.11ax的理论速度，满足日例如改进的协议和更先进的调机制，提高无线网络的安全性大规模公共场所、工业园区和10Gbps益增长的网络流量需求制技术，实现更低的延迟，防止数据泄露和网络攻击智慧城市等。