新闻列表| 非视距无线网桥技术浅谈 | |
| 发布者：yangnina456 发布时间：2008-1-9 15:13:50 阅读：6次 | |
一、无线链路的衰落
1、 所有无线链路都会受到衰落的影响
• 大气对流层影响 – 大气闪烁现象
– 管道效应Ducting
• 地球表面弯曲影响
• 海面、地面反射 – LoS
• 多径
• 建筑物、小山、树叶阻挡
2、 LOS 衰落
• 多径
• 大气闪烁
3、 nLOS衰落
• 多径
• 阻挡物移动、变化
二、非视距的实现
1、 传送信号通过下列方式到达另一端：
• 围绕一个物体绕射
• 从物体表面反射到障碍物一侧
• 表面折射和散射
• 穿透障碍物
• 超路径损耗是指由于RF信号路径上的障碍物导致的RF损耗
• RF 信号在有障碍物的路径上会发生强烈衰落
• 链路正常工作的条件是：系统增益 > 总路径损耗，
… 受直接信号的影响产生了多径干扰和信号的波动 ….可用 OFDM克服。
… OFDM可以利用无线（RF）信号的折射，这使得两个原本视距不可见的地点的连接成为可能，比如两点间有树木、楼宇、地形遮挡的阻碍。
2、 解决非视距传输方案
A、使系统增益最大化：
WB5800系列无线设备具有较高输出功率的发射器，高度灵敏的接收器，
施工时候采用较大的天线实现较高的增益
B、OFDM的核心技术：
•将发送信号分成许多更小的信号 – 副载波
•各个载波大量重叠占据整个频宽。 副载波互相成正交关 系， 不会相互干扰
三、正交频分复用（OFDM）技术
在过去几年中，正交频分复用（OFDM）已经成功地用于大量的数据通信应用中，并已被采纳为无线局域网的标准。
正交频分多路复用器（orthogonal frequency division multiplexing 简称OFDM）强大的高带域能力所提供的先进性使无线产品能够从中受益，许多类型的网络系统正在使用它。OFDM除了符合数字电缆、DSL、数字化电视，和输电线联网产品的使用要求以外，也符合已经建立起来的IEEE 802.11a 无线局域网（WLAN) 标准，和推荐使用的IEEE 802.11g 无线局域网标准。OFDM也被考虑用于4G蜂窝系统。
究竟什么是OFDM，并且是什么使它变得跟好的呢，为了回答这个问题，我们需要回顾一些有关无线通信系统的基本概念，以及OFDM是怎样使用于整个环境的。
在其后的内容里，为了理解OFDM，我们将回顾以下一些概念：数字消息、载波、调制、复用。然后我们将解释什么是OFDM以及为什么要使用它。
消息
无线通信系统利用在自由空间传播的无线电波在两地之间传送消息。通常，各种类型的消息（语音、音乐、图像、视频、文本）被转换成数字形式，用称为比特（bit，二进制数字）的1和0的数字流表示。语音消息能用大约每秒10000比特表示，CD品质的音乐需要大约每秒100000比特，而电视质量的视频消息则需要每秒1000000比特左右，文本消息可以任意速度传送，这依赖于你愿意等待多长时间。
载波
无线电波是电磁波，用于将信息携带至远端。因此，无线电波也称为载波。一个载波看起来像一个正弦波，并且以光速像一列火车那样运动。载波的频率就是这列波型“火车”在你面前经过时每秒上升、下降又再上升的次数，用每秒周期数或赫兹（Hz）这样的单位度量。
不同频率和波长的载波（电磁波）具有不同的性质。例如，无线电可以穿透墙壁，但光波不能。低频率的波能传播的更加远，并且能够绕过角落。高频波则仅能进行视距传播，因而，无线电频谱中的特点部分更使用于进行特定类型的通信。对于数百英尺远的、需要穿透墙壁进行的室内无线通信或是在几英里距离上通过视距（上面可能有一些树木）传输进行的室外通信，使用了频率范围在1-5GGHz（吉赫兹或每秒十亿周）的载波。
调制
调制是一个过程，在整个过程中特定频率的载波能用于将消息携带到远端。对于数字消息（1和0的数字流），有三种基本的调制；
——幅度偏移键控（ASK）（数字调幅），载波的幅度随消息信号的变化被调制。
——频率偏移键控（FSK）（数字调频），载波的频率随消息信号的变化被调制。
——相位偏移键控（PSK）（数字调频），载波的相位随消息信号的变化被调制。
ASK 和PSK也同时用于同一载波，这被称为正交振幅调制（QAM）或幅度/相位联合键控（APK）。接收机被设计为接收已调载波，检测其幅度和相位偏移（解调），从而恢复出数字消息。
当一个载波经过调制后，它不再是单一频率的，而是在一定的频率范围内扩展开来。已调载波的带宽是其最低与最高频率之间的范围，其中心是未调载波的频率。带宽大致上等于数字消息的速度，例如，话音为10000Hz（10 KHz）或视频为1000000Hz（1MKHz）。
OFDM（正交频分复用）是一种使用许多载波而不是单一载波，并且每个载波仅仅携带消息的一部分的调制方式。OFDM也叫多载波调制（MCM）或离散多音（DMT）。我们首先来描述复用，然后是频分和正交。强调以下一点是非常重要的：OFDM其实并不是一种调制方案，因为它并不与其他的调制方案冲突。他更多地是一个编码方案或传输方案。
复用
复用是一种把高速数字消息分割成多个低速数字消息的方法，一个有用的类比是一条具有收费汇集点的高速公路。在这条高速公路上，每辆汽车都是消息中的一个比特，一秒钟内通过一个固定点的汽车数是消息的速度，表示每秒钟的比特数。单通道的高速公路可以分割成10条不同的车道以便于付费。在单通道高速公路的任一点上，汽车将以高速通过，而在收费亭处，汽车将缓慢通过。这样，单个的高速消息（通过高速公路上任一点的汽车流）被分成了多个低速消息（通过许多收费亭的汽车流）。在一个理想化的系统中，第一辆车将使用一车道，第二辆车将使用二车道，、、、等等。第11辆车将再使用第一车道，紧随第一辆车。一个复用器就是一个把一辆车分配给许多收费亭中的一个的开关。
分用则相反，它把许多低速消息合并成一个高速消息。利用上面的类比，分用就是许多在收费亭车道上缓慢通过的汽车（消息）在单通道高速公路上汇聚为一个高速传输的消息。
频分
在上面的类比中，频分就是每一个收费亭车道代表一个不同的载频或仅仅代表一个载波。
正交是一个数学术语，用以描述不影响的轴或函数。
正交频分复用
对于正交频分复用，载波间隔等于消息的速率（比特率）
在早期的关于复用的文献中，一个复用器主要用于允许用户像连接两个中心电话局的电话中继线那样的通信介质。在OFDM中，典型的做法是给单个用户分配所有的载波；因而复用并不是按照他一般的意义那样来使用的。
正交频分复用就是利用多个载波携带与载波间隔相同数量的信息来建立通信连接的一个概念。
在比较OFDM和单载波通信系统（SCCM）时，它们的总体速度用每秒比特率衡量时是相同的，在本例中都是1兆比特/秒（Mbps）。对于单载波系统只有一个载波频率，1Mbps的消息对这个载波调制，导致在载波的两侧各有1Mbps的带宽扩展，对于OFDM，1Mbps的消息被分成10个分离的消息，每个消息都是100Kbps，其载波两侧都有100KHz的带宽扩展。
为了说明频率是怎样随时间而变化的，我们可以利用交响乐团或乐队奏乐这样的类比。一个载波可以类比为一件乐器演奏一个音调。使用一个高速消息的单载波系统可以类比为一个节奏很快的轮鼓，而使用多个低速消息的多载波系统（OFDM）可以类比成许多缓慢演奏的乐器。
关于OFDM和SCCM的最后一个比较是为了说明SCCM以串行方式传送信息而OFDM以并行方式传送信息。
当我们注意到已调载波的带宽具有所谓的“sinc”（sinx/x）形状并有以比特速率间隔隔开的零点时，我们就会对正交有一个深入的认识。在OFDM中，载波是以比特率为间隔隔开的，因此每个载波都位于其他载波的零点处。关于正交的另一个观点是在每个比特周期内，每个载波都具有正弦周期的整数倍。
怎样实现OFDM？
最初的多载波系统是通过使用分离的本地振荡器产生许多载波来实现的。这种方法效率低且成本高（虽然提高了数据速率）。当一种数学变化（快速傅立叶变化——FFT）被引入来产生不同的独立载波，并能保证它们相互正交是，OFDM就获得了新生。FFT基本上是计算信号的频谱内容。它将信号从以一系列时间事件来表示的时遇到以一系列特定频率的幅度和相位表示的频域。快速傅立叶逆变换（IFFT）则进行相反的变化。
数据（可以是数字化语音、数字视频或计算机数据）为了保密或进行纠错而被编码，然后，以某种形式的QAM（QAM、16QAM、64QAM）进行调制。在单载波中，数据将被放在合适的频率上进行传输。在OFDM中，数据形成大小合适的帧以便进行FFT变换。一个FFT的长度应是2r（r为整数）。并不是所有的FFT中的2r个点都用于传送消息；一些点被应用于频率微调或跟踪比特定时。在帧上进行快速傅立逆变换（IFFT），IFFT的每一帧输出被置于适当的频率上以进行传输。 | |
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