WiFi基礎(chǔ)知識培訓(xùn)2013年12月21日WLAN基礎(chǔ)WLAN標(biāo)準(zhǔn)Channel(信道)Rate(速率)Power(功率)EVM(矢量誤差)Sensitivity(接收信號靈敏度)SSID無線安全WPSWLAN電路Transceiver（收發(fā)器）Balun/Filter/DCblockTXEPA、IPARXRFSwitch(射頻開關(guān)）Crystal、Oscillate（晶體、晶振）Antenna(天線)無線Throughput的干擾因素Splitter(功分器)802.11標(biāo)準(zhǔn)的速率與頻段

54Mb/s22Mb/s11Mb/s1Mb/sIEEE802.11bIEEE802.11gIEEE802.11a2,4GHz5GHz2Mb/sIEEE802.11nIEEE802.11n11n1T1R150Mb/sIEEE802.112003199920101999199711n2T2R300Mb/s2010802.11標(biāo)準(zhǔn)對比802.11g兼容802.11b;802.11n兼容802.11b,g,a.Channel(信道)無線信道類似于車道；無線信道不是獨占的，而是所有同信道的AP共用的；相同信道上工作的AP會降低吞吐量；2.4GHz信道分布每個信道的帶寬是22MHz，不同國家能夠使用的信道是不一樣的只有3個互不重疊的信道：1,6,11(或者2,7,12…)1-13信道頻率：2412+(n-1)*5MHz不同國家的2.4GHz信道信道標(biāo)識符頻率（單位：MHz）調(diào)整域美國EMEA日本世界其它地區(qū)12412●●●●22417●●●●32422●●●●42427●●●●52432●●●●62437●●●●72442●●●●82447●●●●92452●●●●102457●●●●112462●●●●122467-●●●132472-●●●142484--●-5GHz信道分布不同國家能夠使用的5GHz頻段很不相同，因此802.11a信道更為零散；每個信道的帶寬是20MHz，而且互不重疊不同國家的5GHz信道信道標(biāo)識符頻率（單位：MHz）調(diào)整區(qū)域美國EMEA日本世界其它地區(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)基本速率：所有WLAN設(shè)備必須支持控制幀、廣播幀、多播幀采用基本速率發(fā)送是傳輸速率的一個子集傳輸速率：WLAN設(shè)備能夠支持的所有速率一般WLAN設(shè)備支持自動選擇傳輸速率ModeTransmitRates(Mbps)BasicRates(Mbps)11bonly1,2,5.5,111(default),211gonly6,9,12,18,24,36,48,546,12,24(default)11g-wifi1,2,5.5,11,6,9,12,18,24,36,48,541,2,5.5,11,6,12,24(default)11bg1,2,5.5,11,6,9,12,18,24,36,48,541,2(default),5.5,11Power(功率)WLAN設(shè)備的發(fā)射功率，單位mW或dBmdBm為分貝毫瓦，是以1mW相比的對數(shù)值dBm=10log(Power/1mW)1mW=0dBm,10mW=10dBm100mW=20dBm

每下降3dB，功率減少一半

負的dBm表示功率小于1mWWLAN發(fā)射功率一般不能超過100mW不同的速率能夠使用的最大功率不同11g和11b的功率是分別調(diào)整的EVM(errorvectormagnitude，矢量誤差)是衡量調(diào)制信號質(zhì)量的一種指標(biāo)，它表示了接收機對信號進行解調(diào)時所產(chǎn)生的I-Q分量與理想分量的接近程度(接收機有一個最小的內(nèi)部EVM誤差)。EVM值越小，信號的質(zhì)量越高。DataRate(Mbps)RelativeConstellationError(dB)11aRelativeConstellationError(dB)11g6-5-59-8-812-10-1018-13-1324-16-1636-19-1948-22-2254-25-25IEEE11gSpecifications11n20M/40M帶寬速率(DateRate）IEEE11NEVMSpecificationsModulationCodingDataRate(R)RelativeConstellationerror(dB)20M1T1R20M2T2R40M1T1R40M2T2RBPSK1/2-56.5Mbps13Mbps13.5Mbps27MbpsQPSK1/2-1013Mbps26Mbps27Mbps54MbpsQPSK3/4-1319.5Mbps39Mbps40.5Mbps81Mbps16-QAM1/2-1626Mbps52Mbps54Mbps108Mbps16-QAM3/4-1939Mbps78Mbps81Mbps162Mbps64-QAM2/3-2252Mbps104Mbps108Mbps216Mbps64-QAM3/4-2558.5Mbps117Mbps121.5Mbps243Mbps64-QAM5/6-2865Mbps130Mbps135Mbps270MbpsSensitivity(接收信號靈敏度)衡量WLAN設(shè)備能夠接收的最小信號強度RSSI：ReceiveSignalStrengthIndicator不同速率要求的最低接收靈敏度不一樣Datarate(MBps)Minimumsensitivity(dBm)6-829-8112-7918-7724-7436-7048-6654-65IEEE11NsensitivitySpecificationsModulationCodingDataRate(R)20M1T1R20M2T2RMinimumsensitivity(20Mchannel)40M1T1R40M2T2RMinimumsensitivity(20Mchannel)BPSK1/26.5Mbps13Mbps-8213.5Mbps27Mbps-79QPSK1/213Mbps26Mbps-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)(Beacon)AP每隔一定時間廣播一次Beacon幀處于IBSS模式的站點也會定時廣播Beacon幀Beacon幀包含了很多IE（InformationElements），標(biāo)示了AP的能力。站點監(jiān)聽通過AP的Beacon，保持與AP的心跳，或者獲知周圍AP的情況SSIDSSID：ServiceSetID區(qū)分不同WLAN服務(wù)單元的標(biāo)識（“網(wǎng)絡(luò)名字”）無線是無形，需要標(biāo)識來表示一個WLAN網(wǎng)絡(luò)服務(wù)單元SSID是一個統(tǒng)稱，不同的組網(wǎng)方式，SSID有不同的稱呼ESSID：ExtendSeviceSetIDBSSID：BasicServiceSetID（AP的MAC地址）IBSSID：IndependentBasicServiceSetID不同的AP可以使用相同的SSID（組成了ESS）最大32個字符，可以是任何字符多SSID一個物理AP設(shè)備上虛擬出多個邏輯AP設(shè)備也叫VAP(VirtualAP)，類似VLAN便于區(qū)分不同用途，方便管理ChinaNetmgmtIPTV單獨設(shè)置的參數(shù)加密方式SSID名稱接入限制隱藏SSID共用的參數(shù)信道功率速率其他物理參數(shù)無線站點接入3步走1.掃描：獲取周圍AP的信息(SSID,加密,速率)，主動/被動掃描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ProbeRequestProbeResponseAUTHAUTHAssociationRequestAssociationResponseData

無線安全：WPA/WPA2WiFi組織基于IEEE802.11i標(biāo)準(zhǔn)提出WPA：草案的IEEE802.11i標(biāo)準(zhǔn)WPA2：正式的IEEE802.11i標(biāo)準(zhǔn)WPA128bitsRC加密算法每個數(shù)據(jù)幀采用一個密碼TKIP動態(tài)密碼管理協(xié)議WPA2采用AES加密算法支持128bits,192bits,256bitsCCMP密碼管理協(xié)議支持緩存密鑰和預(yù)認(rèn)證2種模式WPAEnterprise：采用802.1x認(rèn)證（EAP-TLS,EAP-TTLS,PEAP等）WPAPersonal：采用PSK（預(yù)共享密鑰）WPA和WPA2可以共存，TKIP和CCMP也可以共用使用WPA與WEP加密進行Throughput或正常使用，AP都會運行在11B、11G模式去；Wpa2加密方式會運行在11n模式；WEP加密很容易被破解。WPS(Wi-FiProtectedSetup)類似稱呼：QSS/SES/AOSS/EZ-SETUP為了解決無線安全設(shè)置比較繁瑣、專業(yè)性強的問題過程站點通過WPS協(xié)商過程獲得AP當(dāng)前的無線安全設(shè)置(SSID,安全模式，密碼)正常接入到BSS2種常見的啟動WPS協(xié)商的方式：PIN和PBCPIN：在AP上輸入站點的PIN碼PBC：2分鐘內(nèi)分別按下AP和站點上的按鈕可以讓站點快速接入WPS協(xié)商過程正常關(guān)聯(lián)過程啟動WPS啟動WPSWiFi產(chǎn)品的一般射頻設(shè)計框圖今天在這里，我們只講解與射頻電路相關(guān)的一些內(nèi)容，發(fā)送信號時，收發(fā)器本身會直接輸出小功率的微弱的射頻信號，發(fā)送至功率放大器（Poweramplifier)進行功率放大，然后通過收發(fā)開關(guān)（Transmit/Receiveswitch)經(jīng)由天線（Antenna)輻射至空間、接收信號時，天線會感應(yīng)到空間的電磁信號，通過收發(fā)開關(guān)之后到低噪聲放大器（Lownoiseamplifier,LNA)進行放大，這樣，放大后的信號就可以直接送給收發(fā)器進行處理，進行解調(diào)。產(chǎn)品圖WiFi產(chǎn)品的一般射頻設(shè)計框圖無線模塊圖外置PA、外置LNA無線模塊圖內(nèi)置PA、LNATransceiver（無線收發(fā)器）無線收發(fā)器一般會是一個設(shè)計的核心器件之一，有時候還可能集成在CPU上，收發(fā)器的datasheet中一般會在開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），接口類型，同時，收發(fā)器從根本上決定著整個設(shè)計的的無線性能。BalunBalun：阻抗和相位的轉(zhuǎn)換（差分信號轉(zhuǎn)換成單端信號）,使用不平衡變壓器，原本相位相差180度的差分信號經(jīng)過不平衡變壓器（俗稱巴倫）就可以得到合二為一的單端射頻信號。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Filter（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現(xiàn)方法：一種是已經(jīng)設(shè)計好的專用濾波器，第二種是使用分立元件組成的濾波器，第三種幾乎也是Atheros專有的印制電路板濾波器設(shè)計，這種濾波器最突出的優(yōu)點就是沒有成本，最突出的缺點就是點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）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現(xiàn)方法：一種是已經(jīng)設(shè)計好的專用濾波器，第二種是使用分立元件組成的濾波器，第三種幾乎也是Atheros專有的印制電路板濾波器設(shè)計，這種濾波器最突出的優(yōu)點就是沒有成本，最突出的缺點就是點用空間較大和功率損耗較大，而且還需要凈空區(qū)。DCblock：隔直作用，保護我們的IQFlex、IQView等設(shè)備PA（Poweramplifier功率放大器)功率放大器，poweramplifier俗稱PA，主要的作用就是將無線收發(fā)器送來的射頻信號進行功率放大，保證有足夠大的輸出功率滿足設(shè)計需求。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來實現(xiàn)的。在實際使用PA時，我們一般會考慮PA如下幾項參數(shù)：工作頻率、小信號增益、最大線性輸出功率、1db壓縮點輸出功率、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（EPA）外置功率放大器（EPA）外置功率放大器（EPA）VCC：主電源供電管腳VC1：一級功率放大供電管腳VC2：二級功率放大供電管腳RFIN：射頻信號輸入管腳RFOUT：射頻信號輸出管腳VB_1：一級功放增益控制管腳VB_2：二級功放增益控制管腳DET：內(nèi)建功率檢測輸出管腳VB_1,VB_2都是來自transceiver的控制信號，是直流電壓。DET：是功放芯片輸出的發(fā)射功率檢測值，也是直流電壓，RFIN，RFOUT就是兩個重要的射頻信號管腳。內(nèi)置功率放大器（IPA）內(nèi)置功率放大器電源RX介紹QW4為LNA（低噪聲放大器），F(xiàn)LW2與RW273、RW274為可選設(shè)計RFSwtich介紹因為WiFi采用的TDD（時分雙工）工作模式，所以需要一個RFSwtich開關(guān)來切換接收通道和發(fā)送通與天線之間的連接。名詞解釋：時分雙工:在TDD模式的移動通信系統(tǒng)中，接收和發(fā)送在同一頻率信道（即載波）的不同時隙，用保證時間來分離接收和傳送信道。使用萬用表簡單測量RFSwitch可使用萬用表測試三處是否對地短路晶體、晶振（Crystal、Oscillate)晶體、晶振（Crystal、Oscillate)我司的WiFi產(chǎn)品通常都有20M/40M壓控晶體，提供無線模塊運行時鐘，同時通過PLL升頻到2.4G的頻率，WiFi2.4