1、.,1,WiFi基礎(chǔ)知識培訓(xùn),2013年12月21日 楊量,.,2,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 WPS,.,3,WLAN電路,Transceiver（收發(fā)器） Balun/Filter/DC block TX EPA、IPA RX RF Switch (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),.,4,802.11標(biāo)準(zhǔn)的速率與頻段,IEEE 80

2、2.11b,IEEE 802.11g,IEEE 802.11a,2,4 GHz,5 GHz,2 Mb/s,IEEE 802.11n,IEEE 802.11n,11n 1T1R 150Mb/s,IEEE 802.11,2003,1999,2010,1999,1997,11n 2T2R 300Mb/s,2010,.,5,802.11標(biāo)準(zhǔn)對比,802.11g兼容802.11b; 802.11n兼容802.11b,g,a.,.,6,Channel(信道),無線信道類似于車道； 無線信道不是獨(dú)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；,.,7,2.4GHz 信道分布,每個信道

3、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)*5 MHz,.,8,不同國家的2.4GHz信道,.,9,5GHz 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,.,10,不同國家的5GHz 信道,.,11,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,.,12,

4、Power(功率),WLAN設(shè)備的發(fā)射功率，單位mW或dBm dBm為分貝毫瓦，是以1mW相比的對數(shù)值 dBm = 10 log (Power / 1mW) 1mW = 0dBm, 10mW = 10dBm 100mW=20dBm 每下降3dB，功率減少一半 負(fù)的dBm表示功率小于1mW WLAN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,.,13,EVM (error vector magnitude，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(jī)對信號進(jìn)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(jī)有一個最小的內(nèi)部E

5、 V M誤差)。EVM 值越小，信號的質(zhì)量越高。,IEEE 11g Specifications,.,14,11n 20M/40M帶寬速率(Date Rate）,.,15,IEEE 11N EVM Specifications,.,16,Sensitivity(接收信號靈敏度),衡量WLAN設(shè)備能夠接收的最小信號強(qiáng)度 RSSI：Receive Signal Strength Indicator 不同速率要求的最低接收靈敏度不一樣,.,17,IEEE 11N sensitivity Specifications,.,18,信標(biāo)(Beacon),AP每隔一定時間廣播一次Beacon幀 處于IBSS

6、模式的站點(diǎn)也會定時廣播Beacon幀 Beacon幀包含了很多IE（Information Elements），標(biāo)示了AP的能力。 站點(diǎn)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,.,19,SSID,SSID：Service Set ID 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：Extend Sevice Set ID BSSID：Basic Service Set ID（AP的MAC地址） IBSSID：Independent Basic

7、 Service Set ID 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,.,20,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 (Virtual AP)，類似VLAN 便于區(qū)分不同用途，方便管理,單獨(dú)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),.,21,無線站點(diǎn)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(diǎn),Data,.,22,無線安全：WPA / WPA2,WiFi組

8、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) WPA 128bits RC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,256bits CCMP密碼管理協(xié)議 支持緩存密鑰和預(yù)認(rèn)證 2種模式 WPA Enterprise：采用802.1x認(rèn)證（EAP-TLS,EAP-TTLS, PEAP等） WPA Personal：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(jìn)行 Through

9、put或正常使用， AP都會運(yùn)行在11B、11G 模式去； Wpa2加密方式會運(yùn)行在 11n模式； WEP加密很容易被破解。,.,23,WPS (Wi-Fi Protected Setup),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(qiáng)的問題 過程 站點(diǎn)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BSS 2種常見的啟動WPS協(xié)商的方式：PIN和PBC PIN：在AP上輸入站點(diǎn)的PIN碼 PBC：2分鐘內(nèi)分別按下AP和站點(diǎn)上的按鈕 可以讓站點(diǎn)快速接入,.,24,WiFi 產(chǎn)品的一般射頻設(shè)計框圖,

10、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（Power amplifier)進(jìn)行功率放大，然后通過收發(fā)開關(guān)（Transmit/Receive switch)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（Low noise amplifier, LNA)進(jìn)行放大，這樣，放大后的信號就可以直接送給收發(fā)器進(jìn)行處理，進(jìn)行解調(diào)。,.,25,產(chǎn)品圖,.,26,WiFi 產(chǎn)品的一般射頻設(shè)計框圖,.,27,無線模塊圖,外置PA、外置LNA,.,28,無線模塊圖,內(nèi)置PA

11、、LNA,.,29,Transceiver（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。,.,30,Balun,Balun：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。,.,31,Bal

12、un,Realtek、Ralink、Atheros常用的分立元件做的轉(zhuǎn)換,.,32,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(shí)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(diǎn)就是沒有成本，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、,.,33,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(shí)

13、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(diǎn)就是沒有成本，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,.,34,PA （Power amplifier功率放大器),功率放大器，power amplifier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(jìn)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(shí)

14、現(xiàn)的。在實(shí)際使用PA時，我們一般會考慮PA如下幾項(xiàng)參數(shù)： 工作頻率、小信號增益、最大線性輸出功率、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)建功率檢測功能、是否內(nèi)建增益控制功能、供電電壓、消耗電流。,.,35,外置功率放大器（EPA）,.,36,外置功率放大器（EPA）,.,37,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

15、, 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。,.,38,內(nèi)置功率放大器（IPA）,.,39,內(nèi)置功率放大器電源,.,40,RX 介紹,QW4為LNA（低噪聲放大器），F(xiàn)LW2與RW273、RW274為可選設(shè)計,.,41,RF Swtich介紹,因?yàn)閃iFi采用的TDD（時分雙工）工作模式，所以需要一個RF Swtich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

16、分離接收和傳送信道。,.,42,使用萬用表簡單測量RF Switch,可使用萬用表測試三處是否對地短路,.,43,晶體、晶振（Crystal、Oscillate),.,44,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(yùn)行時鐘，同時通過PLL升頻到2.4G的頻率，WiFi 2.4G與輸入信號保持一個固定的關(guān)系。,.,45,crystal的介紹,如在測試過程中發(fā)現(xiàn)Frequency error fail則可調(diào)整C764、C765兩個電容的值，Crystal裝載電容盡量選取在10pF到30pF之間，而FB701、FB702只做E

17、MC 隔離, R704可改變信號幅度與頻率無關(guān)。,.,46,天線的介紹 發(fā)射天線的基本功能： 之一：是把從PA取得的能量向周圍空間輻射出去； 之二：是把大部分能量朝所需的方向輻射。 水平面上各向能量輻射相等的天線稱為全向天線。,.,47,波束寬度,.,48,外置天線方向圖,.,49,內(nèi)置天線方向圖,.,50,內(nèi)置天線的平面方向圖,.,51,無線傳輸?shù)母蓴_因素 障礙物,.,52,無線傳輸?shù)母蓴_因素電磁干擾,2.4GHz為ISM頻段，不需授權(quán)即可使用。 同一區(qū)域內(nèi)AP之間的互相干擾。 其他工業(yè)設(shè)備的干擾. 微波爐 雙向?qū)ず粝到y(tǒng) 等等,.,53,WiFi信號穿透損耗估測,.,54,Splitter(功分器),功分器主要實(shí)現(xiàn)將主路信號分成等分多路信號。我們使用IQ Flex測試11N 1X2、2X2產(chǎn)品時都需要使用。,.,55,WiFi產(chǎn)品對人體的電磁輻射是否安全？,因WiFi無線網(wǎng)絡(luò)的