智能天線為無線局域網添加精彩
發布時間:2008/5/27 0:00:00 訪問次數:917
    
    擁有固定波束和自適應天線陣的智能天線能夠為wlan(無線局域網)提供范圍擴大、多徑分集、干擾抑制和增加的容量等功能。
    隨著基于ieee 802.11b(wi-fi)標準的廉價的、每秒速度達11mb的高性能產品的深入普及,wlan已經成為家庭和企業不可分割的一部分。僅舉幾個例子:無論你在家里、辦公室、機場、火車上和零售商店中,到處都有可以接入wlan的接入點。
    wlan爆炸式增長
    wlan技術爆炸式增長的原因在于那些目前可以買得到的使用方便的設備。廠商直接把wi-fi技術作為便攜式計算機和通信器等產品的標準配置也推動了wlan技術的增長。無數的報告詳細介紹了wlan和wi-fi的增長,所有的跡象都表明要繼續推進移動性和無線連接性的發展。
    然而,盡管wlan看起來無處不在并且非常現實,但是,許多因素限制了無線通信系統的性能和容量。這些因素包括:有限的頻譜、時延擴展、同信道干擾和多徑衰減。這些因素將導致最終用戶會遇到整個音域的服務質量問題,包括從根本就沒有聲音到極快的傳輸速度等許多問題。最終用戶可以在距離接入點很遠的地方使用這個技術,可以在一個墻的后面、在一個“死角”或者使用一臺筆記本電腦工作。事實上,網絡管理員經常會發現wlan在實際應用時往往達不到預期的傳輸距離。
    市場營銷資料往往都是根據廠商在理想環境中的技術規范編寫的。例如,一家廠商可能會指出,這個無線系統的傳輸距離是300英尺。然而,正如常識顯示的那樣,墻壁、桌子和文件柜等障礙物都可以減少無線通信在某個方向的傳輸距離,使無線通信在一些方向的覆蓋范圍不一致。
    
     ·空間分集--將天線從空間上隔開。在一個嚴格的多經環境中,例如在室內和手機附近,僅需要 λ/4的空間就可獲得低衰落相關性。
    
    ·極化分集--使用雙極化(水平和垂直)能夠讓一個物理天線用于雙信號輸入(每一個極使用不同的傳輸方式)。
    
    ·方向圖分集--使用配置方向圖的天線單元。
    
    這三種分集方式的結合能夠允許在pcmcia卡或者手機等小型設備上使用大量的天線,而且性能比較理想。
    
    自適應天線陣還有很多技術組合。最簡單和最普通的(多數用于802.11b系統,許多用于802.11a/g系統)組合是選擇分集。在這里,可選擇信號接收能力最強的天線用于輸出的信號。目前,這種技術應用于許多wlan接收機中。然而,這個技術不使用全部的接收的信號功率,因此,在改善一個天線的分貝增益方面的作用是有限的。
    
    用于增加信號傳輸距離和提高覆蓋均勻度的最佳技術是mrc(最高比結合)。使用這種技術,每一個天線的信號都要經過加權處理并且合并在一起以便最大限度地提高輸出信噪比。然后,這種波束賦形加權將是信道傳輸特點的復雜的結合。也就是說,接收的信號是同相位的,信號增益要根據接收到的信號的強度進行調整。這個技術能在瑞利衰減(rayleigh fading)環境中以m分集增益的方式提供m增益。需要指出的是,產生這種波束賦形加權的一個方法是簡單地把輸出信號與每個天線接收的信號關聯起來。這種方法也被稱作盲技術,因為自適應天線陣基本上把接收到的全部信號的信噪比都提高到最大的程度。這個好處是同樣的波束成形器能夠用于任何類型的無線信號,如802.11b/g/a,而且不需要對接收到的信號進行解調。
    
    在多徑環境中,當發射機和接收機之間各種路徑上出現的傳播延遲的差異相當于符號周期的時候,頻率選擇性衰落將導致符號間干擾,從而降低性能。為了克服這種損失,一般可以使用暫時均衡或者正交頻分復用(ofdm)技術。這兩種技術已經以不同的方式在802.11設備中應用了。在這種情況下,空間處理(也就是以前所說的自適應天線陣)之后的暫時均衡和ofdm調制并不是最佳方案。要得到最佳性能,需要聯合使用空間-暫時處理的方法。不過,如果延遲擴散的范圍很小,使用前面提到的技術通常也可以達到接近最佳的性能。
    
    模擬或者數字處理
    
    智能天線的加權與結合以及加權的形成可以通過模擬或者數字處理的方式實現。對于數字處理,每一個天線接收的模擬信號都要降頻轉換到基帶上,然后再轉換成數字信號。接下來使用數字化的信號計
    
    擁有固定波束和自適應天線陣的智能天線能夠為wlan(無線局域網)提供范圍擴大、多徑分集、干擾抑制和增加的容量等功能。
    隨著基于ieee 802.11b(wi-fi)標準的廉價的、每秒速度達11mb的高性能產品的深入普及,wlan已經成為家庭和企業不可分割的一部分。僅舉幾個例子:無論你在家里、辦公室、機場、火車上和零售商店中,到處都有可以接入wlan的接入點。
    wlan爆炸式增長
    wlan技術爆炸式增長的原因在于那些目前可以買得到的使用方便的設備。廠商直接把wi-fi技術作為便攜式計算機和通信器等產品的標準配置也推動了wlan技術的增長。無數的報告詳細介紹了wlan和wi-fi的增長,所有的跡象都表明要繼續推進移動性和無線連接性的發展。
    然而,盡管wlan看起來無處不在并且非常現實,但是,許多因素限制了無線通信系統的性能和容量。這些因素包括:有限的頻譜、時延擴展、同信道干擾和多徑衰減。這些因素將導致最終用戶會遇到整個音域的服務質量問題,包括從根本就沒有聲音到極快的傳輸速度等許多問題。最終用戶可以在距離接入點很遠的地方使用這個技術,可以在一個墻的后面、在一個“死角”或者使用一臺筆記本電腦工作。事實上,網絡管理員經常會發現wlan在實際應用時往往達不到預期的傳輸距離。
    市場營銷資料往往都是根據廠商在理想環境中的技術規范編寫的。例如,一家廠商可能會指出,這個無線系統的傳輸距離是300英尺。然而,正如常識顯示的那樣,墻壁、桌子和文件柜等障礙物都可以減少無線通信在某個方向的傳輸距離,使無線通信在一些方向的覆蓋范圍不一致。
    
     ·空間分集--將天線從空間上隔開。在一個嚴格的多經環境中,例如在室內和手機附近,僅需要 λ/4的空間就可獲得低衰落相關性。
    
    ·極化分集--使用雙極化(水平和垂直)能夠讓一個物理天線用于雙信號輸入(每一個極使用不同的傳輸方式)。
    
    ·方向圖分集--使用配置方向圖的天線單元。
    
    這三種分集方式的結合能夠允許在pcmcia卡或者手機等小型設備上使用大量的天線,而且性能比較理想。
    
    自適應天線陣還有很多技術組合。最簡單和最普通的(多數用于802.11b系統,許多用于802.11a/g系統)組合是選擇分集。在這里,可選擇信號接收能力最強的天線用于輸出的信號。目前,這種技術應用于許多wlan接收機中。然而,這個技術不使用全部的接收的信號功率,因此,在改善一個天線的分貝增益方面的作用是有限的。
    
    用于增加信號傳輸距離和提高覆蓋均勻度的最佳技術是mrc(最高比結合)。使用這種技術,每一個天線的信號都要經過加權處理并且合并在一起以便最大限度地提高輸出信噪比。然后,這種波束賦形加權將是信道傳輸特點的復雜的結合。也就是說,接收的信號是同相位的,信號增益要根據接收到的信號的強度進行調整。這個技術能在瑞利衰減(rayleigh fading)環境中以m分集增益的方式提供m增益。需要指出的是,產生這種波束賦形加權的一個方法是簡單地把輸出信號與每個天線接收的信號關聯起來。這種方法也被稱作盲技術,因為自適應天線陣基本上把接收到的全部信號的信噪比都提高到最大的程度。這個好處是同樣的波束成形器能夠用于任何類型的無線信號,如802.11b/g/a,而且不需要對接收到的信號進行解調。
    
    在多徑環境中,當發射機和接收機之間各種路徑上出現的傳播延遲的差異相當于符號周期的時候,頻率選擇性衰落將導致符號間干擾,從而降低性能。為了克服這種損失,一般可以使用暫時均衡或者正交頻分復用(ofdm)技術。這兩種技術已經以不同的方式在802.11設備中應用了。在這種情況下,空間處理(也就是以前所說的自適應天線陣)之后的暫時均衡和ofdm調制并不是最佳方案。要得到最佳性能,需要聯合使用空間-暫時處理的方法。不過,如果延遲擴散的范圍很小,使用前面提到的技術通常也可以達到接近最佳的性能。
    
    模擬或者數字處理
    
    智能天線的加權與結合以及加權的形成可以通過模擬或者數字處理的方式實現。對于數字處理,每一個天線接收的模擬信號都要降頻轉換到基帶上,然后再轉換成數字信號。接下來使用數字化的信號計