遠距離無線wifi模塊廠家WIFI模擬信號網(wǎng)絡(luò)遠距離傳輸技術(shù),無線AP(AccessPoint)是組建無線局域網(wǎng)的常用設(shè)備,承擔連接有線網(wǎng)和無線網(wǎng)的作用,大型遠距離無線wifi模塊廠家公司中常用AP實現(xiàn)局域網(wǎng)的大面積覆蓋,可將所有接入終端連接至同一網(wǎng)絡(luò)進行集中管理。在企業(yè)級大面積覆蓋的情況下,面積越大意味著所需AP數(shù)量越多,便會產(chǎn)生較高成本問題?;赪iFi信號遠距離傳輸技術(shù)的新型AP便可通過將WiFi基帶與射頻天線分離,以集成多片芯片的WiFi基帶控制多個遠端天線,實現(xiàn)低成本覆蓋。遠距離無線wifi模塊廠家WiFi信號遠距離傳輸可采用數(shù)字信號遠距離傳輸和模擬信號遠距離傳輸兩種方式實現(xiàn),其中,數(shù)字信號遠距離傳輸?shù)睦h部分需要調(diào)制解調(diào)模塊將射頻線傳輸?shù)臄?shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬信號,成本較高,而模擬信號遠距離傳輸?shù)睦h部分則只需射頻器件搭建收發(fā)通道,成本較低。故著眼于WiFi模擬信號遠距離傳輸,針對其射頻單元提出實現(xiàn)方案。進行遠距離無線wifi模塊廠家WiFi模擬信號的遠距離傳輸,帶來以下幾方面挑戰(zhàn):一個挑戰(zhàn)是可傳輸?shù)哪M信號頻段較少且頻率較低。對而言信號頻率越高插損越大,需將傳輸頻率限制于140MHz以下的低中頻才能降低插損至可接受范圍,帶來的問題包括拉遠AP需實現(xiàn)變頻功能才能進行WiFi射頻信號收發(fā),以及當AP實現(xiàn)802.11ac/802.11n雙協(xié)議工作時,需劃分頻段使2.4G和5GWiFi低中頻信號在上傳輸時不會混疊干擾。第二個挑戰(zhàn)是存在較高底噪。經(jīng)仿真與測試得到熱噪聲達到?145dBm/Hz,結(jié)合高插損的特性,低中頻信號經(jīng)傳輸后信噪比會降低,需通過增大輸入功率等方法降低熱噪聲對收發(fā)信號性能的影響。第三個挑戰(zhàn)是WiFi寬帶信號經(jīng)過長距離銅線傳輸后,會出現(xiàn)頻率選擇性衰落。這種現(xiàn)象主要是由于WiFi寬帶信號低頻段與高頻段在導(dǎo)體中傳播衰減不一致而造成,會影響無線wifi模塊廠家WiFi信號在不同子載波上的信噪比。主要設(shè)計難點在測距與補償電路的設(shè)計,考慮到拉遠部分必須采用低成本方案,不能對基帶相位進行正確測距,需通過仿真確定誤差容限,再考慮對距離進行粗估計的方案。WiFi模擬信號
無線遠距離傳輸射頻單元的研究工作分析了芯片化方案的可行性,其實現(xiàn)與驗證對芯片設(shè)計提供了參考。
遠距離無線wifi模塊廠家WiFi模擬信號遠距離網(wǎng)絡(luò)傳輸關(guān)鍵技術(shù),包括WiFi協(xié)議、MIMO(Multiple-InputMultiple-Output)和D-MIMO(Distribute-MIMO)系統(tǒng)等,對WiFi模擬信號遠距離傳輸常用架構(gòu)優(yōu)缺點進行分析,確定采用超外差變頻方案為解決方案,完成WiFi模擬信號遠距離傳輸射頻單元的設(shè)計與驗證?;谀M拉遠帶來的挑戰(zhàn),針對可用頻段低、熱噪聲高、頻率選擇性衰落采取以下措施:
(1)針對可用頻段低這一挑戰(zhàn),通過超外差變頻方案將天線接收5G/2.4GWiFi射頻信號變頻至低中頻,低中頻頻段相距20MHz,通過使用雙工器、低通濾波器等器件,提高隔離度,防止5G/2.4G收發(fā)通道相互干擾。
(2)針對熱噪聲高這一挑戰(zhàn),提高輸入功率大于5dBm,使傳輸信號滿足信噪比需求。對于發(fā)射信號功率固定的發(fā)射通道,該方法易于實現(xiàn),但對于接收通道?20~80dBm如此大的動態(tài)范圍,接收通道需具備根據(jù)輸入功率自動配置增益的功能。設(shè)計難點在于接收增益檔位的劃分以及前后接收通道增益檔位的同步。
(3)針對頻率選擇性衰減這一挑戰(zhàn),在射頻收發(fā)通道上添加分立器件搭建的預(yù)均衡器來均衡帶內(nèi)波動,通過仿真預(yù)先得到100m波動值和預(yù)均衡器均衡量,然后再由儀器測試進行驗證。先對遠距離無線wifi模塊廠家WiFi模擬信號遠距離傳輸射頻單元的應(yīng)用場景進行介紹,結(jié)合商用AP性能指標及802.11ac/802.11n協(xié)議規(guī)范,提煉出射頻單元總體需求,依據(jù)總體需求對射頻關(guān)鍵指標逐一分析和總結(jié),然后完成射頻單元的設(shè)計與實現(xiàn),通過射頻單元性能與系統(tǒng)聯(lián)調(diào)測試,得到測試結(jié)果與預(yù)算對比分析,以此論述WiFi模擬信號遠距離傳輸?shù)目尚行裕瑸樾酒桨柑峁﹨⒖肌?br />
遠距離無線wifi模塊廠家WIFI關(guān)鍵技術(shù)
2.2.1WIFI協(xié)議從1997年一代WiFi標準802.11到2009年第四代WiFi標準802.11n,再到2013年第五代WiFi標準802.11ac,每一代WiFi標準都以提高速率為目標。由于802.11n無法滿足如今無線用戶逐漸增多,WiFi接入終端數(shù)大量增加的現(xiàn)狀,802.11ac標準應(yīng)運而生[3]。下文從工作頻段、信道帶寬、調(diào)制方式和空間流數(shù)等影響吞吐速率的方面對比802.11n和802.11ac兩個WiFi協(xié)議。
2.2.1.1802.11n802.11n協(xié)議是WiFi技術(shù)發(fā)展歷程上的重要一步,傳統(tǒng)802.11a/b/g協(xié)議的無線電設(shè)備采用技術(shù)克服多徑影響,而802.11n協(xié)議使用MIMO技術(shù)利用多徑傳輸來提升WiFi通信性能。
遠距離無線wifi模塊廠家WIFI模擬信號遠距離傳輸關(guān)鍵技術(shù)及研究現(xiàn)狀,實際應(yīng)用中802.11n協(xié)議的實際吞吐量并不高,為此提出了專為5G頻段設(shè)計的802.11ac協(xié)議。
2.2.1.2802.11ac802.11ac協(xié)議保留了802.11n協(xié)議的優(yōu)點,延續(xù)使用MIMO技術(shù)來利用多徑提高吞吐量。除了工作頻段只采用5G頻段,相較于802.11n協(xié)議,802.11ac做出了以下幾點改進:
(1)增加了80MHz和160MHz兩種信道帶寬,提升了吞吐量。
(2)調(diào)制方式高可達256-QAM,碼率高5/6,進一步提升了吞吐量。
(3)改進了單用戶MIMO,多可以支持8×8MIMO,并且引入了多用戶MIMO,多可以支持4個用戶同時接入。
2.2.2遠距離無線wifi模塊廠家MIMO
MIMO技術(shù)即多輸入多輸出技術(shù),利用無線傳輸信道中的多徑現(xiàn)象,將劣勢轉(zhuǎn)變?yōu)閮?yōu)勢以改善通信性能。對于一個MIMO系統(tǒng),收發(fā)機需支持多天線收發(fā),從而在收發(fā)機之間通過同一信道發(fā)送多個空間流,可使信號獲得陣列增益、分集增益、復(fù)用增益和干擾抵消等,從而獲得更高的傳輸速率。根據(jù)不同收發(fā)天線數(shù)目,MIMO系統(tǒng)可以分類為:SISO(單輸入單輸出)、MISO(單輸入單輸出)、SIMO(單輸入單輸出)和MIMO等。根據(jù)不同實現(xiàn)方式,MIMO技術(shù)包括空間復(fù)用、空間分集和波束賦形等類型。
(1)空間復(fù)用是MIMO提升吞吐速率的主要方式。系統(tǒng)將高速數(shù)據(jù)流分為多路低速數(shù)據(jù)流,編碼后通過多根天線發(fā)射,經(jīng)不同空間信道衰落后,在接收端并行接收。在不改變信道帶寬的前提下,可以同時傳輸單個用戶的多個數(shù)據(jù)或多個用戶的數(shù)據(jù),獲得更高的數(shù)據(jù)傳輸速率。
(2)空間分集是一種間接提升吞吐速率的方法。系統(tǒng)通過正交編碼的方式使用多根天線發(fā)射同一數(shù)據(jù),減少了信道衰落、提高了信噪比,從而使收發(fā)鏈路可使用更高階的調(diào)制編碼方式來提升吞吐速率。同時,接收端通過將信息區(qū)分合并,能夠獲得分級增益。
(3)波束賦形能夠通過形成波束來將傳輸信號能量集中,提升信號質(zhì)量,降低信號串擾。802.11n多支持4×4MIMO,802.11ac多支持8×8MIMO。實現(xiàn)MIMO需要多天線系統(tǒng)支持,天線越多,系統(tǒng)的復(fù)雜性、成本越高。目前的主流AP天線數(shù)一般小于4根,而終端天線數(shù)一般小于3根。
2.2.3D-MIMO
D-MIMO技術(shù)可以通過將不同位置的天線進行聯(lián)合數(shù)據(jù)發(fā)送,使其他天線發(fā)送的信號都由干擾信號變?yōu)橛杏眯盘?。D-MIMO技術(shù)協(xié)調(diào)了不同AP的空間數(shù)據(jù)流,通過協(xié)調(diào)不同AP天線上下行的數(shù)據(jù)傳輸,提升傳輸質(zhì)量與速率,保證單用戶的吞吐量隨用戶數(shù)量逐步上升,是高密度組網(wǎng)解決干擾、提升速率的關(guān)鍵技術(shù)。實現(xiàn)D-MIMO技術(shù)驗證,需要多個AP之間的協(xié)同合作,對WiFi模擬信號遠距離傳輸來說,重點在于同時實現(xiàn)多個AP的模擬拉遠。在2.3中提出的WiFi模擬信號遠距離傳輸常用架構(gòu),都兼顧了D-MIMO的實現(xiàn)。
應(yīng)用場景目前
遠距離無線wifi模塊廠家WiFi的應(yīng)用場景可分為三類:家庭環(huán)境、企業(yè)環(huán)境、校園與城市網(wǎng)絡(luò)。由于家庭環(huán)境中無線路由實用性更廣,所以承載WiFi模擬信號遠距離傳輸?shù)腁P主要應(yīng)用于需求更高的企業(yè)、校園與城市網(wǎng)絡(luò)當中。隨著企業(yè)辦公逐步走向移動化,企業(yè)需改善以往有線連網(wǎng)方式,建設(shè)更為方便的無線接入網(wǎng)絡(luò)。而對于企業(yè)WiFi來說,實現(xiàn)大范圍覆蓋、保證信號質(zhì)量是主要難題。常見解決方案便是通過增加AP數(shù)量來提升WiFi信號的覆蓋范圍和連接速率。模擬信號遠距離傳輸?shù)钠髽I(yè)WiFi覆蓋解決方案。通過WiFi模擬信號遠距離傳輸,可以實現(xiàn)單個AP的大范圍覆蓋,使用FAU替代吸頂式AP,多個FAU通過同一BPU集中管理,由于FAU只包含射頻單元部分,體積較小且成本較低,更方便的實現(xiàn)了原本多個AP達到的覆蓋范圍。與企業(yè)環(huán)境相同,在校園與城市網(wǎng)絡(luò)中覆蓋范圍也是網(wǎng)絡(luò)面臨的大挑戰(zhàn)。通過WiFi模擬信號遠距離傳輸,也能夠?qū)崿F(xiàn)成本極大降低,但同時校園與城市網(wǎng)絡(luò)對模擬拉遠的距離要求更遠,設(shè)計難度更高。