802.11a加速无线局域网
无线厂商正面临着一项挑战,即支持越来越急需带宽的应用,如IP语音、流式视频和视频会议。如何面对这些挑战呢?今年晚些时候,这些厂商将推出基于IEEE 802.11a标准的无线设备。这项标准是1999年通过的,它可以让无线局域网实现高达54Mbps的数据速率。因此,这项标准能够支持许多宽带应用,并且使无线用户可以访问最苛求的应用。
为了大大减少吞吐量,802.11a的支持者们必须解决室内无线电频率这一个主要难题。他们必须研究出一种办法来解决目前的2.4GHz单载波延迟扩展系统上的延迟扩展问题。
延迟扩展是由被传输的无线电频率的回波信号造成的。当这些信息前往某个点如一个无线天线时,它们常常从物体、墙壁、家具和地板上弹回及反射离开,并且由于不同的路径长度而以不同的时间抵达天线。要解决这些分散的无线电频率信号问题,需要有一个基频处理器或均衡器。延迟扩展必须小于符号率(Symbol rate),即数据加密传输的速率。如果不是这样,某些延迟的信号就会扩展到下一个符号传输之中。这需要给能够维持的最大比特率设置一个最高限度。
采用目前的比特率技术,这种最高限度往往在10M到20Mbps左右。802.11a标准通过一项创新的调制技术巧妙地解决了一这难题。这项技术叫做编码直角频分多路复用(COFDM), 它更早地应用于欧洲数码电视和音频传输。
COFDM通过以下两种办法突破了数据传输率的最高限制:以并行方式传输数据;降低符号率,使每次符号传输比通常的延误扩展更长。在符号传输的开始,被插入一个保护间隔,以便让所有延迟的信号在基频处理器解调数据之前“稳定”下来。
COFDM在将众多比特压缩到每次符号传输之中的同时降低了符号率,使得符号率大大慢于数据比特率。它把要传输的信号变换成几个速度更低的信号或副载波,然后这些信号或副载波一个一个地被调制和并行传输。
COFDM也使用编码来恢复错误并通过将信息分布到所有载波上来增加干扰抑制能力。COFDM的物理层在通过无线信号传送数据方面可提供更大的可伸缩性。因此,可以利用5GHz上的更大频谱分配来达到更高的数据速率。
如果不是因为在CMOS半导体制造程序上同时取得进展,COFDM在技术上将会是很困难的,而且也是很昂贵的。当前的深度亚微型CMOS程序考虑到了基频处理器调制解调COFDM复杂性的大大增加。这些重要进步也降低了功率消耗,减少了芯片尺寸并削减了开发成本。
无线厂商现在的目标是使无线传输率超过100Mbps。虽然802.11a标准目前在20MHz频道中最高速率达到54Mbps,但有几家公司正在进行研究并建议对802.11a标准进行高速率扩充。这些建议一般设想至少将速率翻一番,达到108M至155Mbps。
遗憾的是,由于所允许的噪音量的原因,开发商们无法在每个副载波上进一步增加调制的指数或复杂性,使之超过无线局域网的最大符号率。相反,它们计划增加COFDM频道的带宽,并增加和重新分配单个载波,计划提出不同的编码率方案。
无线局域网技术的广泛应用已经到来。由于802.11a标准及其在无线调制技术上的进步,用户不久就能够很容易地访问宽带视频、音频和数据,就像从他们的有线客户机上访问一样。他们将可以更自由地使用下一代应用,以提高效率、生产率和移动性。
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