WIFI基础知识培训解析课件.ppt

1、2013年年12月月21日日杨量杨量WLAN基础基础nWLAN标准nChannel(信道)nRate(速率)nPower(功率)nEVM(矢量误差)nSensitivity(接收信号灵敏度)nSSIDn无线安全nWPSWLAN电路电路nTransceiver（收发器）nBalun/Filter/DC blocknTX EPA、IPAnRXnRF Switch(射频开关）nCrystal、Oscillate（晶体、晶振）nAntenna(天线)n无线Throughput的干扰因素nSplitter(功分器)802.11标准的速率与频段标准的速率与频段 54 Mb/s22 Mb/s11 Mb/s1

2、 Mb/sIEEE 802.11bIEEE 802.11gIEEE 802.11a2,4 GHz5 GHz2 Mb/sIEEE 802.11nIEEE 802.11n11n 1T1R 150Mb/sIEEE 802.112003199920101999199711n 2T2R 300Mb/s2010802.11标准对比标准对比n802.11g兼容802.11b;802.11n兼容802.11b,g,a.Channel(信道信道)n无线信道类似于车道；n无线信道不是独占的，而是所有同信道的AP共用的；n相同信道上工作的AP会降低吞吐量；2.4GHz 信道分布信道分布每个信道的带宽是22MHz，不

3、同国家能够使用的信道是不一样的只有3个互不重叠的信道：1,6,11(或者2,7,12)1-13信道频率：2412+(n-1)*5 MHz不同国家的不同国家的2.4GHz信道信道5GHz 信道分布信道分布不同国家能够使用的5GHz频段很不相同，因此802.11a信道更为零散；每个信道的带宽是20MHz，而且互不重叠不同国家的不同国家的5GHz 信道信道Rate(速率速率)n基本速率：p所有WLAN设备必须支持p控制帧、广播帧、多播帧采用基本速率发送p是传输速率的一个子集n传输速率：WLAN设备能够支持的所有速率n一般WLAN设备支持自动选择传输速率Power(功率功率)nWLAN设备的发射功率，

4、单位mW或dBmndBm为分贝毫瓦，是以1mW相比的对数值p dBm=10 log(Power/1mW)p 1mW=0dBm,10mW=10dBmp 100mW=20dBmp 每下降3dB，功率减少一半p 负的dBm表示功率小于1mWnWLAN发射功率一般不能超过100mWn不同的速率能够使用的最大功率不同n11g和11b的功率是分别调整的EVM(error vector magnitude，矢量误差，矢量误差)是衡是衡量调制信号质量的一种指标，它表示了接收机量调制信号质量的一种指标，它表示了接收机对信号进行解调时所产生的对信号进行解调时所产生的I-Q分量与理想分量分量与理想分量的接近程度的接

5、近程度(接收机有一个最小的内部接收机有一个最小的内部E V M误误差差)。EVM 值越小，信号的质量越高。值越小，信号的质量越高。IEEE 11g Specifications11n 20M/40M带宽速率带宽速率(Date Rate）IEEE 11N EVM SpecificationsSensitivity(接收信号灵敏度接收信号灵敏度)n衡量WLAN设备能够接收的最小信号强度nRSSI：Receive Signal Strength Indicator n不同速率要求的最低接收灵敏度不一样IEEE 11N sensitivity Specifications信标信标(Beacon)nAP

6、每隔一定时间广播一次Beacon帧n处于IBSS模式的站点也会定时广播Beacon帧nBeacon帧包含了很多IE（Information Elements），标示了AP的能力。n站点监听通过AP的Beacon，保持与AP的心跳，或者获知周围AP的情况SSIDnSSID：Service Set IDn区分不同WLAN服务单元的标识（“网络名字”）p无线是无形，需要标识来表示一个WLAN网络服务单元nSSID是一个统称，不同的组网方式，SSID有不同的称呼pESSID：Extend Sevice Set IDpBSSID：Basic Service Set ID（AP的MAC地址）pIBSSID

7、：Independent Basic Service Set IDn不同的AP可以使用相同的SSID（组成了ESS）n最大32个字符，可以是任何字符多多SSIDn一个物理AP设备上虚拟出多个逻辑AP设备n也叫VAP(Virtual AP)，类似VLANn便于区分不同用途，方便管理ChinaNetmgmtIPTVn单独设置的参数p加密方式pSSID名称p接入限制p隐藏SSIDn共用的参数p信道p功率p速率p其他物理参数无线站点接入无线站点接入3步走步走1.扫描：获取周围AP的信息(SSID,加密,速率)，主动/被动扫描2.认证：Open或Shared认证3.关联：成为AP关联的站点Probe R

8、equestProbe ResponseAUTHAUTHAssociation RequestAssociation ResponseData 无线安全：无线安全：WPA/WPA2nWiFi组织基于IEEE802.11i标准提出pWPA：草案的IEEE802.11i标准pWPA2：正式的IEEE802.11i标准nWPAp128bits RC加密算法p每个数据帧采用一个密码pTKIP动态密码管理协议nWPA2p采用AES加密算法p支持128bits,192bits,256bitspCCMP密码管理协议p支持缓存密钥和预认证n2种模式pWPA Enterprise：采用802.1x认证（EAP-

9、TLS,EAP-TTLS,PEAP等）pWPA Personal：采用PSK（预共享密钥）nWPA和WPA2可以共存，TKIP和CCMP也可以共用使用WPA与WEP加密进行Throughput或正常使用，AP都会运行在11B、11G模式去；Wpa2加密方式会运行在11n模式；WEP加密很容易被破解。WPS(Wi-Fi Protected Setup)n类似称呼：QSS/SES/AOSS/EZ-SETUP n为了解决无线安全设置比较繁琐、专业性强的问题n过程p站点通过WPS协商过程获得AP当前的无线安全设置(SSID,安全模式，密码)p正常接入到BSSn2种常见的启动WPS协商的方式：PIN和P

10、BCpPIN：在AP上输入站点的PIN码pPBC：2分钟内分别按下AP和站点上的按钮n可以让站点快速接入WPS协商过程正常关联过程启动WPS启动WPSWiFi 产品的一般射频设计框图产品的一般射频设计框图今天在这里，我们只讲解与射频电路相关的一些内容，今天在这里，我们只讲解与射频电路相关的一些内容，发送信号时，收发器本身会直接输出小功率的微弱的射发送信号时，收发器本身会直接输出小功率的微弱的射频信号，发送至功率放大器（频信号，发送至功率放大器（Power amplifier)进行功率进行功率放大，然后通过收发开关（放大，然后通过收发开关（Transmit/Receive switch)经经由天

11、线（由天线（Antenna)辐射至空间、接收信号时，天线会感辐射至空间、接收信号时，天线会感应到空间的电磁信号，通过收发开关之后到低噪声放大应到空间的电磁信号，通过收发开关之后到低噪声放大器（器（Low noise amplifier,LNA)进行放大，这样，放大后进行放大，这样，放大后的信号就可以直接送给收发器进行处理，进行解调。的信号就可以直接送给收发器进行处理，进行解调。产品图产品图WiFi 产品的一般射频设计框图产品的一般射频设计框图无线模块图无线模块图外置外置PA、外置、外置LNA无线模块图无线模块图内置内置PA、LNATransceiver（无线收发器）（无线收发器）无线收发器一般

12、会是一个设计的核心器件之一，有时候还可能集成在CPU上，收发器的datasheet中一般会在开始的几段话中就指出该芯片支持哪些协议，工作在什么频率上，几条通路（也就是几发几收），接口类型，同时，收发器从根本上决定着整个设计的的无线性能。BalunBalun：阻抗和相位的转换（差分信号转换成单端信号）,使用不平衡变压器，原本相位相差180度的差分信号经过不平衡变压器（俗称巴伦）就可以得到合二为一的单端射频信号。主要参数：不平衡阻抗、平衡阻抗、工作频率、不平衡端口回波损耗、相位变化、插入损耗。BalunRealtek、Ralink、Atheros常用的分立元件做的转换常用的分立元件做的转换Filt

13、er（滤（滤波器）波器）我们公司常用的滤波器有带通滤波器、低通波器、型滤波器。这些滤波器有三种实现方法：一种是已经设计好的专用滤波器，第二种是使用分立元件组成的滤波器，第三种几乎也是Atheros专有的印制电路板滤波器设计，这种滤波器最突出的优点就是没有成本，最突出的缺点就是点用空间较大和功率损耗较大，而且还需要净空区。带通滤波器主要参数：输入阻抗、输出阻抗、通频带、通频带内的衰减、通频带以外的衰减、Filter（滤（滤波器）波器）我们常用的滤波器有带通滤波器、低通波器、型滤波器。这些滤波器有三种实现方法：一种是已经设计好的专用滤波器，第二种是使用分立元件组成的滤波器，第三种几乎也是Ather

14、os专有的印制电路板滤波器设计，这种滤波器最突出的优点就是没有成本，最突出的缺点就是点用空间较大和功率损耗较大，而且还需要净空区。DC block：隔直作用，保护我们的IQ Flex、IQ View等设备PA（Power amplifier功率放大器功率放大器)功率放大器，power amplifier俗称PA，主要的作用就是将无线收发器送来的射频信号进行功率放大，保证有足够大的输出功率满足设计需求。我们的产品很多是把PA集成在Transceiver里面，外置PA的产品，都是使用IC来实现的。在实际使用PA时，我们一般会考虑PA如下几项参数：工作频率、小信号增益、最大线性输出功率、1db压缩点

15、输出功率、误差向量幅度（EVM）、相邻信道功率比（ACPR）、噪声系数、是否内建功率检测功能、是否内建增益控制功能、供电电压、消耗电流。外置功率放大器（外置功率放大器（EPA）外置功率放大器（外置功率放大器（EPA）外置功率放大器（外置功率放大器（EPA）VCC：主电源供电管脚VC1：一级功率放大供电管脚VC2：二级功率放大供电管脚RFIN：射频信号输入管脚RFOUT：射频信号输出管脚VB_1：一级功放增益控制管脚VB_2：二级功放增益控制管脚DET：内建功率检测输出管脚VB_1,VB_2都是来自transceiver的控制信号，是直流电压。DET：是功放芯片输出的发射功率检测值，也是直流电压

16、，RFIN，RFOUT就是两个重要的射频信号管脚。内置功率放大器（内置功率放大器（IPA）内置功率放大器电源内置功率放大器电源RX 介绍介绍QW4为为LNA（低噪声放大器），（低噪声放大器），FLW2与与RW273、RW274为可选设计为可选设计RF Swtich介绍介绍因为WiFi采用的TDD（时分双工）工作模式，所以需要一个RF Swtich开关来切换接收通道和发送通与天线之间的连接。名词解释：时分双工:在TDD模式的移动通信系统中，接收和发送在同一频率信道（即载波）的不同时隙，用保证时间来分离接收和传送信道。使用万用表简单测量使用万用表简单测量RF Switch可使用万用表测试三处是否对

17、地短路可使用万用表测试三处是否对地短路晶体、晶振（晶体、晶振（Crystal、Oscillate)晶体、晶振（晶体、晶振（Crystal、Oscillate)我司的WiFi 产品通常都有20M/40M压控晶体，提供无线模块运行时钟，同时通过PLL升频到2.4G的频率，WiFi 2.4G与输入信号保持一个固定的关系。crystal的介绍的介绍如在测试过程中发现如在测试过程中发现Frequency error fail则可调整则可调整C764、C765两个电容的值，两个电容的值，Crystal装载电容尽量选装载电容尽量选取在取在10pF到到30pF之间，而之间，而FB701、FB702只做只做EM

18、C 隔离隔离,R704可改变信号幅度与频率无关。可改变信号幅度与频率无关。天线的介绍天线的介绍发射天线的基本功能：发射天线的基本功能：之一：是把从之一：是把从PA取得的能量向周围空间辐射出去；取得的能量向周围空间辐射出去；之二：是把大部分能量朝所需的方向辐射。之二：是把大部分能量朝所需的方向辐射。水平面上各向能量辐射相等的天线称为全向天线。水平面上各向能量辐射相等的天线称为全向天线。波束宽度波束宽度外置天线方向图外置天线方向图 内置天线方向图内置天线方向图 内置天线的平面方向图内置天线的平面方向图无线传输的干扰因素无线传输的干扰因素 障碍物障碍物无线传输的干扰因素无线传输的干扰因素电磁干扰电磁

19、干扰n2.4GHz为ISM频段，不需授权即可使用。n同一区域内AP之间的互相干扰。n其他工业设备的干扰.p 微波炉p 双向寻呼系统p 等等 WiFi信号穿透损耗估测信号穿透损耗估测Splitter(功分器功分器)功分器主要实现将主路信号分成等分多路信号。我们使用IQ Flex测试11N 1X2、2X2产品时都需要使用。WiFi产品对人体的电磁辐射是否安全？产品对人体的电磁辐射是否安全？因WiFi无线网络的发射功率比一般的手机要微弱许多，约6070mw，而手机发射功率约200mw，而且使用的方式亦非像手机一般直接接触于人体，到达人体一般都不到1mw，因此相对而言,WiFi产品对人体的影响较小。下集预告！下集预告！1.IQ-VIEW(IQcel)使用指导及注意事项2.各方案WIFI硬件设计特点简介3.BCM方案WIFI校准及手动测试培训4.RTL方案WIFI校准及手动测试培训5.Ralink（Athors）方案WIFI校准及手动测试培训6.WIFI调试经验分享7.WIFI批量生产产线问题经验分享