的传输方式

无线网络的传输方式涉及所采用的传输介质、选择的频段、调制方式。无线网的局域网采用电磁波作为信息传输介质，以无线电波与红外线作为传输介质，调制方式主要为扩展频谱方式与窄带调制方式；采用的频段主要有902M～928MHz、2.4G～2.48GHz、5.725G～5.850GHz 3个频段。

在扩展频谱方式中，数据基带信号的频谱被扩展至几倍至几十倍后再被搬移至射频发射出去。这一作法虽然牺牲了频带带宽，却提高了通信系统的抗干扰能力和安全性。由于单位频带内的功率降低，对其他电子设备的干扰也减小了。

采用扩展频谱方式的无线局域网一般选择ISM频段，这里ISM分别取于Industrial、Scientific及Medical的第一个字母。许多工业、科研和医疗设备辐射的能量集中于该频段，如美国ISM频段由902M～928MHz、2.4G～2.48GHz，5.725G～5.850GHz 3个频段组成。如果发射功率及带宽辐射满足美国联邦通信委员会（FCC）的要求，则无须向FCC提出专门的申请即可使用ISM频段。

在窄带调制方式中，数据基带信号的频谱不做任何扩展即被直接搬移到射频发射出去。与扩展频谱方式相比，窄带调制方式占用频带少、频带利用率高。采用窄带调制方式的无线局域网一般选用专用频段，需要经过国家无线电管理部门的许可方可使用。

基于红外线的传输技术在最近几年有了很大发展。目前，广泛使用的家电遥控器几乎都是采用红外线传输技术。红外线的最大优点是这种传输方式不受无线电干扰，且红外线的使用不受国家无线电管理委员会的限制。然而，红外线对非透明物体的透过性极差，这导致传输距离受限。

9.1.1　电磁波

无线网局域网采用电磁波作为信息传输介质，电磁波是电磁场的一直运动形态，电磁波通过电磁场在空间中的变化，实现信号的传输。按照波长与频率把这些电磁波排列起来，就是电磁波频谱。如果把每个波段的频率由低到高排列起来，它们是工频电磁波、无线电波、红外线、可见光、紫外线、x射线及γ射线。其中无线电的波长最长，宇宙射线的波长最短（如图9-1所示）。

无线电波波长：3000m～0.3mm；

红外线波长：0.3～0.75mm；

可见光波长：0.4～0.7μm；

紫外光波长：0.4～10μm；

x射线波长：0.1～10μm

γ射线波长：0.1～0.001μm。

IEEE802.11 b／g／n协议标准使用的2.4G～2.48GHz、5.725G～5.850GHz频段属于无线电波中的超高与极高的频段。

图9-1 无线局域网所采用的电磁波频段

9.1.2　调制技术

无线网通信采用载波调制技术实现信息传输，发送端通过调制将传输的数据信息载在射频载波上进行传输，接收端将收到的射频载波进行解调，从载波中提取传输数据信息，恢复出传输数据信息。

调制技术基本的调制方式有幅移键控ASK调制方式、频移键控FSK调制方式和相移键控PSK调制方式。ASK调制方式通过两个不同的幅度的载波来表示0、1数字信息；FSK调制方式通过两个不同的频率的载波来表示0、1数字信息；PSK调制方式通过两个不同的相位的载波来表示0、1。

为了提高通信速率，无线数字通信中还使用其他综合调制方式。在无线局域网中，调制一般采用二进制相移监控方式BPSK方式、四相相移监控方式QPSK、补码键控方式CCK和正交调幅方式QAM。

BPSK方式用一个相位来表示二进制中的一个1，另一个相位来表示0。IEEE802.11的1Mbp速率，IEEE802.11 a／g的6Mbp速率或9Mbp速率使用BPSK调制方式。

QPSK方式用4个相位分别来表示2个二进制数中的00、01、10、11。IEEE802.11的2Mbp速率，IEEE802.11 a／g的12Mbp速率或19Mbp速率使用BPSK调制方式。

CCK方式采用一个复杂的数学函数，可以使若干个8bit序列在每个码子中编码4位或8位，IEEE802.11b的5.5Mbp速率，11Mbp速率使用CCK调制方式。

正交调幅方式QAM是一种综合调制方式，通过对同相和正交两种信号进行调幅，通过调制后信号的相位不同和幅度大小来表示不同的信息。如16QAM可以得到16种组合，可以表示4位二进制数表示的16种信息编码。IEEE802.11 a／g的24Mbp速率或36Mbp速率使用16QAM调制方式。64QAM可以得到64种组合，可以表示6位二进制数表示的64种信息编码。IEEE802.11 a／g的48Mbp速率或54Mbp速率使用64QAM调制方式。

9.1.3　扩频技术

无线局域网的信号传输采用了扩频技术。扩频技术是传输信息时所用信号带宽远大于传输这些信息所需最小带宽的一种信号处理技术。扩频技术在对数据基带序列信号进行射频调制之前，先进行频谱的扩展，将原基带数字序列信号的频谱扩展几倍到几十倍，然后再通过射频调制后进行传输。扩展频谱方式可以用比窄带调制方式低得多的信号功率来发送，可在比信号还要强的噪声环境下保证信息的正确接收，大大提高了通信系统的抗干扰能力。

扩频技术由于信号频谱的展宽，导致干扰也需要在更宽的频带上去进行干扰，分散了干扰功率，提高通信的抗干扰能力。简单地说，如果信号频谱展宽10倍，在总功率不变的条件下，其干扰强度只有原来的1／10。显然，扩展的频谱越宽，抗干扰能力就越强。

无线网的传输环境往往干扰因素多，信噪比较差，在较差的信噪比情况下，可以通过增加带宽实现可靠地传输信号，甚至在信号被噪声淹没的情况下，只要增加带宽，仍然能够保持可靠地通信。

无线局域网中传输的信号为数据基带序列信号，采用扩频传输技术时，在发端输入的数据基带序列信号由扩频码发生器产生的扩频码序列去调制数据基带信号以展宽信号的频谱，展宽后的信号再调制到射频发送出去。由此可见，采用扩频传输技术，基带数字信号在发送端要经过两次调制，第一次调制为扩频调制，第二次调制为射频调制。同样在接收端解调也相应地要经过和射频解调和扩频解调两次解调，与一般通信系统比较，扩频通信就是多了扩频调制和解扩部分。

扩频存在多种扩频方式，无线局域网中常用的扩频方式有直接序列扩频DSSS（Direct Sequence Spread Spectrum）、跳频扩频FHSS（Frequency Hopping Spread Spectrum）和正交频分复用技术OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）。

直接序列扩频采用的扩频码序列是高频率的二进制比特流，这种二进制比特流是按照特定的算法由数字电路产生的扩频码序列。传输时，在发送端，先使用这种扩频码系列对无线传输载波进行调制，被扩频码系列调制后的载波又同传输数据信息进行混合，通过发射机发射。通过的方式实现了扩频和数据的无线发送。在接收端，相应的接收机内能够产生相同的扩频码系列，按照接收端的二次逆过程解调，解析出传输的数据信息。显然，直接序列扩频就是直接用高频率的扩频码系列去调制载波，扩展信号的频谱，而在收端，用相同的扩频码序列去进行解扩，把展宽的扩频信号还原成原始的信息。直接序列扩频通信如图9-2所示。

跳频扩频使用频移键控技术，使收发双方设备无线传输信号的载波频率按照预定算法或者规律进行离散变化，也就是说，无线传输信号使用的载波频率按照特定的算法由数字电路产生的伪随机码的控制而随机跳变。跳频扩频方式利用无线电从一个频率跳到另外一个频率来发送数据信号，在每个频率上传输若干位数据信息。

图9-2 直接序列扩频通信

在跳频技术中，数据基带信号经调制成带宽的基带信号后，进入载波调制。载波调制的载波频率受伪随机码发生器控制，载波频率带宽远大于基带信号带宽，通过跳频调制实现基带信号带宽扩展到发射信号使用的带宽的频谱扩展。

简单的频移键控只使用两个频率，而无线通信的跳频系统使用几十个、甚至上千个频率由伪随机码去控制，在传输中不断跳变，在接收端，通过使用与发送端完全相同的伪随机码进行第一次解扩，恢复出带宽的基带信号，然后在经过第二次解调恢复出原有的数据信息。与定频通信相比，跳频通信比较隐蔽也难以被截获。只要对方不清楚载频跳变的规律，就很难截获发送方的通信内容，所以具有较高的安全性。

正交频分复用技术是一种独特的扩频技术。OFDM将信道分成若干正交子信道，将一个高速的数据信号转换成并行的低速子数据流，然后调制到通过划分的多个子信道上进行传输，从而减小了载波间的干扰。

扩频技术由于要用扩频编码进行扩频调制发送，而信号接收需要用相同的扩频编码之间的相关解扩才能得到，这就给频率复用和多址通信提供了基础。利用不同码型的扩频编码之间的相关特性，分配给不同用户不同的扩频编码，就可以区别不同用户的信号，实现多用户的复用通信。通过无线进行通信的众多用户，只要配对使用自己的扩频编码，就可以互不干扰地同时使用同一频率通信，从而实现了频率复用，使拥挤的频谱得到充分的利用。由于扩频技术具有抗干扰能力强、隐蔽性好，便于复用等优点，在无线网络通信传输中被广泛使用。