"当今无线技术的发展就如同２０年前个人电脑技术的发展那样突飞猛进，令人难以跟上它的节奏。"Ｉｎｔｅｌ副总裁兼技术官帕特·基辛格如此描述无线网络的崛起。

１９９７年８０２．１１标准的制定是无线局域网发展的里程碑。其定义了单一的ＭＡＣ层和多样的物理层，先后推出了ＩＥＥＥ８０２．１１ｂ、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ和ＩＥＥＥ８０２．１１ｇ物理层标准。１１ｂ标准采用ＣＣＫ（补码键控）扩频调制编码，数据传输速率达１１Ｍｂｐｓ。但是如果再增加传输速率，ＣＣＫ为了对抗多径干扰，需要更复杂的均衡及调制，实现非常困难。因此，８０２．１１工作组，为了推动无线局域网的发展，又引入ＯＦＤＭ技术。近正式批准的１１ｇ标准与１１ａ一样，采用ＯＦＤＭ技术，数据传输速率可达５４Ｍｂｐｓ。

技术不断更新，新的技术标准不断推出，极大地推动了无线局域网的发展。下一代移动通信的关键技术，如ＯＦＤＭ技术、ＭＩＭＯ技术、智能天线(Ｓｍａｒｔ Ａｎｔｅｎｎａ)、ＬＤＰＣ(奇偶校验码)、自适应技术和软件无线电ＳＤＲ（Ｓｏｆｔ Ｄｅｆｉｎｅｄ Ｒａｄｉｏ）等,开始应用到无线局域网中，提升了ＷＬＡＮ的性能。

１ 下一代移动通信关键技术在无线局域网中的应用

１．１ ＯＦＤＭ技术

ＯＦＤＭ技术其实是多载波调制ＭＣＭ(Ｍｕｌｔｉ－Ｃａｒｒｉｅｒ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ)的一种。其主要思想是：将信道分成许多正交子信道，在每个子信道上进行窄带调制和传输，这样减少了子信道之间的相互干扰。每个子信道上的信号带宽小于信道的相关带宽，因此每个子信道上的频率选择性衰落是平坦的，大大消除了符号间的干扰。

在各个子信道中的正交调制和解调可以采用ＩＦＦＴ和ＦＦＴ方法实现。随着大规模集成电路技术与ＤＳＰ技术的发展，ＩＦＦＴ和ＦＦＴ都是非常容易实现的。快速傅里叶变换（ＦＦＴ）的引入，大大降低了ＯＦＤＭ的复杂性，提升了系统的性能。ＭＩＭＯ ＯＦＤＭ发送、接收机系统结构如图１、２所示。

另外，与单载波系统相比，ＯＦＤＭ还存在一些缺点，易受频率偏差的影响，存在较高的峰值平均功率比（ＰＡＲ）。

１．２ 多入多出ＭＩＭＯ

ＭＩＭＯ技术能在不增加带宽的情况下成倍地提高通信系统的容量和频谱利用率。它可以定义为发送端和接收端之间存在多个独立信道，也就是说天线单元之间存在充分的间隔，因此消除了天线间信号的相关性，提高信号的链路性能，增加了数据吞吐量。

现代信息论表明：对于发射天线数为Ｎ、接收天线数为Ｍ的多入多出（ＭＩＭＯ）系统，假定信道为独立的瑞利衰落信道，并设Ｎ、Ｍ很大，则信道容量Ｃ近似为公式（１）： Ｃ＝[ｍｉｎ(Ｍ，Ｎ)Ｂｌｏｇ２（ρ／２）  (１)

（其中Ｂ为信号带宽，ρ为接收端平均信噪比，ｍｉｎ（Ｍ，Ｎ）为Ｍ、Ｎ中的较小者）。

式（1）表明，ＭＩＭＯ技术能在不增加带宽的情况下成倍地提高通信系统的容量和频谱利用率。因此将ＭＩＭＯ技术与ＯＦＤＭ技术相结合是下一代无线局域网发展的趋势。

研究表明，在瑞利衰落信道环境下，ＯＦＤＭ系统非常适合使用ＭＩＭＯ技术提高容量。采用多输入多输出（ＭＩＭＯ）系统是提高频谱效率的有效方法。多径衰落是影响通信质量的主要因素，但ＭＩＭＯ系统却能有效地利用多径的影响来提高系统容量。系统容量是干扰受限的，不能通过增加发射功率来提高系统容量。而采用ＭＩＭＯ结构不需要增加发射功率就能获得很高的系统容量。

图１、图２分别为采用ＭＩＭＯ技术的ＯＦＤＭ系统发送、接收方案框图。从图中可以看出，ＭＩＭＯ ＯＦＤＭ系统有Ｎｔ个发送天线，Ｎｒ个接收天线。在发送端和接收端各设置多重天线，可以提高空间分集效应，克服电波衰落的不良影响。这是因为安排恰当的多副天线提供多个空间信道，不会全部同时受到衰落。输入的比特流经串并变换分为多个分支，每个分支都进行ＯＦＤＭ处理，即经过编码、Π（交织）、正交幅度调制（ＱＡＭ）映射、插入导频信号、ＩＦＦＴ变换、加循环前缀等过程，再经天线发送到无线信道中；接收端进行与发射端相反的信号处理过程。例如：去除循环前缀、ＦＦＴ变换、解码等，同时通过信道估计、定时、同步、ＭＩＭＯ检测等技术完全恢复原来的比特流。 目前正在开发的设备由两组ＩＥＥＥ８０２．１１ａ收发器、发送天线和接收天线各２个（２×２）及负责运算处理过程的ＭＩＭＯ系统组成，能够实现１０８Ｍｂｐｓ的传输速度。支持ＡＰ和客户端之间的传输速度为１０８Ｍｂｐｓ，客户端不支持该技术时（ＩＥＥＥ８０２．１１ａ客户端的情况），通信速度为５４Ｍｂｐｓ。 １．３ ＬＤＰＣ编码技术
纠错编码技术作为改善数字信道通信可靠性的一种有效手段，在数字通信的各个领域中获得极为广泛的应用，其主要有卷积码、分组码、Ｔｕｒｂｏ码和ＬＤＰＣ。在编码器复杂度相同的情况下，卷积码的性能优于分组码。目前ＩＥＥＥ８０２．１１标准大都采用卷积码信道前向纠错编码和Ｖｉｔｅｒｂｉ译码。

虽然，Ｔｕｒｂｏ码可获得比传统级连码更大的编码增益，且具有合理的译码复杂性，被认为是大编码存储卷积码或传统级连码的替代方案。但是，ＷＬＡＮ数据包较短，且采用较为简单的传输机制，无法采用复杂度较高且适用于长数据包传输的Ｔｕｒｂｏ码。

ＬＤＰＣ（低密度奇偶校验码）是一类可以用非常稀疏的Ｐａｒｉｔｙ－ｃｈｅｃｋ（奇偶校验矩阵）或Ｂｉ－Ｐａｒｔｉｔｅ ｇｒａｐｈ（二分图）定义的线性分组纠错码。

ＬＤＰＣ码的特点是：性能优于Ｔｕｒｂｏ码，具有较大的灵活性和较低的差错平底特性ｅｒｒｏｒ ｆｌｏｏｒｓ；描述简单，对严格的理论分析具有可验证性；译码复杂度低于ｔｕｒｂｏ码，且可实现完全的并行操作，硬件复杂度低，因而适合硬件实现；吞吐量大，极具高速译码潜力。因此，结合ＬＤＰＣ无线局域网必将取得更好的性能。

１．４自适应技术

无线通信采用了ＯＦＤＭ等宽带调制技术，将单一物理信道分割为正交的若干个子信道，以实现高速的数据传输。多输入多输出（ＭＩＭＯ）技术可以定义为发送端和接收端之间存在多个独立信道。ＭＩＭＯ与ＯＦＤＭ技术相结合，可以将无线通信的信号处理从时频分集扩展为时空频分集，进一步分割信道为空时频正交的子信道。这样，就需要根据各个子信道的实际传输情况灵活地分配发送功率和信息比特。而且由于无线信道的频率选择性和时变性，也需要实时地对信道进行检测，以便更加有效地利用无线资源。

对于所有子载波都使用相同固定调制编码的通信系统来说，其误码率主要由经历衰落严重的子载波决定。因此在频率选择性衰落信道中，随着平均信噪比的增加，系统的误码率下降十分缓慢。但可以对不同的子信道选用的物理传输模式，即采用不同调制编码方案，每个调制和编码方案要适应每个子信道的信噪比。

自适应传输的基本思想是改变发射功率的水平、每个子信道的符号传输速率、ＱＡＭ星座大小、编码等参数或这些参数的组合以维持恒定的的误码率（ＢＥＲ）。这样在不牺牲误码率的情况下，通过传输质量好的子信道采用高速传输、而在质量不好的子信道以降低传输速率等方式来提供较高的频谱适用效率。自适应技术大大减少了对均衡和交织的依赖，提升了ＷＬＡＮ系统的性能。图３为自适应方案的系统结构图。

１．５ 智能天线技术

智能天线是一个由多组独立天线组成的天线阵列系统。该阵列的输出与收发信机的多个输入相结合，可提供一个综合的时空信号。与单个天线不同的是，天线阵列系统能够动态地调整波束方向，以使每个用户都获得的主瓣，并减小了旁瓣干扰。这样不仅改善了信号干扰比ＳＩＮＲ（Ｓｉｇｎａｌ－ｔｏ－Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ ａｎｄ Ｎｏｉｓｅ Ｒａｔｉｏ），还提高了系统的容量，扩大了小区的覆盖范围，减小了移动台的发射功率（如图４所示）。

无线信道为共享信道，频率资源非常有限。ＷＬＡＮ工作于免许可证频段：２．４ＧＨｚ及５ＧＨｚ。随着工作频率及数据率的提高，硬件实现成本也越高，同时无线的传播范围也会降低。因此，无线局域网ＩＥＥＥ８０２．１１标准的传送距离较短，传输距离只有几百米，且传输速率会随着距离的增加而降低。当移动端远离ＡＰ节点时或通信质量差时，无线网络会采用降低通信速率的方式保持连接。在实际的组网中，与无线广域网相比，ＷＬＡＮ小区的覆盖范围都较小（一般只有十几米到几十米；热点地区为了增加容量，小区半径更小）。

ＷＬＡＮ引入智能天线技术，可以扩大其传播范围，提高信号传输的可靠性，使系统能够以不低于１０８Ｍｂｐｓ的传输速率保持通信。智能天线技术可以充分利用无线资源的空间可分性，提高无线局域网系统对无线资源的利用率，扩大无线信号的传输范围，并从根本上提高系统容量。因此，带有智能天线的ＷＬＡＮ系统可以作为蜂窝移动通信的宽带接入部分，与无线广域网更紧密地结合。一方面，ＷＬＡＮ可以为用户提供高数据率的通信服务（例如视频点播ＶＯＤ，在线观看ＨＤＴＶ）。另一方面，无线广域网为用户提供了更好的移动性。

１．６ 软件无线电

目前无线局域网的多种标准并存，不同标准采用不同的工作频段、不同的调制方式，造成系统间难以互通。ＷＬＡＮ的移动性差，而软件无线电是一种有希望解决这些问题的技术。软件无线电是指研制出一个完全可编程的硬件平台，所有的应用都通过该平台上的软件编程实现。换言之，不同系统的基站和移动终端都可以由建立在相同硬件基础上的不同软件实现。该技术将能保证各种移动台、移动通信设备之间的无缝集成，并大大降低了建设成本。 可以预见，基于软件无线电的移动通信将会具有以下特点：在同一硬件平台上兼容不同的系统；具有自动漫游能力，能在不同系统之间进行智能切换；可以公用软件并进行自身的升级；支持语音、数据、图像和传真等多种业务，并能根据业务流量、信道质量等情况，自动选择合适的传输信道；自动选择通信模式，采用合适的通信协议和信号格式实现远端通信。

软件无线电在下一代ＷＬＡＮ中的应用，将根本改变其网络结构，实现ＷＬＡＮ网与无线广域网融合，并能容纳各种标准、协议，提供更为开放的接口，终大大增加网络的灵活性。

２ 下一代无线局域网实现与ＩＥＥＥ８０２．１１ｎ

由上述可知，为了实现更高的传输速率，取得更可靠的性能，无线局域网全面采用下一代移动通信的关键技术。首先从发送端送入数据，进行串并变换，然后每个子载波分别完成ＬＤＰＣ编码、ＱＡＭ调制及ＩＦＦＴ转换和加循环前缀，由多天线阵列发送到无线信道中。接收端先由多天线阵列接收信号，再进行天线选择、去循环前缀、软译码、ＦＦＴ及ＬＤＰＣ译码；将并行转换为串行数据到接收方。另外，在接收端采取信道估计，然后根据所得信道的特征采用相应的自适应算法调整编码调制的参数以达到相应模块的自适应目的。系统实现结构框图如图５所示。

目前，ＩＥＥＥ已经成立８０２．１１ｎ工作小组，以制定一项新的高速无线局域网标准ＩＥＥＥ８０２．１１ｎ。１１ｎ工作小组由高吞吐量研究小组发展而来。ＩＥＥＥ８０２．１１ｎ计划将ＷＬＡＮ的传输速率从８０２．１１ａ和８０２．１１ｇ的５４Ｍｂｐｓ增加至１０８Ｍｂｐｓ以上，速率可达３２０Ｍｂｐｓ，成为８０２．１１ｂ、８０２．１１ａ、８０２．１１ｇ之后的另一重头戏。与以往的８０２．１１标准不同，８０２．１１ｎ协议为双频工作模式（包含２．４ＧＨｚ和５ＧＨｚ两个工作频段）。这样１１ｎ保障了与以往的８０２．１１ａ、ｂ、ｇ标准兼容。

８０２．１１ｎ计划采用ＭＩＭＯ与ＯＦＤＭ技术相结合，使传输速率成倍提高。另外，天线技术及传输技术使无线局域网的传输距离大大增加，可以达到几公里（并且能够保障１００Ｍｂｐｓ的传输速率）。ＩＥＥＥ８０２．１１ｎ标准全面改进了８０２．１１标准，不仅涉及物理层标准，同时也采用新的高性能无线传输技术提升ＭＡＣ层的性能，优化数据帧结构，提高网络的吞吐能力。

移动通信的发展具有一定的继承性，下一代无线局域网系统是从现有系统以及将来的移动通信系统的基础上演化而来的，具有广阔的发展前景，它必将对移动计算、移动办公和移动电子商务的早日实现起催化作用。