WLAN有效吞吐量提升方法探討

【摘要】WLAN網路的吞吐量的提升在現代局域網中具有重要的作用，本文以IEEE820.11a為基礎，進行OFDM技術的研究，包括工作原理以及技術指標。在此基礎上進行，通過對誤碼概率進行降低以及數據傳輸的速率增大的方法來提高WLAN的吞吐量。WLAN中引入分集技術與分集合并技術通過實例驗證分集技術可以有效的提高吞吐性能，對WLAN網路的數據傳輸快捷性具有重要的作用，為WLAN吞吐量的提升提供了很好的技術與方法。

【關鍵詞】WLAN吞吐量提升分集技術

隨著技術的發展，WLAN出現了標準化的IEEE. 802.11技術，提供分布式接入的方式，具有移動性好、費用低于線路故障性小等特點，更加方便快捷，滿足用戶以及網絡的需求，成為下一代無線網絡的重要的組成部分。

IEEE.802.11在很多領域是一個通用的標準，創立于無限局域網中，它規定了四種物理層傳輸方法，包括直序、跳頻，紅外與正交頻分四種方式，各個方式根據具體環境的不同而適應。其中IEEE8.02.11a標準的物理層采取的是OFDM技術與交織技術，采用選取不同的調制方法得到不同的傳輸速率，在短距離的傳輸通信中得到廣泛的應用。

一、IEEE.802.11a下的OFDM技術

1.1OFDM技術的概述及其原理

OFDM技術是一種復用技術下的多載波傳輸方法，其將其數據流分解為子數據流，每個子數據都具有一定的傳輸效率，用這些子數據來對載波進行調制，形成了整個傳輸系統，定義為正交頻分復用。其中OFDM的發收的整個流程如圖1所示：

在數據的傳輸過程中，發送裝置處發出的數字信號與子載波之間存在著一一映射關系，采用數學變換方式將數據的頻譜放置在相對應的時域上，可以有效地提高計算機運算的效率。如圖1，分別有發送過程與接收過程，其中包含了收發裝置不能同時進行受到信息與發送數據的操作，而對于接收裝置中可以進行信號的處理將子載波的數據采集分析，變成自身可識別的數字信息，實現了數據的處理。OFDM的參數有帶寬、比特率、時間間隔三個方面。

1.2IEEE802.11a物理層主要的技術

對于WLAN的接入方式來講，OFDM技術具有十分主要的作用。主要的技術介紹以下下幾個方面：（1）OFDM數據幀結構。IEEE802.11a在局域網中期OFDM的數據幀的結構包含了有速率、保留位、長度位、奇偶校驗位組成的PLCP報頭與業務位，尾比特、填充比特等組成，一個新號段又長度位，奇偶校驗位、尾比特、速率構成，其決定了數據傳輸的比特率。（2）OFDM數據編碼過程。OFDM的數據編碼首先先產生PLCP序列，然后根據一個新號段的數據信息進行PLCP的增加比特，獲取經過編碼后產生的比特數的發送端的信息，進行設置發送端的比特流長度與編碼后的比特數之間是整數倍關系。然后進輸出，編碼交織完成后進行分組，調制，導頻插入、波形加窗處理等，完成整個OFDM的數據編碼過程。（3）導頻插入。導頻的插入以4個子載波為一組，載波經過處理后形成一個序列。在插入之前，保證插入比特與接收的數目之間存在是48的整數倍，然后將序列為48的進行分解為若干組，當每組的的48個符號需要變動順序的情形，則有：

dkn=dk+nsd*n，k=0，1，N序列，dkn表示接收到的符號數；

二、WLAN吞吐量的方法分析

2.1WLAN吞吐量分析

假如在WLAN中以數據包的形式進行數據的傳遞，由于受到諸多因素的影響，會使得傳輸過程中受到干擾，使得數據包中存在多個數據的破壞，出現此種情況會使得數據包進行重新發送。假設在WLAN鏈路中的吞吐為S，則無限網絡的數據的吞吐量判定如式1所示：

S=R（1-PDF）（1）

式中R表示數據傳輸的速率的大小，PDF表示數據包的錯誤率；

PDF=1-（1-PM）L（2）

PM表示誤碼概率，L表示數據幀的長度。在此吞吐量分析的過程中，其中數據幀的長度是不變的，因此可以通過對誤碼概率進行降低以及數據傳輸的速率增大的方法來提高WLAN的吞吐量。本文中通過引入分集技術方法應用到WLAN網絡中，可以有效的提高吞吐量，具體實現方式以下進行說明。

2.2分集技術方法

分集技術可以有效的解決數據傳輸過程的衰落問題，使得其概率減小，具有不通過對發射功率以及貸款的增加的情況下可以提高WLAN性能的優點。所謂的分集是針對信號傳輸中采取多個接收方法進行數據的接收，從而達到信號的衰落減少。在信號的傳遞過程中，將相關的信號進行分解成為獨立的單元，按照關聯關系組合起來。

（7）

（2）發射分集。發射分集是為接收裝置提供同一信號的方法，其結構簡單，實現方法，得到廣泛的應用，其中有延遲、空時、空時編碼分集三種形式。最簡單的方案是通過兩個天線采用正交空時編碼方式進行設計。接收端通過傳遞過來的信息進行正交編碼線性處理合并后來區別信號。接收端的信息通過空時編碼分集方式，按照公式8得到接收端信號：

相關參數如接收分集中的含義。通過編譯方法進行每個發射信號的判斷，空時分組碼地正交型使得發射出來的信號能夠區分過來。

2.3分集合并技術

常用的合并方式有以下幾種：（1）選擇合并。根據預先規定的準則周期性，獲取得到功率最大信號的最好的信號比進行輸出。選擇合并基于一定的規則在規定的接收時間內選擇一個天線，鏈路質量過低時，進行關閉處理。高速的選擇開關和比較判決電路組成了選擇合并，主要的判斷標準通過對接收的信號強度或信噪比或誤碼率進行比較來選擇分集。在WLAN中，一般采用在接收機之前選擇，這樣可以減少接收機的數量和體積，降低成本。（2）最大比合并。根據各支路信噪比（SNR）來分配加權的權重，SNR大的支路權重大，SNR小的支路權重小“當每個分集支路上的干擾不相關時，最大比合并方法可使合并后的輸出SNR最大。因此，最大比合并輸出的平均信噪比是沒有分集時平均信噪比的M（分集重數）倍”對于2重分集，最大比合并的平均信噪比可以獲得3dB的好處。（3）等增益合并。在每條線路上引進加權值的方式，可以有效的對多條支路的合理的利用，比選擇合并具有很好的效果。可以獲得2.52db，具有很好的信噪比。需要進行可變異相器進行相位匹配在等增益合并的前端，保持各支路的信號同相位。

三、仿真實驗

在IEEE802.11a標準的基礎上加入空間分集技術，進行吞吐量的性能比較如圖3所示。從圖可以得到通過采用發射與接收分集技術可以有效的提高吞吐性能，總的性能提高了3dB。因此，在WLAN中進行吞吐量的提升方法中，可以采用分集技術，可以有效的使得吞吐量得到提升，在WLAN的實際運用中具有重要的作用。

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