基于IEEE80211bg協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的WLAN網(wǎng)卡的設(shè)計與實現(xiàn)

1、中北大學(xué)碩士學(xué)位論文姓名：徐靖林申請學(xué)位級別：碩士專業(yè)：測試計量技術(shù)及儀器指導(dǎo)教師：李永紅20090430基于協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)卡的設(shè)計與實現(xiàn)摘要基于無線局域網(wǎng)（）和協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的要求，本文設(shè)計了一種帶有接口的網(wǎng)卡設(shè)備，并對其進(jìn)行加工，電路調(diào)試，性能測試。首先，論文進(jìn)行了系統(tǒng)方案設(shè)計，然后對系統(tǒng)各個模塊做了詳細(xì)設(shè)計。射頻電路模塊是通信設(shè)備中一個非常重要的組成部分，它把接收到的微弱信號進(jìn)行放大，進(jìn)行下變頻處理后輸出給后端的基帶信號處理電路。同時也把基帶信號進(jìn)行上變頻處理后以最大的發(fā)射能量發(fā)射出去。因此，射頻電路是整個系統(tǒng)中最主要的部分。其次，對匹配網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了設(shè)計，在通信系統(tǒng)中根據(jù)傳輸線理論，功率傳輸最大效

2、應(yīng)，匹配電路起著很大的作用，它直接影響系統(tǒng)的性能。本文阻抗匹配都做歐姆，與所有測試設(shè)備相匹配。同時從節(jié)約成本方面考慮，設(shè)計了微帶天線，用仿真軟件對天線進(jìn)行了仿真分析，加工后并用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀（）測試了天線的性能，經(jīng)測試該天線達(dá)到設(shè)計要求。最后，用相應(yīng)軟件對接收電路與發(fā)射電路進(jìn)行了調(diào)試，包括寄存器初始化配置和信道配置。由測試結(jié)果表明該網(wǎng)卡達(dá)到了性能指標(biāo)要求。經(jīng)實際環(huán)境中使用表明，本文設(shè)計的網(wǎng)卡體積小，性能穩(wěn)定，支持國家安全協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，也可單獨用作使用，符合標(biāo)準(zhǔn)。關(guān)鍵詞：無線局域網(wǎng)（），網(wǎng)卡，射頻匹配，微帶天線（），（），：（），原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的學(xué)位論文，是本人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下，獨

3、立進(jìn)行研究所取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不包含其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的科研成果。對本文的研究作出重要貢獻(xiàn)的個人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本聲明的法律責(zé)任由本人承擔(dān)。論文作者簽名：筮蠢盎：笙翌，：三關(guān)于學(xué)位論文使用權(quán)的說明本人完全了解中北大學(xué)有關(guān)保管、使用學(xué)位論文的規(guī)定，其中包括：學(xué)校有權(quán)保管、并向有關(guān)部門送交學(xué)位論文的原件與復(fù)印件；學(xué)?？梢圆捎糜坝?、縮印或其它復(fù)制手段復(fù)制并保存學(xué)位論文；學(xué)?？稍试S學(xué)位論文被查閱或借閱；學(xué)?？梢詫W(xué)術(shù)交流為目的，復(fù)制贈送和交換學(xué)位論文；學(xué)?？梢怨紝W(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容（保密學(xué)位論文在解密后遵守此規(guī)定）。中北大學(xué)學(xué)位論文緒論信息

4、技術(shù)的飛速發(fā)展，使人們對計算機的依賴也迅速增加，用戶需要互連的計算機數(shù)量更多，類型也更為復(fù)雜。隨著通信和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，人們可以根據(jù)不同要求選擇不同的網(wǎng)絡(luò)方案，但是傳統(tǒng)的有線網(wǎng)絡(luò)由于受設(shè)計或環(huán)境條件的制約，在地理、資金方面普遍存在著一系列的問題，特別是當(dāng)涉及網(wǎng)絡(luò)移動和重新布局時。所以發(fā)展一種可行的無線通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)作為現(xiàn)有數(shù)據(jù)連接的擴充己成為一種需要。同時隨著個人數(shù)據(jù)通信的發(fā)展，人們對無線網(wǎng)絡(luò)通信的需求也不斷提高，希望打破地域或客觀條件的制約，能夠“實現(xiàn)任何人在任何時候的任何地方與任何人進(jìn)行任何方式的通信?！边@進(jìn)一步要求傳統(tǒng)的計算機網(wǎng)絡(luò)由有線向無線，由固定向移動，由單一業(yè)務(wù)向多媒體業(yè)務(wù)發(fā)展。作為

5、個人通信的一個重要組成部分，無線局域網(wǎng)已經(jīng)掀起了移動通信的新浪潮，在現(xiàn)實及未來社會中將得到廣泛的應(yīng)用【】【。無線局域網(wǎng)簡介從頻率、頻寬、范圍、應(yīng)用方式等要素來劃分無線通信技術(shù)【】，主要分為如圖所示四類：無線個人區(qū)域網(wǎng)（）、無線局域網(wǎng)（）、無線城域（）、無線廣域網(wǎng)佩，）。目前的無線局域網(wǎng)絡(luò)以標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)，稱為網(wǎng)絡(luò)鍆。圖無線通信技術(shù)分類無線局域網(wǎng)是計算機網(wǎng)絡(luò)與無線通信技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。通俗點說，無線局域網(wǎng)中北大學(xué)學(xué)位論文（，）就是在不采用傳統(tǒng)電纜線的同時，提供傳統(tǒng)有線局域網(wǎng)的所有功能，網(wǎng)絡(luò)所需的基礎(chǔ)設(shè)施不需要再埋在地下或隱藏在墻里，網(wǎng)絡(luò)卻能夠隨著實際需要移動或變化。無線局域網(wǎng)技術(shù)具有傳統(tǒng)局域網(wǎng)無法比

6、擬的靈活性，其通信范圍不受環(huán)境條件的限制，網(wǎng)絡(luò)的傳輸范圍大大拓寬，最大傳輸范圍可達(dá)到幾十公里。相對于有線網(wǎng)絡(luò)，無線局域網(wǎng)的組建、配置和維護較為容易，一般計算機工作人員都可以勝任網(wǎng)絡(luò)的管理工作。無線局域網(wǎng)的基礎(chǔ)還是傳統(tǒng)的有線局域網(wǎng)，是有線局域網(wǎng)的擴展和補充。它只是在有線局域網(wǎng)的基礎(chǔ)上通過無線集線器、無線訪問節(jié)點、無線網(wǎng)橋、無線網(wǎng)卡等設(shè)備使無線通信得以實現(xiàn)。與有線網(wǎng)絡(luò)一樣，無線局域網(wǎng)同樣也需要傳送介質(zhì)。只是無線局域網(wǎng)采用的傳輸媒體不是雙絞線或者光纖，而是紅外線或者無線電波，以后者使用居多【】。無線局域網(wǎng)（）的特點主要從以下三方面介紹。傳輸方式的傳輸方式包括采用的傳輸媒介、選擇的頻段及調(diào)制方式。目前

7、采用的傳輸媒介主要有兩種，即微波與紅外線。采用微波作為傳輸媒介的技術(shù)根據(jù)調(diào)制方式不同，又可分為擴頻方式與窄帶調(diào)制方式。在擴頻方式中，數(shù)據(jù)基帶信號的頻譜被擴展至幾倍至幾十倍之后再被挪移至射頻前端發(fā)射出去。這一做法雖然犧牲了頻帶帶寬，卻提高了通信系統(tǒng)的抗干擾能力和安全性。由于單位頻帶內(nèi)的功率降低，對其他電子設(shè)備的干擾相對減小。采用擴頻方式的一般選擇所謂的頻段，這里的分別取自（業(yè)的）、（科研的）及（醫(yī)療的）的第一個字母。許多工業(yè)、科研和醫(yī)療設(shè)備都使用該頻段。歐、美、日等國家的無線管理機構(gòu)分別設(shè)置了各自的頻段。頻段由，和三個頻段組成。如果發(fā)送功率及帶外輻射滿足美國聯(lián)邦通訊委員會（）的要求，則無須向提出

8、專門的申請即可使用這些頻段。在窄帶調(diào)制方式中，數(shù)據(jù)基帶信號的頻譜不做任何擴展即被直接搬移到射頻前端發(fā)射出去。與擴頻方式相比，窄帶調(diào)制方式占用頻帶少，頻帶利用率高。采用窄帶調(diào)制方式的一般選用專用頻段，需要經(jīng)過國家無線電管理部門的許可方可使用。當(dāng)然，也可選用頻段，這樣可免去向無線電管理委員會申請。但帶來的問題是，當(dāng)臨近的儀器設(shè)備或通信設(shè)備也在使用這一頻段時，會嚴(yán)重影響通信質(zhì)量，通信的可靠性無法，中北大學(xué)學(xué)位論文得到保證?；诩t外線的傳輸技術(shù)最近幾年有了很大發(fā)展。目前廣泛使用的家電遙控器幾乎都是采用紅外線傳輸技術(shù)。作為的傳輸方式，紅外線方式的最大優(yōu)點是這種傳輸方式不受無線電干擾，且紅外線的使用不受國

9、家無線管理委員會的限制。然而，紅外線對透明物體的透過性極差，這導(dǎo)致傳輸距離受限制。無線組網(wǎng)特點通信可靠。具有理想的接收靈敏度，全向天線能夠提供強大的、可靠的無線傳輸。成本低。使用可以避免安裝線纜的高成本、租用線路的月租費用以及當(dāng)設(shè)備需要移動而增加的相關(guān)費用。靈活性。由于沒有線纜的限制，用戶可以隨心所欲地增加工作站或重新配置工作站。移動性。設(shè)置允許用戶在任何時間、任何地點訪問網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，不需要指定明確的訪問地點，因此用戶可以在網(wǎng)絡(luò)中漫游。高吞吐量?？梢詫崿F(xiàn)的數(shù)據(jù)傳輸速率。安全性等同于有線。在無線通信領(lǐng)域，安全性是人們一直關(guān)注的一個問題，通過使用額外的安全機制使其安全性等同于有線系統(tǒng)的安全性。這些安

10、全機制包括：擴頻技術(shù)，跳頻技術(shù)，在單個工作站一級實現(xiàn)訪問控制，使用網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識和一種基于加密技術(shù)的可選加密機制等。的應(yīng)用的應(yīng)用范圍非常廣泛，主要分為室內(nèi)和室外兩種應(yīng)用。室內(nèi)應(yīng)用包括大型辦公室、高級住宅區(qū)、酒店、車間、智能倉庫、臨時辦公室、會議室和證券市場等；室外應(yīng)用包括城市建筑群間通信、學(xué)校校園網(wǎng)絡(luò)、工礦企業(yè)廠區(qū)自動化控制與管理網(wǎng)絡(luò)、銀行金融證券城域網(wǎng)、礦山、水利、油田、港頭、碼頭、江河湖壩、野外勘測實驗、軍事移動網(wǎng)和公安移動網(wǎng)等。在難于布線的室外環(huán)境下，可充分發(fā)揮其高速率、組網(wǎng)靈活之優(yōu)點。尤其在公共通信網(wǎng)不發(fā)達(dá)的狀態(tài)下，可作為區(qū)域網(wǎng)（覆蓋范圍幾十千米）使用。中北大學(xué)學(xué)位論文的現(xiàn)狀與發(fā)展在中國，應(yīng)

11、用市場開始于年，真正啟動卻是年下半年。隨之中國電信、中國網(wǎng)通開始在全國展開，中國網(wǎng)通在年中已經(jīng)在北京、上海、廣州、深圳四個城市的個商務(wù)中心地區(qū)鋪設(shè)了無線局域網(wǎng)。中國移動則從年底開始在全國大規(guī)模地建設(shè)，中國聯(lián)通也在年網(wǎng)絡(luò)中引入技術(shù)來配合使用?？v覽國內(nèi)設(shè)備市場，海外供給商在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)解決方案的提供方面起步較早，可以為運營商提供無線訪問接入點、無線路由器和無線網(wǎng)橋等系統(tǒng)設(shè)備。國內(nèi)廠商也紛紛開始看好市場，華為、中興、大唐等設(shè)備廠商都開發(fā)了自己的網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品，從網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的解決方案到內(nèi)置的無線網(wǎng)卡等。此外，國內(nèi)的筆記本電腦廠商也積極涉足市場，紛紛與國內(nèi)的運營商結(jié)成服務(wù)的戰(zhàn)略合作關(guān)系。在中國市場上，無線網(wǎng)絡(luò)客戶規(guī)

12、模持續(xù)成長，技術(shù)不斷開發(fā)創(chuàng)新，應(yīng)用也趨于多元化，將成為產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新動力。設(shè)備的可移動性帶來了使用上的方便和較高的用戶接入速率，隨著、等設(shè)備價格的下降，中國的用戶數(shù)量將迅速增加，迎來發(fā)展新高潮。的終端設(shè)備范圍將涵蓋筆記本電腦、臺式機、及打印機等辦公設(shè)備，而無線網(wǎng)卡將成為筆記本電腦的必備配置。網(wǎng)絡(luò)也廣泛應(yīng)用在高級住宅區(qū)、酒店等公共場合。無線局域網(wǎng)的應(yīng)用主要集中在公眾服務(wù)、企業(yè)用戶、校園網(wǎng)、政府機構(gòu)、家庭及個人用戶等領(lǐng)域，但隨著應(yīng)用的逐漸深入，市場重心會從公眾服務(wù)應(yīng)用漸漸過渡到企業(yè)應(yīng)用及家庭應(yīng)用上。按照國外的發(fā)展經(jīng)驗，無線局域網(wǎng)應(yīng)用最初的重點是高層商務(wù)人士，因此中國網(wǎng)通定位在四星、五星級酒店賓館等高

13、級場所。但無線應(yīng)用的最終方向是逐漸趨于大眾化，所以企業(yè)用戶及家庭用戶是未來兩年無線局域網(wǎng)最大的潛在用戶群，因此中國電信定位于家庭用戶，將無線網(wǎng)卡、網(wǎng)關(guān)打包銷售，價格面向普通大眾。公眾運營市場保持高速增長。同時，行業(yè)用戶建設(shè)應(yīng)用也持續(xù)增長，促進(jìn)中國設(shè)備市場全面、快速增長。設(shè)備市場的發(fā)展在中國市場中目前已具備相當(dāng)規(guī)模。從發(fā)展趨勢來看，隨著產(chǎn)品價格和技術(shù)方面日漸成熟，校園網(wǎng)對應(yīng)用會增中北大學(xué)學(xué)位論文長迅速，尤其是高等教育和科研機構(gòu)對的需求不斷增加，將為創(chuàng)造廣闊的空間。同時，在金融、旅游、醫(yī)護、庫管、會展等領(lǐng)域，無線網(wǎng)絡(luò)有著廣闊的應(yīng)用前景?？梢灶A(yù)見，隨著開放辦公的流行和手持設(shè)備的普及，人們對移動性訪問

14、和存儲信息的需求愈來愈多，無線局域網(wǎng)的市場已經(jīng)成熟。（）與移動通信網(wǎng)結(jié)合。因為覆蓋范圍有限，而現(xiàn)有的移動通信網(wǎng)絡(luò)可以提供廣域覆蓋面，因此，移動運營商可以將移動通信網(wǎng)的漫游功能和結(jié)合，提高用戶無線上網(wǎng)的覆蓋范圍。（）與固網(wǎng)結(jié)合。在機場、酒店、辦公樓和咖啡廳等商務(wù)密集地區(qū)，采用提供公共移動服務(wù)的成本很低，可滿足大量用戶的移動上網(wǎng)需求，可快速地為用戶提供數(shù)據(jù)服務(wù)。對于中國網(wǎng)通和中國電信而言，可將與業(yè)務(wù)互為補充，打破寬帶接入的瓶頸，提高服務(wù)質(zhì)量。（）來自終端廠商的支持。目前，、等廠商已經(jīng)開始把作為其筆記本電腦的一項重要配置，而且還提出了從產(chǎn)品到銷售的一整套解決方案。隨著、筆記本電腦和其他個人設(shè)備的普及

15、，的移動性和高速率將使其漸漸變得更為實用。但是目前也存在的缺陷。首先，無線局域網(wǎng)的傳輸距離有限，受干擾的可能性比較大，因此沒有有線網(wǎng)穩(wěn)定可靠；其次，安全也成為一大問題。協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)無線接入技術(shù)區(qū)別于有線接入的特點之一是標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，不同的標(biāo)準(zhǔn)有不同的應(yīng)用。最早的產(chǎn)品運行在的頻段上，速度大約只有。年，工作在頻段上的產(chǎn)品問世，之后的大多數(shù)產(chǎn)品也都在此頻段上運行。目前的產(chǎn)品所采用的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)包括：、（家庭網(wǎng)絡(luò)）、和藍(lán)牙【】。表列出了現(xiàn)有各無線局域網(wǎng)的性能比較。中北大學(xué)學(xué)位論文表幾種無線局域網(wǎng)的比較，頻率（）最高速率（）調(diào)制方式距離（）業(yè)務(wù)，（）數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)，圖像數(shù)據(jù)、圖像語音，數(shù)據(jù)語音，數(shù)據(jù)協(xié)議表列出了無線網(wǎng)絡(luò)

16、技術(shù)整體發(fā)展及系統(tǒng)規(guī)格比較【。表無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)整體發(fā)展及系統(tǒng)規(guī)格比較標(biāo)準(zhǔn)調(diào)制技術(shù)傳輸速率傳輸距離使用頻段制定團體推出時間伊，刪嘰中北大學(xué)學(xué)位論文年月，推出了第代標(biāo)準(zhǔn)（版），隨后在年推出了新的（版）。該標(biāo)準(zhǔn)定義了物理層和媒介訪問控制子層（）的技術(shù)規(guī)范，允許及無線設(shè)備制造商在一定范圍內(nèi)建立互操作網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。任何應(yīng)用、網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)或協(xié)議（包括和）在遵守標(biāo)準(zhǔn)的無線上運行時，就像它們運行在以太網(wǎng)上一樣容別引。在物理層定義了數(shù)據(jù)傳輸?shù)男盘柼卣骱驼{(diào)制方法【】，定義了兩種無線電射頻（）傳輸方式和一種紅外線傳輸方式。其中傳輸標(biāo)準(zhǔn)包括直接序列擴頻技術(shù)（，）和跳頻擴頻技術(shù)（，）。采用一個長度為比特的序列來對以無線方式發(fā)

17、送的數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼。每個序列表示一個二進(jìn)制數(shù)據(jù)位（或），并被轉(zhuǎn)換成可以通過無線方式發(fā)送的波形信號。這些波形信號如果使用二進(jìn)制相移鍵控（）調(diào)制技術(shù)，可以以的速率進(jìn)行發(fā)射；如果使用正教相移鍵控（）調(diào)制技術(shù)，發(fā)射速率可以達(dá)到。利用二進(jìn)制或四進(jìn)制調(diào)制方式可以達(dá)到工作速率。由于現(xiàn)行的以太網(wǎng)技術(shù)可以實現(xiàn)，乃至等不同速率，要實現(xiàn)與以太網(wǎng)絡(luò)之間的兼容，能支持更高的數(shù)據(jù)傳輸速率，于年月批準(zhǔn)了標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)對標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了修改和補充，其中最重要的改進(jìn)就是在的基礎(chǔ)上增加了兩種更高的通信速率和。因此有了標(biāo)準(zhǔn)之后，移動用戶將可以得到以太網(wǎng)級的網(wǎng)絡(luò)性能、速率和可用性，管理者也可以無縫地將多種技術(shù)集成起來，形成一種能夠最大限度地滿足

18、用戶需求的網(wǎng)絡(luò)。的基本結(jié)構(gòu)、特性和服務(wù)仍然由最初的標(biāo)準(zhǔn)定義。技術(shù)規(guī)范只影響標(biāo)準(zhǔn)的物理層，它提供了更高的數(shù)據(jù)傳輸速率和更牢固的連接性?？梢灾С謨煞N速率和。而要做到這一點，就需要選擇作為該標(biāo)準(zhǔn)的唯一物理層技術(shù)，因為，目前在不違反規(guī)定的前提下，采用跳頻擴頻技術(shù)無法支持更高的速率。這意味著系統(tǒng)可以與速率為和的系統(tǒng)兼容，但卻無法與速率為和的中北大學(xué)學(xué)位論文系統(tǒng)兼容。為了增加數(shù)據(jù)通信速率，標(biāo)準(zhǔn)不是使用比特長的序列，而是采用了補充編碼鍵控（），由個比特長的碼字組成。作為一個整體，這些碼字具有自己獨特的數(shù)據(jù)特性，即使在出現(xiàn)嚴(yán)重噪聲和多徑干擾的情況下，接收方也能夠正確地予以區(qū)別。規(guī)定在速率為時使用，對每個載波進(jìn)

19、行比特編碼；而當(dāng)速率為時，對每個載波進(jìn)行比特編碼。這兩種速率都使用作為調(diào)制技術(shù)?！繕?biāo)準(zhǔn)是已在辦公室、家庭、賓館和機場等眾多場合得到廣泛應(yīng)用的無線組網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的后續(xù)標(biāo)準(zhǔn)。使用正交頻分復(fù)接（）為調(diào)制技術(shù)，工作頻段在，可以取得、和的速率，支持語音、數(shù)據(jù)和圖像業(yè)務(wù)?！吭谀瓿?，的工作組棘手了一項開發(fā)高速、向下兼容非常成功的物理層標(biāo)準(zhǔn)的工作，新增的標(biāo)準(zhǔn)將兼容的，實現(xiàn)所有所必備功能并保證兼容、可交互，同時包括至少的速度，還包括波段的融合，從而在頻段獲得更高的速度。草案采用了標(biāo)準(zhǔn)的要求，在頻段速度可擴展至。的最重要的方面是向后兼容。中的可選的數(shù)據(jù)包二進(jìn)制卷積碼在中被擴展到和。為取得的速率，草案借用了。在頻段采用了

20、正交頻分復(fù)用（），可以取得、和的速率。在頻段采用了同樣的編碼格式取得了同樣的速率，規(guī)定速率為、和。中北大學(xué)學(xué)位論文藍(lán)牙技術(shù)藍(lán)牙（）標(biāo)準(zhǔn)比標(biāo)準(zhǔn)出現(xiàn)的晚，對于來說，它的出現(xiàn)不是為了競爭而是相互補充?！八{(lán)牙是一種較先進(jìn)的大容量近距離無線數(shù)字通信的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，其目標(biāo)是實現(xiàn)最高數(shù)據(jù)傳輸速度（有效傳輸速率為），傳輸距離為一米。藍(lán)牙成本低、體積小，可用于更多的設(shè)備，“藍(lán)牙最大的優(yōu)勢還在于，在更新網(wǎng)絡(luò)骨干時，如果搭配“藍(lán)牙結(jié)構(gòu)進(jìn)行，使用整體網(wǎng)絡(luò)的成本肯定比鋪設(shè)線纜低。家庭網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)主要為家庭網(wǎng)絡(luò)設(shè)計，是與數(shù)字無繩電話標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)合，旨在降低語音數(shù)據(jù)成本。也采用了擴頻技術(shù)，工作在頻帶，能同步支持條高質(zhì)量語音信道。但目

21、前的傳輸速率只有，美國聯(lián)邦通信委員會建議增加到。本課題研究的主要內(nèi)容本文主要是應(yīng)用北京中電華大電子設(shè)計有限責(zé)任公司（）自主研發(fā)設(shè)計的具備接口功能的無線網(wǎng)卡芯片，基于無線局域網(wǎng)（蝌）和標(biāo)準(zhǔn)的要求設(shè)計的一種可以工作在頻段的無線局域網(wǎng)網(wǎng)卡設(shè)備，并對其進(jìn)行加工，電路調(diào)試，性能測試后將其應(yīng)用在客戶實際使用環(huán)境中。先進(jìn)行系統(tǒng)方案設(shè)計，然后對系統(tǒng)各個模塊做詳細(xì)設(shè)計。射頻電路模塊是通信設(shè)備中一個非常重要的組成部分，它把接收到的微弱信號進(jìn)行放大進(jìn)行下變頻處理后輸出給后端的基帶信號處理電路。同時也把基帶信號進(jìn)行上變頻處理后以最大的發(fā)射能量發(fā)射出去。因此，射頻電路是整個系統(tǒng)中最主要的部分。對匹配網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計，在通信系

22、統(tǒng)中根據(jù)傳輸線理論，功率傳輸最大效應(yīng)，匹配電路起著很大的作用，它直接影響系統(tǒng)的性能。本文阻抗匹配都做歐姆，與所有測試設(shè)備相匹配。中北大學(xué)學(xué)位論文從節(jié)約成本方面考慮，設(shè)計了微帶天線，用仿真軟件對天線進(jìn)行仿真分析，并用矢網(wǎng)分析儀測試天線的性能。對系統(tǒng)電路進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計，深入研究射頻電路的特性并進(jìn)行設(shè)計。用相應(yīng)軟件對接收電路與發(fā)射電路進(jìn)行了調(diào)試，包括寄存器初始化配置和信道配置。，對網(wǎng)卡設(shè)備進(jìn)行性能測試，達(dá)到了指標(biāo)要求。中北大學(xué)學(xué)位論文無線網(wǎng)卡的設(shè)計課題研究的背景典型應(yīng)用場景從組網(wǎng)方面主要三方面組網(wǎng)、組網(wǎng)、點對點無線網(wǎng)橋。其設(shè)各種類豐要為無線網(wǎng)卡、無線接入點、路由器、無線網(wǎng)橋。從圖可以直觀的看出其應(yīng)用特

23、點”，。一參零。組網(wǎng)組網(wǎng)毽當(dāng)豳，點對點無線網(wǎng)橋圖典型應(yīng)用場景及設(shè)備種類無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)各的構(gòu)成主要為介質(zhì)訪問控制（）和物理層（），其中包括基帶處理器（）及射頻（），又包括接收機（盯）、功率放大器（）、低噪放（）。無線設(shè)備的技術(shù)要求包括天線技術(shù)；射頻技術(shù)；接口技術(shù)；集成技術(shù)（成本、體積、功耗）；整機產(chǎn)品化技術(shù)；軟件開發(fā)技術(shù)。中北大學(xué)學(xué)位論文本文設(shè)計的網(wǎng)卡設(shè)備，是北京中電華大電子設(shè)計有限公司設(shè)計的網(wǎng)卡芯片的典型應(yīng)用，除了用作無線局域網(wǎng)網(wǎng)卡設(shè)備，還可用于芯片設(shè)計過程的驗證測試環(huán)境。芯片是一款支持國家安全標(biāo)準(zhǔn)，具有接口的芯片。它是北京中電華大電子設(shè)計有限責(zé)任公司系列產(chǎn)品之一【。它符合、標(biāo)準(zhǔn)和公眾無線局域網(wǎng)（

24、）系列通信行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。它支持（直接序列擴頻）以及（正交頻分復(fù)用）調(diào)制模式，具備數(shù)據(jù)解擾能力，支持多種不同的數(shù)據(jù)傳輸速率。它可工作在、兩個頻段，最高物理層數(shù)據(jù)率可達(dá)。芯片主要包括和兩部分，外部支持多款芯片（如，等）。芯片在安全方面，不僅支持國家標(biāo)準(zhǔn)的加密，還支持國際標(biāo)準(zhǔn)、加密，這些硬件組件使得基于該芯片的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)在進(jìn)行保密通信時仍然能夠獲得與非加密通信時相近的數(shù)據(jù)傳輸性能。設(shè)計方案本設(shè)計主要包括電源模塊、時鐘模塊、射頻收發(fā)器模塊、基帶處理器模塊、接口模塊、天線部分六部分【】【。系統(tǒng)設(shè)計結(jié)構(gòu)方案如圖所示。圖系統(tǒng)設(shè)計方案結(jié)構(gòu)框圖中北大學(xué)學(xué)位論文接收通道包含的主要功能分解為：和混頻器（片內(nèi)集成）基帶

25、和（片內(nèi)集成）（片內(nèi)集成）（自動增益控制）算法（片內(nèi)集成）（片內(nèi)集成）發(fā)射通道包含的主要功能分解為：（片內(nèi)集成）調(diào)制器（片內(nèi)集成）（片內(nèi)集成）（片內(nèi)集成）（片內(nèi)集成）（片內(nèi)集成）主要結(jié)構(gòu)功能分為兩部分：接收鏈路部分與發(fā)射鏈路部分。在接收鏈路部分，天線接收到空中信號，先經(jīng)過帶通濾波器后，通過低噪放大器，把信號放大，用單端轉(zhuǎn)差分的分路器把信號分為相位相差度的、正交信號，通過混頻器及可變增益放大器把信號下變頻到中頻適合基帶解調(diào)的幅度。在發(fā)射鏈路部分，基帶信號經(jīng)轉(zhuǎn)變?yōu)樾枰哪M信號，通過混頻器上變頻為載波頻率，經(jīng)過可調(diào)增益放大器及功率放大器把信號放大到一定程度，經(jīng)由天線發(fā)射出去。設(shè)計技術(shù)指標(biāo)要求參數(shù)工

26、作在頻段，主機取電。傳輸速率要求支持標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，最高物理層數(shù)據(jù)率可達(dá)。支持國家國家安全標(biāo)準(zhǔn)，符合、標(biāo)準(zhǔn)和公眾無線局域網(wǎng)（）系列通信行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。發(fā)射模塊要求達(dá)到下最大，下最大發(fā)射功率，接收模塊要求下，下一接收靈敏度。接口，支持，向下兼容。天線采用微帶線設(shè)計。傳輸距離要求：室外無遮擋無干擾環(huán)境通信距離。中北大學(xué)學(xué)位論文表技術(shù)指標(biāo)要求參數(shù)主要質(zhì)量屬性工作頻段射頻帶寬工作電壓功耗速率發(fā)射功率詳細(xì)要求頻段±：，支持；接收靈敏度工作溫度工作濕度接口一一工作溫度一工作濕度：，（無凝結(jié)）鏈路預(yù)算分析進(jìn)行硬件設(shè)計之前，必須進(jìn)行鏈路預(yù)算分析。通過分析，可預(yù)知在特定和下，為達(dá)到設(shè)計要求，接收機所需要的、增益和

27、發(fā)射機的輸出功率等。通過對基本鏈路預(yù)算分析，可計算出最終的以及無線電接收機輸出端的信號強度。整個鏈路包括信號從發(fā)射機發(fā)出、通過發(fā)送路徑、被接收機接收的全過程引。大氣衰落和多徑衰落會引起無線電通信難以預(yù)測的變化，為確保即使在天氣惡劣的情況下，鏈路仍能在一定時間內(nèi)維持通信，需要有一定的衰落裕量。衰落裕量是指，當(dāng)每年的故障時間在所允許的范圍內(nèi)（幾秒）時，為確保無線電通信可靠進(jìn)行，鏈路預(yù)算中所需考慮的接收機的和增益、發(fā)射機功率或天線增益的安全容限。知道通信鏈路可靠發(fā)送信息的射程后，需要計算自由空間路徑損耗。自由空間路徑損耗是射頻信號以特定頻率、通過特定射程引起的損耗，但這不會引起任何設(shè)備損傷。為增加衰

28、落裕量，可在發(fā)射機和接收機的一端或兩端都使用高增益天線和低損耗同軸電纜。（）在要求的鏈路距離內(nèi)計算自由空間路徑損耗。自由空間路徑損耗僅指射頻波振面離開發(fā)送天線時傳播的平方反比律信號。中北大學(xué)學(xué)位論文印】（）根據(jù)公式（），計算不同距離時的路徑損耗，可以看到接收機與發(fā)射機的距離每增加一倍，路徑損耗增加。這里厶為路徑損耗，單位；為頻率，單位；為距離，單位。（）計算衰落裕量頻率越高，鏈路距離越長，那么對可靠性的要求越高，需要衰落裕量就越多。一般的數(shù)字微波鏈路要求衰落裕量為，頻率較高、鏈路較長時要求衰落裕量達(dá)到。（）由于接收機噪聲基數(shù)的大小決定了可檢測到的最小信號或具有的信號則可計算出待定下，接收機輸出

29、端達(dá)到所要求的時，天線輸入端所需要的信號強度：。一（。）（）其中。嘶為在歐姆的系統(tǒng)中、所要求的得到滿足的條件下，為獲得中頻信號輸出，接收機天線所需要的信號強度，單位；為對于所用的調(diào)制類型，輸出中頻段所要求的信噪比，單位；為接收機噪聲系數(shù)，單位；為中頻段的帶寬（更精確地說是噪聲帶寬），單位。（）計算經(jīng)過天線之后，再經(jīng)過發(fā)射機的鏈路，最后到達(dá)接收機輸入端的功率：只只反卜只，柚（）這里：為接收機輸入端的功率，單位；只為發(fā)射機發(fā)送到自身天線的功率，單位；反為發(fā)射機天線的增益，單位；屏為發(fā)射機天線的增益，單位；為發(fā)射機和接收機天線之間的自由空間路徑損耗，單位。（）確保發(fā)射機輸出功率能克服自由空間路徑損耗

30、，并提供所需要的衰落裕量或者保證接收機有低，以滿足所需要的并提供足夠的增益（使進(jìn)入到調(diào)制解調(diào)器或檢波器的輸出信號合適）：只一??；卜厶一厶已磊（）中北大學(xué)學(xué)位論文這里，為接收機輸出到調(diào)制解調(diào)器或檢波器的功率，單位為；只為發(fā)射機輸出到自身天線同軸電纜的功率，單位為；厶為如上所計算的自由空間損耗，單位為：反為發(fā)射機的全向天線增益，單位為；為接收機的全向天線增益，單位為；厶為發(fā)射機同軸電纜的損耗，單位為：厶為接收機同軸電纜的損耗，單位為；脫。為接收機部分的增益（包括轉(zhuǎn)化損耗和濾波損耗，及前置和中頻放大器增益），單位為。如果知道接收機天線的信號強度，可通過下列公式計算接收機的輸出信號強度：，只。盤厶石比

31、。（）這里，尾，為從接收機輸出端到調(diào)制解調(diào)器或檢波器輸入端所獲得的輸入強度，單位為：層。為接收機接收到的、來自發(fā)射機天線的功耗，單位為：島；為接收機天線的增益，單位為；厶為接收機天線和其前端之間的同軸電纜的損耗，單位為；膩為整個接收機（包括濾波器轉(zhuǎn)換器和放大器，即從前端到調(diào)制解調(diào)或檢波級）的增益，單位為。接收級輸出端的信噪比可由下式得到：一（石慨）耳厶）（）這里，為接收機輸出端的信噪比，單位為；為從接收機輸出端到調(diào)制解調(diào)器或檢波器輸入端所獲得的信號強度，單位為：為整個接收機（包括濾波器轉(zhuǎn)換器和放大器，從前端到調(diào)制解調(diào)或檢波級）的增益，單位為：厶為接收機天線和其前置之間的同軸電纜的損耗（只可能是

32、正數(shù)），單位為：為接收機的噪聲系數(shù)，單位為；砩為中頻段的帶寬（更精確的說是噪聲帶寬），單位為。通過上述計算，可求得特定鏈路所需要的信號功率、噪聲系數(shù)和增益。經(jīng)過一系列預(yù)中北大學(xué)學(xué)位論文算分析，本設(shè)計所選器件能滿足設(shè)計要求。網(wǎng)卡的突出點芯片是一款支持國家安全標(biāo)準(zhǔn)，由我國自主研發(fā)的安全協(xié)議，安全認(rèn)證采用算法，數(shù)據(jù)加密采用加密算法。無線局域網(wǎng)（）的傳輸協(xié)議有很多種，包括、等等，它是由美國非贏利機構(gòu)組織制定和進(jìn)行認(rèn)證的，而則由授權(quán)的審查獲得認(rèn)可。是的英文縮寫。使用的是一種名為“無線局域網(wǎng)鑒別與保密基礎(chǔ)架構(gòu)（）的安全協(xié)議。制定此傳輸協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)，首先出于安全性考慮。國家的機密是最高的機密，它如果被泄露出去

33、會直接損害整個國家和民族的利益，后果將不堪設(shè)想。但對于無線局域網(wǎng)來說，偏偏在安全性方面非常脆弱，因為現(xiàn)行的無線網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品大多數(shù)都采用作為無線傳輸協(xié)議，這種協(xié)議的優(yōu)點是傳輸速率能達(dá)到，與有線局域網(wǎng)的傳輸速度相近，而且覆蓋范圍達(dá)米。正是其傳輸速度快，覆蓋范圍廣，才使它在安全方面非常脆弱。因為數(shù)據(jù)在傳輸?shù)倪^程中都曝露都空中，很容易被別有用心的人截取數(shù)據(jù)包。雖然，、安奈特等國外廠商都針對制定了一系列的安全解決方案，但總得來說并不盡人意，而且其核心技術(shù)掌握在別國人手中，他們既然能制定得出來就一定有辦法破解，所以在安全方面成了政府和商業(yè)用戶使用的一大隱患。由于由我國有關(guān)部門掌握著加密的核心技術(shù)，是我國自主研

34、發(fā)的，擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的無線局域網(wǎng)安全技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。而且它的加密技術(shù)比更為先進(jìn)，采用國家密碼管理委員會辦公室批準(zhǔn)的公開密鑰體制的橢圓曲線密碼算法和秘密密鑰體制的分組密碼算法，實現(xiàn)了設(shè)備的身份鑒別、鏈路驗證、訪問控制和用戶信息在無線傳輸狀態(tài)下的加密保護。此外，從應(yīng)用模式上分為單點式和集中式兩種，可以徹底扭轉(zhuǎn)目前采用多種安全機制并存且互不兼容的現(xiàn)狀，從根本上解決安全問題和兼容性問題。所以我國強制性地要求相關(guān)商業(yè)機構(gòu)執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)能更有效地保護數(shù)據(jù)的安全。對于個人用戶而言，中北大學(xué)學(xué)位論文的出現(xiàn)最大的受益是讓自己的筆記本電腦從此更加安全【?？梢詥为氉鍪褂檬牵ǎ┑目s寫，即（無線）訪問接入點。是目前組建小型無線局

35、域網(wǎng)時最常用的設(shè)備。相當(dāng)于一個連接有線網(wǎng)和無線網(wǎng)的橋梁，其主要作用是將各個無線網(wǎng)絡(luò)客戶端連接到一起，然后將無線網(wǎng)絡(luò)接入以太網(wǎng)（這正是名稱的本義）。應(yīng)用芯片做為使用時，可以通過實現(xiàn)驅(qū)動程序來實現(xiàn)功能，支持組建個網(wǎng)絡(luò)，在多標(biāo)識的邏輯網(wǎng)絡(luò)中，可以配置某標(biāo)識的邏輯網(wǎng)絡(luò)做為工作，其他邏輯網(wǎng)絡(luò)做為工作。在網(wǎng)絡(luò)中，支持多個組播網(wǎng)絡(luò)，并且支持各個組播網(wǎng)絡(luò)加密方式不同，最多可以支持總和為個的組播網(wǎng)絡(luò)和入網(wǎng)加密，網(wǎng)絡(luò)中支持個站點。中北大學(xué)學(xué)位論文各模塊詳細(xì)設(shè)計電源模塊設(shè)計電源分主要分為兩種：與。包括（升壓）、（降壓）、（升降壓）和反相結(jié)構(gòu)，具有高效率、高輸出電流、低靜態(tài)電流等特點，隨著集成度的提高，許多新型轉(zhuǎn)換器

36、的外圍電路僅需電感和濾波電容；但該類電源控制器的輸出紋波和開關(guān)噪聲較大、成本相對較高。：低壓差線性穩(wěn)壓器的突出優(yōu)點是具有最低的成本，最低的噪聲和最低的靜態(tài)電流。它的外圍器件也很少，通常只有一兩個旁路電容。新型可達(dá)到以下指標(biāo)：輸出噪聲、靜態(tài)電流及的壓差。線性穩(wěn)壓器能夠?qū)崿F(xiàn)這些特性的主要原因在于內(nèi)部調(diào)整管采用了溝道場效應(yīng)管，而不是通常線性穩(wěn)壓器中的晶體管。溝道的場效應(yīng)管不需要基極電流驅(qū)動，所以大大降低了器件本身的電源電流；另一方面，在采用管的結(jié)構(gòu)中，為了防止晶體管進(jìn)入飽和狀態(tài)降低輸出能力，必須保證較大的輸入輸出壓差；而溝道場效應(yīng)管的壓差大致等于輸出電流與其導(dǎo)通電阻的乘積，極小的導(dǎo)通電阻使其壓差非常

37、低。當(dāng)系統(tǒng)中輸入電壓和輸出電壓接近時，是最好的選擇，可達(dá)到很高的效率。所以在將鋰離子電池電壓轉(zhuǎn)換為電壓的應(yīng)用中大多選用。芯片需要和電源工作。如果主機端是接口，需要將總線電源調(diào)壓為和。在典型應(yīng)用電路中，射頻收發(fā)器的供電電壓為和。電壓可以從經(jīng)過得到。本設(shè)計選用的的是，的是的是。電路設(shè)計如下圖。，中北大學(xué)學(xué)位論文工卸工晰鼉鼉一圖電源電路設(shè)計時鐘模塊設(shè)計芯片使用的參考時鐘為晶振，精度：。由于多個時鐘出現(xiàn)在同一設(shè)計中會造成射頻信號串?dāng)_，系統(tǒng)要求時鐘能同源，同一晶振參考時鐘也用于驅(qū)動射頻模塊?；鶐c射頻部分都支持時鐘，本設(shè)計選用的晶振是：。參考時鐘連接到芯片采用直流耦合，連接射頻模塊采用交流耦合。參考時鐘輸入支持電平時鐘源。晶振輸出到射頻模塊時鐘線需要交流耦合電容。電路設(shè)計如圖所示。中北大學(xué)學(xué)位論文射頻收發(fā)器圖時鐘電路設(shè)計射頻模塊結(jié)構(gòu)功能本設(shè)計模塊選用的為公司的射頻收發(fā)器，它屬于零中頻接收機。由于零中頻信號就是基帶信