物联网芯片的协议之WLAN及其调制

随着物联网技术的快速发展，物联网行业以指数级的速度在飞速前进。在大数据和大连接的背景下，物联网应用越来越广泛。物联网技术主要分为两大组成部分，一部分是广域网通信技术（ LPWAN )，其中工作在授权频谱的物联网技术以 NB - loT 和 eMTC 为代表(确切地说，在3GPP规范中，有三种关于物联网的无线连接技术，分别是NB-IoT、eMTC、EC-GSM。EC-GSM是基于GSM（2G）技术的，现在基本上不关注了。所以，重点就是NB-IoT和eMTC)，而非授权频谱工作在非授权频段如 Lora 、 Sigfox 等。另外一部分是以 Zigbee 、 WiFi 等为代表的短距离通信技术。每种技术都有各自的优缺点和应用场景，这使得在物联网大连接时代的技术出现百花齐放、百家争鸣的特点。
在授权频谱的广域网通信技术中，目前主要包括 EC - GSM 、eMTC 以及 NB - loT 。而 NB - loT 凭借大连接，广覆盖，低功耗，低成本这些特点使得其在成立之初就备受关注，3GPP于2016年6月完成了 NB - loT (Release13）标准核心部分，之后的性能部分和一致性部分在同年9月和12月快速制定完成。进入2017年以来，中国三大运营商分别宣布将采用 NB - loT 技术部署基站设备，芯片厂商纷纷推出自己研发的基于 NB - loT 标准的物联网芯片，进一步加快了 NB - loT 的商业化步伐。
1.WLAN
随着移动通信技术的快速发展，wifi是当今使用最广泛的一种无线通信技术，WLAN主要就是IEEE 802.11a/b/g/n/ac/ax/ad/ay，不同的后缀代表着不同的物理层标准工作频段和不同的传输速率，也就是说它们的物理层和传输速度不同。

前几种比较常用就不在说明，网上资料也很多，主要说下后面几种802.11ac协（Wi-Fi 5）5GHz MU-MIMO它通过5GHz频带（也是其得名原因）进行通信。理论上，它能够提供最多1Gbps带宽进行多站式无线局域网通信，或是最少500Mbps的单一连接传输带宽。802.11ac是802.11n的继承者。802.11ax Wi-Fi6/WI-FI6E也称为高效无线网络，引入了新的6GHz频带以及调制可以到1024QAM，通过一系列系统特性和多种机制增加系统容量，通过更好的一致覆盖和减少空口介质拥塞来改善Wi-Fi网络的工作方式，为更多的用户提供一致和可靠的数据吞吐量，其目标是将用户的平均吞吐量提高至少4倍。802.11ad（WiGig）抛弃了拥挤的2.4GHz和5GHz频段，而是使用高频载波工作在60GHz，由于频率大，无法穿墙。802.11ay标准实际就是802.11ad标准扩展升级版，旨在继续提高802.11ad标准的网络传输速度。

从通信的双方信息交互方式来看，一般有单工、双工、半双工，由于基带信号信号中包含较多的低频成分，甚至有直流成分，为了使信道的利用率，扛干扰能力提高，以及天线更加mini，就需要调制，使用载波(Carrier)，将基带信号的频率范围搬到较高频段，通常的调制方式有多种

这里主要介绍两用调制，分别是 QAM （正交幅度调制）和OFDM(正交频分复用）
● QAM 是利用正交载波对两路信号分别进行双边带抑制载波调幅形成的，通常有4、16、64QAM，对应到空间信号矢量端点图上，分别有4、16、64个端点。
● QAM 的已调波可由每个正交通道上的调幅信号组合而成，矢量端点不在一个圆上，解调时·相邻的已调波矢量容易区分，误码率低。
● QAM 是既调幅又调相的方式。频带利用率比较高，在频带受限的情况下是一种很有发展前景的调制方法。

OFDM调制技术其实是多载波调制 MCU ( Multi - Carrier Modulation 的一种。其主要思想是：将信道分成许多正交子队道，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。每个子信疲乏上的信号带宽小于信道的相关带宽，因此每个子信寂的频率选择性衰落是平均的，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要采用 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。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 )。

这类芯片主要就是进行信令测试，信令是通讯设备之间的语音，它们按照既定的通讯协议工作，将应用信息安全可靠的送到目的地，这些信息在通信网络中就是信令，信令测试不仅可以对其射频指标进行评估，也可以判断DUT的通信协议是否正确

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