引言

隨著C+W（CDMA加WLAN）天翼3G業務的推廣，作為CDMAEV-DO（evolution data only）無線接入的補充和優化，高速的WiFi（wireless fidelity）無線接入應用越來越普及。但是，伴隨著應用的普及和用戶接入量的逐漸增多，WiFi的射頻干擾現象也日益嚴重。WiFi的射頻干擾究竟是如何形成的？作為WiFi的無線優化，又有什么手段可以有效解決這個問題？本文從WiFi的IEEE802.11協議的空口分析著手，對這兩個問題進行了分析。

1、WiFi射頻介紹

WiFi目前使用最普及的IEEE802.11b/g協議，采用的是2.4GHz頻率，從2400MHz到2497MHz共14個頻點，由于每個信道的頻率帶寬為22MHz，所以14個頻點最多只有3個是互不干擾的。目前，常用的3個頻點為1、6、11。

在無線寬帶的使用過程中，影響用戶感知最常見的現象是網速慢、網絡時延大和掉線。造成這種現象的原因，除信號覆蓋不佳和設備負荷過重外，最常見因素，就是射頻干擾。但WiFi的射頻干擾除常見的對射頻物理層上的破壞干擾外，當大量終端共享一個相同的空口信道進行持續性較大流量傳輸時，會加大信道中數據幀沖突的概率，增多數據幀的重發頻率，導致單數據幀的傳輸時間變長，最終降低空口信道的傳輸效率。當空口負荷增大到一定程度時，就會出現影響用戶感知的網速慢、丟包，甚至掉線等現象。

2、WiFi射頻應用原理

WiFi的空口信道是一個TDD（時分雙工）的時分系統。一個基本數據幀操作是由多個幀結構組成，幀之間以“幀間間隔”加以區分。訪問802.11媒介時，通常以分布式幀間間隔（DIFS）為起點，開始整個幀交換序列，之后的幀則以短幀間間隔（SIFS）加以區分。一個基本的數據幀傳送流程見圖1。而當station1在某一個時隙中傳輸數據時，station2發起監聽信道的請求。這時，由于信道被使用，于是station2只能退避一個隨機的時隙后，再次監聽信道傳遞數據。而在信道利用頻繁的時候，多個station監聽信道空閑后，同時發送數據，繼而在該時隙上出現碰撞，導致數據傳遞不成功，無ACK（確認幀）返回，于是再次重傳，網絡時延變大。通常對于長幀的重傳設置規定為7次，即此數據幀當退避重傳7次仍無ACK響應后，則丟棄此數據幀，這時，對于網絡應用而言，出現丟包現象。

圖1、一個基本的數據幀傳送流程

根據WiFi的802.11協議物理層的規定，可以通過空口協議速率的大小來體現空口信道質量的變化。其原理為數據報文初始以編碼效率最高的54Mb/s協議速率在空中信道發起傳輸，當由于信號強度、距離、干擾等因素，造成在數據的傳輸中出現較大的時延和誤碼時，為了能有效應對時延和誤碼，802.11協議規定采用不同的編碼方式〔從64QAM（正交幅度調制）到DBPSK（差分相干二進制相移鍵控）〕，來提高數據報文在空口中抗誤碼和時延的能力。但伴隨著抗誤碼能力的提升的，是編碼效率的降低，其表征即為空口協議速率的變小。

下面，我們從802.11物理層協議原理的分析來解釋這種現象。

在802.11協議中，實現高速的無線接入能力源于其所采用的多載波調制技術OFDM（正交頻分復用調制）。在802.11g中，通過52個子載波頻道的正交頻分復用，實現高效的頻帶利用率。OFDM采用n-QAM，n表示各種調制映射到星座圖上的模數。由于星座圖上的點位需精確定位，所以，模數越低，對信號傳輸條件的要求越低，也就更能適應惡劣的空口傳輸環境。但這種通過調整編碼方式，提高抗干擾能力的同時，每符號bit數越低，傳輸速率也逐級下降，見表1。以采用64QAM調制方式的54Mb/s為例，64QAM的碼率為6b/s。由于OFDM提供52個子載波頻道中有48個用于數據傳送，故實現了每符號有216bit的碼率。但當網絡質量下降或退避次數過多時，空口會由于用戶數據阻塞、退避、丟失等原因使得無線網卡主動采用模數低甚至抗干擾能力更強的BPSK（二進制移相鍵控）調制方式，以保證同無線設備間空口的傳輸質量，而在終端顯示上，則以傳輸速率的降低表現出來。

表1、編碼方式與傳輸速率