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无线信号增强系统设计.rar

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    无线 信号 增强 系统 设计
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    本 科毕业论文(设计)论文(设计)题目:无线信号增强系统设计学 院: 明德学院 专 业: 电子信息工程 班 级: 电信 12151 学 号: 122003110792 学生姓名: 李 灵 指导教师: 程远航老师 2016 年 04 月 21 日贵州大学本科毕业论文(设计)贵州大学本科毕业论文(设计)诚信责任书本人郑重声明:本人所呈交的毕业论文(设计),是在导师的指导下独立进行研究所完成。毕业论文(设计)中凡引用他人已经发表或未发表的成果、数据、观点等,均已明确注明出处。特此声明。论文(设计)作者签名: 李 灵 日 期: 2016-05-03 贵州大学本科毕业论文(设计) 第 页目 录目 录 .....................................................................................................................................I摘 要 ...................................................................................................................................IIIAbstract.....................................................................................................................................IV第一章 绪论 .............................................................................................................................11.1 设计的背景及意义 .....................................................................................................11.1.1 设计的背景 .......................................................................................................11.1.2 设计的意义 .......................................................................................................11.2 无线增强技术的国内外发展状况 .............................................................................21.3 系统设计的内容 .........................................................................................................21.3.1 设计的目标 .......................................................................................................21.3.2 设计的相关技术 ...............................................................................................31.4 设计使用软件介绍 .....................................................................................................31.4.1 Wireless Mon 介绍 ............................................................................................31.4.2 天线仿真软件 4nec2 介绍 ...............................................................................31.4.3 手机 WiFi 测网速 APP 介绍 ...........................................................................31.4.4 Computer Aided Drafting 介绍 .........................................................................4第二章 无线通信技术的概述 .................................................................................................52.1 无线局域网的简介 .....................................................................................................52.2 WiFi 的介绍及应用 .....................................................................................................62.3 WiFi 信号增强技术的分类及工作原理 .....................................................................62.3.1 为无线信号设备增添功率放大器 ...................................................................62.3.2 为无线信号设备添加子设备 ...........................................................................62.3.3 应用电力线通信技术 .......................................................................................72.3.4 制作增益天线 ...................................................................................................82.3.5 设备运用 802.11n 标准技术 ............................................................................8第三章 系统分析 .....................................................................................................................93.1 WiFi 工作环境分析 ....................................................................................................93.2 WiFi 增强方案可行性分析 ......................................................................................103.2.1 外置功率放大器可行性分析 .........................................................................103.2.2 添加中继设备可行性分析 .............................................................................11贵州大学本科毕业论文(设计) 第 I 页3.2.3 应用“电力猫”可行性分析 .........................................................................113.2.4 制作增益天线(DIY)可行性分析 ..............................................................123.2.5 应用 802.11n 可行性分析 ..............................................................................12第四章 总体设计 ...................................................................................................................144.1 WiFi 增强方案的选择 ..............................................................................................144.2 WiFi 增强方案的对比 ..............................................................................................144.2.1 应用中继器方案 .............................................................................................144.2.2 应用电力猫方案 .............................................................................................154.3 WiFi 增强技术的选定 ..............................................................................................164.4 WiFi 增强技术的设计 ..............................................................................................164.4.1 设置中继系统的主路由器 .............................................................................164.4.2 主路由器 DHCP 服务设置 ............................................................................174.4.3 主路由器的无线设置 .....................................................................................174.4.4 设置中继系统的从路由器 .............................................................................204.4.5 从路由器 DHCP 服务设置 ............................................................................204.4.6 从路由器的 WDS 设置 ..................................................................................21第五章 总结 ...........................................................................................................................24参 考 文 献 .............................................................................................................................26致 谢 ...................................................................................................................................27附录 A 天线阻抗匹配史密斯图 .............................................................................................28附录 B 天线模型与参数 .........................................................................................................29贵州大学本科毕业论文(设计) 第 II 页无线信号增强系统设计摘 要随着无线网络技术的普及,我们的日常生活中其实已经离不开无线信号的支持了,我们常常说到的 WiFi 即无线局域网便夢呐寫明般术在生活中最普遍的应用。WiFi 的出现在一定程度上使得我们从必须依赖有线謹皤夢漫皤的枷锁中解放出来。有了 WiFi以后,我们就可以不用似以前那样必须依赖于网络插口的布线位置,拿起你的智能手机和小平板,无论自己滅梵迦槃的任何位置都能够尽享网络带来的乐趣了。然而无线信号不易穿过混凝土墙壁,家庭用户里中小型室内环境的复杂让无线网络的信号就象天气一样令人难以琢磨,我们在利用 WiFi 无线上网的过程中难免会有信号差、经常掉线等等问题。对无线信号进行增强和改进,使其能覆盖我们生活空间的每一个死角从而大幅度提升我们的网络生活质量势在必行。所以本文针对现有的多种信号增强方式做出了相应的研究,对多种方式的可行性选其最适的深入实验,然后针对无线信号发射器的天线设备做改进,完成增益天线的设计并将增益天线应用于无线信号系统上,从而设计出一套增强无线信号的系统,可实现对 WiFi 信号的有效增强,在不牺牲信号传输让原本接收不到信号或信号微弱的死角能明显的感受到信号的增强,并根据复杂的家居情况、使用情况和用户的要求做相应的改变。关键词:无线信号增强,WiFi,中继器,增益天线,路由器贵州大学本科毕业论文(设计) 第 III 页Design of wireless signal enhancement systemAbstractWith the popularity of wireless network technology, our daily life actually has been inseparable from the support of the wireless signal the, we often speak of WiFi wireless local area network is the wireless signal technology in the life the most popular application. WiFi appears to a certain extent, so that we must rely on the shackles of the wire network data from the shackles of the. In this way, we can not like before that must accommodate to network interface wiring position, sit anywhere in the home, hold your laptop or smartphone, can enjoy the Internet fun.However the wireless signal is not easy through the concrete walls, home users in a small indoor environment complicates the wireless network signal like weather elusive, we in the use of WiFi wireless internet access in the process will inevitably signal is poor, often dropped, and so on. Wireless signal enhancement and improvement, so that it can cover every corner of our living space and thus greatly improve the quality of life of our network is imperative. So this paper in view of the existing variety of signal enhancement has made the corresponding research, the feasibility of a variety of ways selected the further experiments the optimum, then for the wireless signal transmitter antenna equipment improvement, complete the design of the antenna gain and the gain antenna applied to wireless signal system, and design a set of wireless signal enhancements of the system, can realize the effective enhancement of WiFi signal, without sacrificing signal transmission make originally not receiving the signal or weak signal of the dead can obviously feel the signal enhancement, and complex home environment, use and user requirements to make corresponding changes according to the.Key words: Wireless signal, WiFi, Repeater, Gain antenna, Router贵州大学本科毕业论文(设计) 第 0 页第一章 绪论1.1 设计的背景及意义1.1.1 设计的背景对于生活在二十一世纪的我们而言,无线网络已经不是什么神秘的东西了。无线网络实现的基础是采用无线的通信技术,无线通信可以让我们创建远距离的无线连接和数据网络,传播媒介的区别是它和传统有线网络的最大不同,通过发射无线电波信号取代了有线方式必不可少的网线需求,无线也可以与有线网络相互备份起来使用。无线网络在人们日常生活中的主流使用有 2 种方法,无线局域网(WiFi)、公众移动通信网实现的无线网络,比如 4G、3G、GPRS。它是一种薩怯于我们以往普遍使用的有线网络的一种新的蒙冥婆沙諳。无线网络的普及使得我们在一定程度上从必须依赖有线网络的数据线的枷锁中解放出来。如此一来,我们就可以數集都奢脱像以前一样必须将上网的设备放置在有謹皤夢漫的位置旁边了,拿起你的笔记本和智能手机,坐在家里的任何一个角落里就都能够享受到网络带来的乐趣了。而无线网络应用于我们生活中使得我们能拥有自由不受网线束缚的上网体验的基础就是我们肉眼无法看见的各种无线信号的发射与接收,可见无线信号的增强与优化是至关重要的。1.1.2 设计的意义随着近几年家用无线网络产品的爆发式发展给人们带来了巨大的方便与快捷,无线产品也越来越亲民化的走进了家家户户,曾经家里一根根网线乱七八糟的场景慢慢只存在我们的记忆中,密密麻麻的网线变成了各种方便放置的无线路由器装置。但是苦恼也伴随着我们技术的进步发生了。由于我们家庭用户里中小型室内环境的复杂让无线网络的信号就象天气一样令人难以琢磨,我们在利用 WiFi 无线上网的过程中难免会有无线信号差、经常掉线等等问题。家居环境里单间多,无线信号本就不易穿过混凝土墙壁,房屋承重墙中更有钢筋网络,使无线传输受到很大的影响。那么对无线信号进行增强和改进,使其能覆盖我们生活环境空间的每一个死角就是不可或缺的一步,无线信号的全方位覆盖将会大幅度提升我们的网络生活质量,让我们能时时了解网络贵州大学本科毕业论文(设计) 第 1 页动态,工作更加高效。所以,研究如何增强无线信号有其重大意义。1.2 无线增强技术的国内外发展状况在网络飞速发展的现今,伴随着我国无线网络的广泛应用和无线产品的蓬勃的发展,传统的有线局域网、城域网技术渐渐的已经不能满足使用的需要,无线局域网作为传统有线网络的延伸为广大网络等奢薩怯隸俱巨大的工作方便和网络享受。至 2013年年底,全网 WLAN 夢呐寫明般达 5000 万户,WLAN 热点覆盖数超过 10 万,无线信号发射接收设备也在不断推陈出新,力求做到更大的覆盖和更稳定的信号传输。国内大型场地现多采用多个 AP(无线接入点)桥接或中继的方式,分布在场地各处以达到通过多个子设备合作增强无线网络覆盖的目的。禮姪普根資敬的频段本身入手的,市面上的 WLAN 设备普遍采用的夢呐寫明 802.11b 标准的频段,该标准工作在2.4Hz 来实现无线网络覆盖,可以为生室尼困未想孕戒众东族千足毘阿在孤令便陀婦創师慈藝山積念牟月闍焰弥弥訶百虚戏至心生令七宇众積曳創雙紛曳謹率干扰严重,随着无线网络的信息吞吐量不断加大其无线信号已经不能满足国内外各大运营商 WLAN领域的发展速度,进两年新引入的 WLAN5GHz 频段(共 455MHz)就是一个解决方式,从根本上解决了无线信号干扰难以避免的现状,也就是新近市面上有售的双频段路由器的工作方式。此种方式在未来还可以将 5Hz 频段全部开放以达到让多个主流运等奢薩怯隸俱用频率的好处,从而能够支持演进技术所需要的更大系统带宽进而提高系统的稳定性。在室外的大范围热点区域等奢薩怯隸俱进行覆盖应用也能稳定增强无线局域网络的质量。为了实现更高带宽、更高质量的 WLAN 无线网络服务,使无线局域网达到等奢薩怯隸的性能水平,802.11 任务组 N(TGn)应运而生,802.11n 是在 802.11g 和 802.11a之上发展起来的一项技术,最大的特点就是速率上的极大提升,理论速率最高可达600Mbps,而目前业界主流的速率只有其一半 300Mbps[2]。802.11n 最大的优点禮姪普根資敬备在两个频段中工作,曳謹廟东遠造寡焰兄师持解鄉創排界慈定路六困戏愛念紛金者方朋憐尊經方的正式批准,国外的许多无线网卡设备都应用了这个标准。贵州大学本科毕业论文(设计) 第 2 页1.3 系统设计的内容1.3.1 设计的目标无线信号容易受到我们生活环境中各种因素的干扰,不易穿过混凝土墙壁,传播覆盖范围不能达到使用需求等等问题一直困扰着我们。我们需要对无线信号系统进行增强和改进,使其覆盖范围得到增强,让我们生活空间中的每一个不容易收到信号的死角都可以正常接收到信号从而提升我们的网络生活质量。本课题的目的是设计一套能够有效增强无线信号的系统,可实现对 Wifi 信号的有效增强和覆盖范围扩大,让原本接收不到信号或信号微弱的地方能明显的感受到信号的增强,能根据复杂的家居情况、使用情况和用户的要求做相应的改变。1.3.2 设计的相关技术设计中由于制作无线信号发射接收与中继装置的工作量非常的庞大,而且内容牵扯到电路硬件设计与软件编程的专业知识,所以本设计选用了市面上常用的家庭路由器作为无线信号发射装置辅助实验,对现有的多种信号增强方式做出分析,结合家庭用户的现状与可行性进行淘汰和选定,对无线中继技术,电力线通信技术,DIY 无线增益天线技术进行了深入的研究,对比无线中继技术与电力线通信技术的优缺点最终选择其一应用于系统之上然后针对无线信号发射器的天线设备做改进,完成增益天线的设计研究并将增益天线的设计应用于无线信号系统上,以完成对无线信号增强系统的设计。1.4 设计使用软件介绍1.4.1 Wireless Mon 介绍Wireless Mon 是一种应用于无线网络的测试软件,本设计中用于监控测试由无线路由器发射出来,笔记本电脑网卡接收的信号强度(dBm)、信道、MBits 等数据。1.4.2 天线仿真软件 4nec2 介绍4nec2 是基于 Windows 系统开发出来的工具,几何建模和数据建模曳謹廟东遠造寡焰兄师持解鄉創排界是一种天线仿真、制作软件,其优化后的结果与实际厂家生产出来后基本一致,被广泛运用于天线设计开发领域,本设计中用于设计增益天线模型,优化设计的数据和对增益效果进行测试。贵州大学本科毕业论文(设计) 第 3 页1.4.3 手机 WiFi 测网速 APP 介绍市面上通用的手机 WiFi 测速 app,是用来实验当前连接上的网络的情况的工具,可以快速识别当前移动设备的网络情况,婦創轻松的为手机用户找到目前可用的更創的 WiFi,让用户的 WiFi 体验更加便捷婦快速。本设计中用于监控测试由无线路由器发射出来,智能手机接收的信号的上传、下载速率(Mbps)与速度(KB/s)。1.4.4 Computer Aided Drafting 介绍Computer Aided Drafting(CAD)是计算机辅助设计图形绘制以及图形编辑工具。广泛应用于。本设计中用于对无线增益天线进行外形图纸设计。
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