802.11a

802.11a標準採用了與原始標準相同的核心協議，工作頻率為5GHz，使用52個正交頻分多路複用副載波，最大原始數據傳輸率為54Mb/s，這達到了現實網絡中等吞吐量（20Mb/s）的要求。如果需要的話，數據率可降為48，36，24，18，12，9或者6Mb/s。802.11a擁有12條不相互重疊的頻道，8條用於室內，4條用於點對點傳輸。它不能與IEEE 802.11b進行互操作，除非使用了對兩種標準都採用的設備。

由於2.4GHz頻帶已經被到處使用，採用5GHz的頻帶讓802.11a具有更少衝突的優點。然而，高載波頻率也帶來了負面效果。802.11a幾乎被限制在直線範圍內使用，這導致必須使用更多的接入點；同樣還意味着802.11a不能傳播得像802.11b那麼遠，因為它更容易被吸收。

儘管2003年的世界無線電通信會議讓802.11a在全球的應用變得更容易，不同的國家還是有不同的規定支持。美國和日本已經出現了相關規定對802.11a進行了認可，但是在其它地區，如歐盟，管理機構卻考慮使用歐洲的HIPERLAN標準，而且在2002年中期禁止在歐洲使用802.11a。在美國，2003年中期聯邦通信委員會的決定可能會為802.11a提供更多的頻譜。

在52個OFDM副載波中，48個用於傳輸數據，4個是引示副載波（pilot carrier），每一個帶寬為0.3125MHz（20MHz/64），可以是二相移相鍵控（BPSK），四相移相鍵控（QPSK），16-QAM或者64-QAM。總帶寬為20MHz，佔用帶寬為16.6MHz。符號時間為4微秒，保護間隔0.8微秒。實際產生和解碼正交分量的過程都是在基帶中由數字信號處理器（DSP）完成，然後由發射器將頻率提升到5GHz。每一個副載波都需要用複數來表示。時域信號通過逆向快速傅里葉變換產生。接收器將信號降頻至20MHz，重新採樣並通過快速傅里葉變換來重新獲得原始係數。使用OFDM的好處包括減少接收時的多路效應，增加了頻譜效率 ^[1]  。

802.11a產品於2001年開始銷售，比802.11b的產品還要晚，這是因為產品中5GHz的組件研製成功太慢。由於802.11b已經被廣泛採用了，802.11a沒有被廣泛的採用。再加上802.11a的一些弱點，和一些地方的規定限制，使得它的使用範圍更窄了。802.11a設備廠商為了應對這樣的市場匱乏，對技術進行了改進（802.11a技術已經與802.11b在很多特性上都很相近了），並開發了可以使用不止一種802.11標準的技術。已經有了可以同時支持802.11a和b，或者a、b、g都支持，以及a、b、g、n都支持的雙頻無線網卡，它們可以自動根據情況選擇標準。同樣，也出現了移動適配器和接入設備能同時支持所有的這些標準 ^[2]  。

802.11a是應用於無線局域網的802.11標準族中的一個標準，主要用在接入式集線器中，為無線ATM系統提供標準。使用802.11a標準的網絡運行於無線頻率在5.725GHz到5.850GHz之間的環境下。這個標準使用正交頻分複用技術，這種技術尤其適合應用於辦公室局域網。在802.11a標準中，數據速率可以達到54Mb/s，在干擾方面，它要優於802.11b標準，這是因為802.11a提供更多的可用信道，並且802.11b的使用頻率和各種各樣的家用器具及醫療設備的使用頻率是共享的。 ^[2]  802.11的第二個分支被指定為802.11a。承受着風險將802.11帶入了不同的頻帶——5.2GHzU-NII頻帶，並被指定高達54Mbps的數據速率。

與單個載波系統802.11b不同，802.11a運用了提高頻率信道利用率的正交頻率劃分多路複用(OFDM)的多載波調製技術。由於802.11a運用5.2GHz射頻頻譜，因此它與802.11b或最初的802.11WLAN標準均不能進行互操作。

802.11a協議是IEEE 802.11工作組為5GHz ISM頻段定義的WLAN物理層協議，採用OFDM方式。802.11a中定義的OFDM方式支持20MHz、10MHz和5MHz的信道帶寬，其中20MHz信道帶寬時，子載波數為52，數據載波為48, OFDM符號持續時間為4μs，保護間隔為0.8μs，佔用帶寬16.6MHz；10MHz信道帶寬時，子載波數為52，數據載波為48, OFDM符號持續時間為8μs，保護間隔為1.6μs，佔用帶寬8.3MHz；5MHz信道帶寬時，子載波數為52，數據載波為48，OFDM符號持續時間為16μs，保護間隔為3.2μs，佔用帶寬4.15MHz。

另外802.11a中定義的OFDM通信方式還通過自適應調製編碼方式支持多種傳輸速率。所定義的卷積碼編碼器碼率包括1/2、2/3和3/4，其中1/2碼率為必選模式。所定義的調製方式包括BPSK、QPSK、16QAM和64QAM，其中BPSK、QPSK和16QAM為必選模式。使用BPSK、QPSK和16QAM調製方式時，卷積碼編碼器可選碼率為1/2和3/4，使用64QAM時，卷積碼編碼器可選碼率為2/3和3/4。通過公式：傳輸速率=數據載波數×調製比特數×碼率/OFDM符號持續時間，可以計算出各種調製編碼方式所對應的傳輸速率。表1列出了IEEE 802.11a中所支持的傳輸速率和調製編碼方式以及信道帶寬的對應關係。

表1　802.11a傳輸速率和調製編碼之間的對應關係

IEEE 802.11a標準為OFDM的通信方式定義的PPDU幀格式，包括三大部分，總共10個不同的字段，具體如圖1所示。

其中，PLCP Preamble部分為前綴，用於接收端的OFDM時間頻率同步和增益校準。由12個OFDM符號組成，其中短訓練序列OFDM符號重複10次，長訓練序列OFDM符號重複2次。SIGNAL部分為OFDM傳輸的配置信息，由1個OFDM符號承載，採用BPSK調製和1/2碼率的卷積碼。具體的配置信息比特分割為如圖2所示的5個字段，RATE字段用於表示DATA部分的傳輸模式，佔4bit，對應8種調製方式和碼率組合；Reserved字段為保留字段，佔1bit，沒有明確信息；Length字段用於表示承載的數據長度，佔12bit，其對應的2進制無符號整數指示PPDU中承載的MPDU的長度，單位為Byte；Parity字段佔1bit，用於Signal部分Parity字段之前字段比特的奇偶校驗；Tail字段為拖尾比特，用於卷積碼編碼器的校零，佔6bit，均置為0。

DATA部分為需要傳輸的數據信息，由數個OFDM符號承載，具體調製方式和碼率由Signal部分的Rate字段決定。協議中DATA部分被分割為如圖3所示的4個字段。其中，Service字段用於數據信息輔助解調，佔16bit。前7bit被置為0，用於接收端數據解擾的同步，後9bit為保留比特，置為0待以後設置。MPDU字段為物理層需要傳輸的數據bit，其長度由Signal部分的Length字段決定。Tail字段為拖尾比特，用於卷積碼編碼器的校零，佔6bit，均置為0。Pad Bits字段為填充比特，用於OFDM符號的比特填充以使得整個DATA部分的比特數能夠剛好被整數個OFDM符號承載。