Безжично предаване на данни IEEE изкуство и т.н.

Стандартът IEEE 802.11 грама

Ако каналния слой, всички безжични мрежи 802.11 семейство има същата архитектура като физическия слой за различни стандарти на мрежата са различни. Това е физически слой идентифицира възможно скоростта на връзката и методи за модулация и кодиране физически в предаване на данни.

IEEE 802.11 грама стандарт осигурява висока скорост на връзката: 1; 2; 5.5; 6; 9; 11; 12; 18; 22; 24; 33; 36; 48 и 54 Mbit / сек. Някои от тях са необходими за стандарта, а другият - по избор. Също така, различни методи за модулация се използват за различни скорости на връзката.

При разработването 802.11g стандарт две разглеждат няколко конкуриращи се технологии: ортогонално честотно разделяне OFDM, взети от 802.11a стандарт и предложи за разглеждане от Intersil, както и метода на партида двоичен комплексното кодиране PBCC, по желание изпълнява в стандарта 802.11b и предложен от Texas Instruments. В резултат, 802.11 грама стандарт съдържа компромис: както е използван основен OFDM технология и ССК и евентуално осигурява технология за използване PBCC.

Преди да се пристъпи към разглеждането на техники за модулация, използвани в 802,11 грама, имайте предвид, че този стандарт, както е стандартната 802.11b / б +, предвижда използване на радиочестотните ленти с от 2,4 до 2,4835 GHz, който е предназначен за нелицензиран Industrial, наука и медицина (индустрия, науката и медицината, ISM). Все пак, въпреки възможността за прилагане на този нелицензиран честотен обхват, твърд лимит на максималната мощност на предавателя. Следователно, изборът на кодиране и модулиране на сигнала да бъдат решени два основни проблема.

От една страна, процентът на безжична мрежа предаване трябва да бъде възможно най-високо, за да се конкурира с кабелна мрежа и да се отговори на съвременните потребности на потребителите. Скоростта на растеж води до увеличаване на ширината на спектъра, което е крайно нежелателно, тъй като обхватът на предаване честота е ограничен.

От друга страна, нивото на полезния сигнал трябва да бъде достатъчно ниска, за да се избегнат смущения с други устройства в ISM-групата. По този начин, предава сигнал трябва да бъде едва различими на нивото на шума, но в този случай е необходимо да се разработи алгоритъм за грешки разделяне на нивото на шума на сигнала. Намаляване на излъчваната мощност на сигнала се постига чрез използване на спектъра разширяване технология и "разпространяване" на сигнала в целия спектър.

Друг проблем - е да се гарантира адекватно ниво на шум имунитет протокол.

За съжаление, едновременно изпълнение на следните условия е невъзможно, защото противоречат един на друг. По този начин, прецизен метод за кодиране и модулация - търсене на среден път между изискванията за висока скорост, и шумоустойчивост на ограничението за пренос на енергия.

Barker последователност. скорости на предаване на една и 2 Mbit / сек

скорости на предаване на 1 и 2 Mbit / сек, 802.11 грама стандартни определени като задължителни връзка скорости, използвани също в 802.11b / б + стандарти. За постигането на тези скорости съединението използва същата технология модулация и разширяване на спектъра чрез директно DSSS последователност (Direct Sequence Spread Spectrum, DSSS).

Основният принцип на спектъра разширяване технология (разширяване на спектъра, SS) е тази на сигнал спектър теснолентова настъпили по време на нормална кодиране потенциал, отидете на широколентовия спектър, което значително ще повиши имунитета шум на предаваните данни.

Когато потенциалните кодиране информационните битове, предадени продължителност Т. напрежение правоъгълен импулс ширината на спектъра на сигнала е обратно пропорционална на продължителността на импулса. Ето защо, по-малка ширина на импулса, по-голямата спектралния диапазон се такъв сигнал.

За подобряване на имунитета шум на предадения сигнал (т.е., да се увеличи вероятността от грешки откриване на сигнала при приемащата страна в среда на шума) може да се използва преход метод за широколентова сигнали чрез прибавяне на излишък от оригиналния сигнал. За тази цел, всеки предаден информационен бит се добавя определен код, състоящ се от последователност от така наречените чипове.

Информация бит отразява правоъгълен импулс е разделена на няколко по-малки импулси чипове. В резултат на спектъра на сигнала разширява значително, тъй като ширината на спектъра може да бъде надеждно приема, че е обратно пропорционално на продължителността на един чип. Такива кодови последователности често се отнасят като шума като кодове. Освен разширяването на спектъра на сигнала е намалена и спектралната плътност на енергия, така че енергията на сигнала, тъй като се разпространява в целия спектър, и полученият сигнал е подобен на шум, т.е. това е трудно да се разграничат от естествения шум.

Възниква въпросът: защо да усложни оригиналния сигнал, ако в резултат на това става неразличима от шум? Фактът, че чип кодови последователности имат уникалното свойство да автокорелация. По този начин е възможно да се избере последователност на чипове за които функцията на автокорелация отразява степен на сходство самата функция след определен интервал от време ще имат строго определена пикова само за един момент. По този начин, функцията ще бъде подобен на себе си само за един момент и не изглежда като себе си за всички други моменти във времето. Един от най-известните от тези последователности - Баркър код 11 чипове на дължина. Баркър код е най-добрият сред известните псевдо-случайни последователности от подобни на шум имоти, както и че е довело до неговото широко използване. За да се предава едно съобщение и нула символи се използват съответно преки и обърнати Barker последователност.

В приемника приетия сигнал се умножава по код Barker (изчислено корелация функция на сигнала), при което тя се превръща в тясна лента, обаче, тя се филтрува в тясна честотна лента е равна на два пъти скоростта на предаване. Напротив, всеки шум, който попада в оригиналната лента широколентов сигнал, след умножение с Баркър код става широколентов и тесен само в част от шума на информация банда пропуска - на власт около 11 пъти по-малък от шума на входа на приемника. Основната идея за използване на кода Баркър е да се гарантира висока степен на надеждност на получената информация и в същото време да изпрати сигнал на практика нивото на шума.

спектър разширяване технологични кодове Barker, използвани за скоростта на предаване като 1 и 2 Mbit / сек. Разликата между тези два режима на предаване е методите на сигнал модулация.

При прехвърляне на данни със скорост от 1 Mbit / и се използва относително бинарна фазова модулация (Differential Binary Phase Shift Keying, DBPSK).

Припомнете си, че фазовата модулация за предаване на логическите нули и единици използват сигнали на същата честота и амплитуда, но компенсира един спрямо друг във фаза. Когато относителното фазова модулация (също посочена като относителното изместване на фазата Keying) кодиране на информация възниква в резултат на изместване на фазата по отношение на предишното състояние сигнал. Когато относителна промяна във фазата на бинарна фазова модулация на сигнала може да се само две стойности: 0 и 180 °. Например, когато предаване на логика нула фаза (смяна на 0) не може да се променя, и при предаване логика едно изместване на фазата е 180 °.

Като се има предвид, че ширината на спектъра на правоъгълен импулс е обратно пропорционална на неговата дължина (или по-точно, 2 / T), лесно да се изчисли, че скоростта на данни 1 Mbit / и скорост повторение на индивидуалната чип Barker последователност ще бъде 11Ѕ106 чип / сек, и ширината на спектъра на такъв сигнал - 22 MHz, като продължителността на един чип е 1/11 микросекунди.

При прехвърляне на данни със скорост от 2 Mbit / и вместо двоичен фазова модулация се използва относително квадратура относителна фазова модулация (Differential Площ Phase Shift Keying, DQPSK). Тя се различава от относителната фаза двоичен модулация промяна фаза, която може да се четири различни стойности: 0, 90, 180 и 270 °.

Прилагане на четири възможни промени в стойностите фаза кодират позволява дискретни състояние (символ) серия от две информационни бита (т.нар dibit) като последователност от два бита може да има само четири различни комбинации от 00, 01, 10 и 11. Въпреки това, това означава, че точно два пъти се увеличава и скоростта на трансфер на данни, т.е. скоростта на предаване е два пъти символа. По този начин, когато скорост на информация на символ скорост 2 Mbit / и е 1Ѕ106 символи в секунда. Важно е, че скоростта на повторение на отделния чип Barker последователност ще бъдат равни, както и преди, 11Ѕ106 чип / сек, и ширината на спектъра на сигнала - 22 MHz, т.е. същите, както и при скорост от 1 Mbit / сек.

ССК-комплементарна последователност. Преносни проценти 5.5 и 11 Mbit / сек

В 802.11b / б + стандартната освен скорости 1 и 2 Mbit / S, също се изисква скорост 5.5 и 11 Mbit / сек. Следователно, за да се гарантира съвместимост, тези скорости са необходими и в 802,11гр стандарт.

За да работи при такива скорости, различен начин на разширяване на спектъра. В този случай, допълнителни кодове (Допълнителни код включване, а ССК) се използват вместо шума Barker последователности. Въпреки това, независимо от разширяване на спектъра на функциите, последователности SSK имат друга цел. За разлика от Barker последователности 11-чип, който има само две опции (преки и обратни) за кодиране на логическа нула и единица, SSK последователност варианти значително повече (за това, как те са оформени, ще обясним по-късно). Използване на различни последователности позволява CCK кодира в един символ не е ни най-малко, и повече, това е да се увеличи скоростта на предаване на информацията.

По-специално, стандарта 802.11 грама използва 64 различни комплементарни последователности, които могат да кодират 8 бита за символ в размер на 11 Mbit / сек и 4 бита за символ в размер на 5.5 Mbit / сек. В този случай процентът на символ е 1,385Ѕ106 символа в секунда скорост на данни, както и 11 5.5 Mbit / сек.

Наречен комплементарни последователности, така че сумата на техните автокорелационни функции за всяка циклична смяна, различна от нула, винаги е нула. Последното позволява лесно да избере последователността на нивото на шума, което значително увеличава имунитета шум на прехвърлянето на данни.

IEEE 802.11b стандарт, е 8-чип сложни комплементарни последователности, съдържащи елементи с четири различни фази, стойностите на които се определят от битове на входната последователност.

Елементи 8 чип ССК-последователности, образувани от формули:

фаза стойност, избрана от първия dibitu, - втората, - на третата и - на четвърто. Така, за да се определи еднозначно SCK последователност изисква 8 бита на входни данни. Имайте предвид, че J1 фаза присъства във всички членове на последователността. На практика това означава изместване на фазата на всички членове на последователността на същата стойност. Поради тази причина първите набори от данни в dibit измести цялата символ във фаза по отношение на предходната фаза предава символ.

За скоростта на 5.5 Mbit / и в един кодирани символ 4 бита (две dibita): 0. d1. d2. d3>. За да се кодира 4 бита в един символ, е необходимо да има 16 различни дискретни сигнали състояния, всеки от които се определя от различни ССК-комплементарна последователност. Следователно, за степента на изпълнение на 5.5 Mbit / и се изисква да има набор от 16 различни комплементарни последователности. Такава форма комплект не е трудно, тъй като самите последователности 8 чипове и се определят на набор от сложни елементи, т.е. всички възможни за образуване 65,536 различни последователности.

Избор на желаната последователност кодира характер, както следва. входящо битов поток е групирани по две dibita, т.е., всяка група, образувайки един символ. Където символите са разделени в дори и нечетен и първата dibit 0. d1> определя фаза смяна на нечетни и четни символи. Тъй като всеки dibit може да отнеме четири различни стойности, а след това има четири възможно изместване на фазата за четни и нечетни символи

Таблица 11. фазови измествания символи, определени първия dibitom.

Следваща dibit 2. d3> определя останалата фаза на ССК-последователност от формулите:

По този начин, да се създаде кодираща ССК-последователност в 4 бита / символи се използват само два бита данни (втората dibit). Това dibit получаване една от четирите възможни стойности, ви позволява да посочите един от четирите допълнителни ССК-последователности. Първият dibit определя фаза смяна на всички символи (които може да се измести четири различни стойности) и се използва в относително фазова модулация. Следователно, набор от четири възможни комплементарни последователности, последвани от относителната квадратура фаза модулация позволява да се генерира 16 двоични сигнални състояния, и да кодира 4 бита в един символ. Тъй като е лесно да се изчисли, при скорост на данните на 5.5 Mbit / и ще бъде процент символ

5.5 / 4 = 1375 Mega символи в секунда. Предвид факта, че се ССК-8 последователности са чип честота на повторение на отделните чипове е 11 MHz, ширина на спектъра на сигнала - 22 MHz, съответно.

При степен 11 Mbit / и в един символ е кодирана 8 бита данни едновременно. При което първата последователност dibit данни, както и преди, задава фазовото изместване при относителна фазова модулация на целия характер, в зависимост от това дали още той или странно, а другите три dibita 8-битова последователност данни се определя останалите фази, и избрания от втория dibitu стойност, - на трето и - на четвъртия. фазово изместване стойност се определя от

По този начин, да се определи ССК-последователност се използват само 6 бита данни (втори, трети и четвърти dibity). От 6 бита данни могат да имат 64 различни комбинации, за кодиране на всеки символ се прилага един от 64-те възможни осем-битови CSK последователности.

Таблица 12 символи фазови измествания, определени от второ, трето и четвърто dibitami.

Набор от 64 възможни комплементарни последователности, последвани от относителната квадратура фаза модулация позволява да генерира 256 дискретни сигнали състояния и кодира 8 бита в един символ. Когато скоростта на данните до 11 процент Mbit / и символ ще бъде 11/8 = 1,375Ѕ106 символа в секунда. Предвид факта, че се ССК-8 последователности са чип честота на повторение на отделните чипове е 11 MHz (1.375 MGtsЅ8) и ширината на сигнал спектър - 22 MHz.