arta wireless de transmitere a datelor, etc. ieee

Standardul IEEE 802.11g

În cazul în care nivelul de legătură toate rețelele wireless 802.11 de familie au aceeași arhitectură ca și stratul fizic pentru diferite standarde de rețea sunt diferite. Acesta este stratul fizic identifică posibil viteza legăturii și metodele de modulare și codificare fizică în transmisia de date.

Standardul IEEE 802.11g oferă conexiune de mare viteză: 1; 2; 5.5; 6; 9; 11; 12; 18; 22; 24; 33; 36; 48 și 54 Mbit / s. Unele dintre ele sunt necesare pentru standard, iar celălalt - opțional. De asemenea, diferite metode de modulare sunt folosite pentru viteze de conectare diferite.

La elaborarea 802.11g standard de două luate în considerare mai multe tehnologii concurente: ortogonale OFDM divizarea frecvenței, luate de la standardul 802.11a și propuse spre examinare de Intersil, și metoda de lot binar PBCC codificare convoluțională, opțional implementat în standardul 802.11b și propus de Texas Instruments. Ca rezultat, standardul 802.11g conține un compromis: ca tehnologie de bază OFDM utilizat și CCK și opțional prevede tehnologia utilizării PBCC.

Înainte de a proceda la luarea în considerare a tehnicilor de modulație utilizate în 802.11g, rețineți că acest standard ca 802.11b / standard b +, oferă o bandă de frecvență de utilizare 2.4-2.4835 GHz, care este destinat nelicențiat Industrial, Science și medicină (industrie, știință și medicină, ISM). Cu toate acestea, în ciuda posibilității de a aplica această bandă de frecvențe fără licență, o limită greu puterea maximă emițătorului. Prin urmare, alegerea de codare și de modulare a semnalului pentru a fi rezolvat două probleme principale.

Pe de o parte, rata de transmisie de rețea fără fir ar trebui să fie cât mai mare posibil pentru a concura cu rețeaua cablată și pentru a satisface nevoile moderne ale utilizatorilor. Rata de creștere duce la o creștere a lățimii spectrului, care este extrem de nedorit, deoarece domeniul de transmisie de frecvență este limitată.

Pe de altă parte, nivelul semnalului util ar trebui să fie suficient de scăzută pentru a evita interferența cu alte dispozitive din ISM-banda. Astfel, semnalul transmis trebuie să fie abia distinse la nivelul de zgomot, dar în acest caz, este necesar să se dezvolte un algoritm de separare fără erori a nivelului de zgomot al semnalului. Reducerea puterii semnalului transmis este realizat prin utilizarea tehnologiei lărgime spectrală și „răspândirea“ semnalul pe întreg spectrul.

O altă problemă - este de a asigura un nivel adecvat de protocol de imunitate de zgomot.

Din păcate, îndeplinirea simultană a următoarelor condiții este imposibilă, deoarece acestea contrazic reciproc. Astfel, metoda exactă de codificare și modulare - o căutare pentru un teren de mijloc între cerințele de viteză ridicată și imunitatea la zgomot a limitei de putere de transmisie.

secvență Barker. rate de transmisie de 1 și 2 Mbit / s

rate de transmisie de 1 și 2 Mbit / s, standard, 802.11g prevazute ca obligatorii viteze de conectare, de asemenea, utilizate în 802.11b / b + standarde. Pentru a atinge aceste viteze de compus folosit aceeași tehnologie de modulare și lărgirea spectrului prin DSSS secvență directă (Direct Sequence Spread Spectrum, DSSS).

Principiul de bază al tehnologiei spectrului de largire (Spread Spectrum, SS) este cel al spectrului de semnal de bandă îngustă care apar în timpul potențialului de codare normale, du-te la un spectru de bandă largă, ceea ce va crește foarte mult imunitatea la zgomot a datelor transmise.

Când potențialii biți de informație de codificare cu transmitere durată de tensiune T. dreptunghiular puls Lățimea spectrului semnalului este invers proporțională cu durata impulsurilor. Prin urmare, este mai mică lățimea pulsului, mai mari domeniul spectral ia o astfel de semnal.

Pentru a îmbunătăți imunitatea la zgomot a semnalului transmis (adică, crește probabilitatea de detectare fără erori a semnalului la partea de recepție în mediul de zgomot), se poate utiliza tranziția metoda de bandă largă semnalelor prin adăugarea redundanță în semnalul original. În acest scop, fiecare bit de informație transmisă, se introduce un anumit cod, constând dintr-o secvență de așa-numitele chips-uri.

bit de informație reprezintă un impuls dreptunghiular este împărțit într-o serie de impulsuri chips-uri mai mici. Ca rezultat, spectrul semnalului se lărgește considerabil, deoarece lățimea spectrului poate presupune în mod fiabil a fi invers proporțională cu durata unui cip. Astfel de secvențe de cod sunt adesea denumite coduri de zgomot cum ar fi. Pe lângă extinderea spectrului semnalului este redusă, iar densitatea de energie spectrală, astfel încât energia semnalului așa cum este răspândit pe întreg spectrul, iar semnalul rezultat este similară zgomotului, adică este dificil să se distingă de zgomotul natural.

Se pune întrebarea: de ce să complice semnalul original, în cazul în care, ca urmare, devine imposibil de distins de zgomot? Faptul că secvențele de cod cip au proprietatea unică de autocorelare. Astfel, este posibil să se aleagă o secvență de chips-uri pentru care funcția de autocorelație de a reflecta un grad de similitudine funcției în sine, după un anumit interval de timp va avea un vârf definit brusc doar pentru un singur punct în timp. Astfel, funcția va fi similar cu mine pentru un singur punct în timp și nu arata ca in sine toate celelalte momente de timp. Una dintre cele mai faimoase dintre aceste secvențe - cod Barker 11 chips-uri în lungime. Codul Barker are cel mai bun dintre secvențele cunoscute pseudo-aleatoare de proprietăți similare zgomotului, și care a condus la utilizarea sa pe scară largă. Pentru a transmite un singur mesaj, iar la zero simboluri sunt utilizate, respectiv, în mod direct și invers secvență Barker.

La receptor semnalul recepționat este multiplicat cu codul Barker (calculat funcție de corelare a semnalului), prin care devine o bandă îngustă, cu toate acestea, a fost filtrată într-o bandă îngustă de frecvențe egală cu dublul ratei de transmisie. In caz contrar, orice zgomot care se încadrează în banda originală de bandă largă semnal, după înmulțirea cu cod Barker devine în bandă largă și îngustă numai pe o porțiune de zgomot de bandă de informații ratează - la putere de aproximativ 11 ori mai mică decât zgomotul de la intrarea receptorului. Punctul principal al folosirii codului Barker este de a asigura un grad ridicat de fiabilitate a informațiilor primite și în același timp, trimite un semnal practic nivel de zgomot.

Codurile de spectru de tehnologie lărgime Barker utilizate pentru rata de transmisie ca 1 și 2 Mbit / s. Diferența dintre aceste două moduri de transmisie este metodele de modulație a semnalului.

La transferul de date la o viteză de 1 Mbit / s este utilizat relativ modulație de fază binară (Differential Binary Phase Shift Keying, DBPSK).

Să ne amintim că modulația de fază pentru transmiterea celor logice și zerouri folosesc semnale de aceeași frecvență și amplitudine, dar decalat în raport cu celălalt în fază. Când modulația de fază relativă (de asemenea denumită relativă schimbare keying fază) codarea informațiilor are loc datorită defazaj în raport cu semnalul de stare anterioară. Când schimbarea relativă în faza semnalului de modulație de fază binară poate lua doar două valori: 0 și 180 °. De exemplu, când se transmite o fază logică zero (deplasare de 0) nu poate fi modificată, iar când se transmite o logică de o schimbare de fază este de 180 °.

Având în vedere că lățimea spectrului unui puls dreptunghiular este invers proporțională cu lungimea sa (sau mai precis, 2 / T), ușor de calculat că rata de date de 1 Mbit / s repetiție viteza de cip individuale secvență Barker va fi 11Ѕ106 cip / s, iar lățimea spectrului de un astfel de semnal - 22 MHz, cum ar fi durata unui cip este 1/11 microsecunde.

La transferul de date la o viteză de 2 Mbit / s în loc de modulare de fază binară este utilizată relativ modulație de fază relativă în cuadratură (Differential Quadrature Phase Shift Keying, DQPSK). Aceasta diferă de faza relativă de modulație binară este o schimbare de fază, care poate lua patru valori diferite: 0, 90, 180 și 270 °.

Aplicarea a patru posibile modificări ale valorilor codează faze permite o stare discretă (simbol), seria de doi biți de informații (așa-numita DIBIT) ca o secvență de doi biți poate avea doar patru combinații diferite de 00, 01, 10 și 11. Cu toate acestea, acest lucru înseamnă că exact de două ori și a crescut viteza de transfer de date, și anume rata de biți este de două ori simbolul. Astfel, atunci când o rată de informații de 2 Mbit / s rata de simbol este 1Ѕ106 simboluri pe secundă. Este important ca rata de repetare a chip-ului de secvență Barker va fi egal, ca mai înainte, 11Ѕ106 cip / s, iar lățimea spectrului de frecvențe a semnalului - 22 MHz, adică la fel ca și la o viteză de 1 Mbit / s.

CCK-complementare secvenței. Ratele de transmisie 5.5 și 11 Mbit / s

In 802.11b / b + standard, cu excepția vitezelor 1 și 2 Mbit / s, sunt necesare și viteza de 5.5 și 11 Mbit / s. Prin urmare, pentru a asigura compatibilitatea, sunt necesare aceste viteze și în standardul 802.11g.

Pentru a funcționa la astfel de viteze, un alt mod de lărgire a spectrului. În acest caz, codurile complementare (complementare Cod Keying, CCK) sunt utilizate în locul secvențelor Barker de zgomot. Cu toate acestea, în afară de lărgirea spectrului de funcții, secvențe au SSK un alt scop. Spre deosebire de secvențele Barker 11-chip, care există doar două opțiuni (directe și inverse) pentru a codifica zero logic și una, SSK-variante de secvență semnificativ mai mare (despre modul în care acestea sunt formate, vom explica mai târziu). Utilizarea diferitelor secvențe permite CCK-codifică într-un singur simbol nu este un bit, și mai mult, care este de a crește rata de transmitere a informațiilor.

În particular, standardul 802.11g utilizat 64 de secvențe complementare diferite care pot codifica 8 biți pe simbol, la o rată de 11 Mbit / s și 4 biți pe simbol, la o rată de 5,5 Mbit / s. În acest caz, rata de simbol este 1,385Ѕ106 caractere pe secundă rata de date ca 11 și 5,5 Mbit / s.

secvențe complementare Chemat astfel încât suma funcțiilor lor de autocorelare pentru orice schimbare ciclică alta decât zero, este întotdeauna zero. Acesta din urmă permite să selectați cu ușurință secvența de la nivelul de zgomot, care crește foarte mult imunitatea la zgomot a transferului de date.

Standardul IEEE 802.11b, acesta este un 8-chip secvențe complementare complexe conținând elemente cu patru faze diferite, valorile care sunt determinate de biți ai secvenței de intrare.

Elemente 8 cip CCK secvențe formate prin formulele:

Valoarea de fază selectată de către primul dibitu, - al doilea, - la al treilea și - al patrulea. Astfel, pentru a determina în mod unic secvență SCK necesită 8 biți de date de intrare. Rețineți că faza j1 este prezentă în toți membrii secvenței. Practic, aceasta înseamnă o schimbare de fază a tuturor membrilor secvenței la aceeași valoare. Din acest motiv, primele seturi de date DIBIT schimbare simbol întreg în fază cu privire la faza simbolului transmis anterior.

Pentru rata de 5,5 Mbit / s într-un simbol codificate de 4 biți (două dibita): 0. d1. d2. d3>. Pentru a codifica 4 biți într-un singur simbol, este necesar să aibă 16 stări diferite de semnale discrete, fiecare dintre care este determinat prin modificarea secvenței CCK complementare. Prin urmare, pentru rata de execuție a 5.5 Mbit / s este necesară pentru a avea un set de 16 secvențe complementare diferite. O astfel de formă de kit nu este dificil, deoarece secvențele sunt ele însele 8 cipuri și sunt definite pe un set de elemente complexe, adică toate posibile pentru a forma 65,536 secvențe diferite.

Selectarea secvenței dorite pentru a codifica un caracter după cum urmează. Fluxul de biți de intrare este grupat de două dibita, adică, fiecare grupă formând un singur simbol. În care simbolurile sunt împărțite în chiar și ciudat, iar primul DIBIT 0. d1> setează trecerea de faza de simboluri pare și impare. Deoarece fiecare DIBIT poate lua patru valori diferite, atunci există patru posibile de schimbare de fază de ciudat și chiar simboluri

Tabelul 11. Faza schimburi de simboluri definite mai întâi dibitom.

DIBIT 2. Următoarea d3> determină faza rămasă a CCK-secvența din formulele:

Astfel, pentru a seta codificarea CCK-secvență de 4 biți / simbol folosind doar 2 biți de date (al doilea DIBIT). Acest DIBIT a primit una dintre cele patru valori posibile, vă permite să specificați unul dintre cele patru complementare CCK-secvențe. Prima DIBIT determină defazajul tuturor simbolurilor (care se pot deplasa patru valori diferite) și utilizate în modularea fazei relative. În consecință, un set de patru posibile secvențe complementare urmate de relativă modulație de fază în cuadratură permite generarea 16 stări de semnal binar și pentru a codifica 4 biți într-un singur simbol. Așa cum este ușor de calculat, la rata de date de 5,5 Mbit / s va fi o rată de simbol

5.5 / 4 = 1,375 simboluri Mega pe secundă. Dat fiind faptul că ei înșiși CCK-8 secvențe sunt cip frecvență de repetiție de chips-uri individuale este de 11 MHz, o lățime a spectrului semnalului - 22 MHz, respectiv.

La o rată de 11 Mbit / s într-un singur simbol este codat 8 biți de date simultan. În care prima secvență de date DIBIT, ca și mai înainte, setează defazajul la o modulație de fază relativă a întregului caracter, în funcție de faptul dacă o chiar el sau impar, iar cealaltă secvență de date de 8 biți trei dibita se determină fazele rămase, iar valoarea selectată de către al doilea dibitu, - la al treilea și - în a patra. Valoarea defazaj este determinată de

Astfel, pentru a seta CCK secvenței folosind doar 6 biți de date (al doilea, al treilea și al patrulea dibity). Deoarece 6 biți de date pot avea 64 de combinații diferite, pentru codarea fiecărui simbol se aplică una dintre cele 64 de secvențe posibile de opt biți CSK.

Tabelul 12 simboluri defazări determinate de al doilea, al treilea și al patrulea dibitami.

Un set de 64 de posibile secvențe complementare urmate de relativă modulație de fază în cuadratură permite generarea de 256 de stări de semnal discret și codifica 8 biți într-un singur simbol. Atunci când rata de date la 11 Rata Mbit / s simbol va fi 11/8 = 1,375Ѕ106 caractere pe secundă. Dat fiind faptul că ei înșiși CCK-8 secvențe sunt cip frecvență de repetiție de chips-uri individuale este de 11 MHz (1,375 MGtsЅ8), iar lățimea spectrului semnalului - 22 MHz.