Лекция 2 - Физический уровень 802.11
.pdf
Центры поднесущих размещены так, чтобы максимум энергии одной поднесущей совпадал с минимумами других.
•Исходящий высокоскоростной поток данных разбивается в передатчике на n низкоскоростных потоков x[n], где n – количество поднесущих.
•Каждый из потоков модулируется отдельной поднесущей с помощью обратного быстрого преобразования Фурье (БПФ).
•Позволяет вместо широкополосного сигнала получить набор узкополосных сигналов, составляющих так называемый OFDM-символ.
•Сигнал переносится на несущую частоту и излучается антенной устройства.
•На приеме после устранения несущей над сигналом выполняется БПФ, при котором все поднесущие извлекаются одновременно, каждая из них подается на демодуляторы, на выходе каждого которых выделяется n-ый поток битов данных.
Суммарный OFDM-сигнал можно рассчитать как:
|
|
|
|
|
|
|
−1 |
|
|
|
|
|
2 |
|
|
( − |
) |
|
|
|
2 |
|
|
= |
+ |
2 |
|
при ts ≤ t ≤ ts+Ts |
|
|
|
|
|
|
|
=− 2
где di+Ns/2—комплексная амплитуда одного переданного сигнала, ts — время начала каждого отдельного символа, Ts — длительность символа
Передача и прием OFDM-символа
Функциональная схема трактов
приема/передачи
Пример:
Пусть для передачи информации используют 48 поднесущих из 52. Длительность символа Ts=3,2 мкс.
длительность паузы Tv=0,8 мкс.
Расстояние между соседними частотами ∆F=1/Ts=0,3125 МГц.
Тогда при модуляции 2-ФM на каждой поднесущей скорость передачи данных (без защитного кодирования):
1 12−ФМ = 48 + = 3,2+0,8 = 12 Мбит/с
При переходе к многопозиционным методам модуляции:
14−ФМ = 2 48 + = 24 Мбит/с
116−ФМ = 4 48 + = 48 Мбит/с
Чтобы рассчитать максимальную скорость передачи данных при добавлении защитного кодирования необходимо умножить полученное значение на скорость кода.
Защитный интервал в OFDM
•OFDM позволяет бороться с негативными последствиями многолучевого распространения, которое возникает в результате отражения, дифракции
ирассеяния сигнала.
•Межсимвольная интерференция возникает случае, если задержка распространения между исходным и отраженными сигналами сравнима или больше длительности одного символа.
•Для борьбы с межсимвольной интерференцией
иинтерференцией между поднесущими в OFDM
используется защитный интервал.
•Обычно в качестве защитного интервала используют циклический префикс - циклическое повторение окончания OFDMсимвола, который добавляется перед передаваемым OFDM-символом в передатчике и удаляется при приеме символа в приемнике.
Защитный интервал (GI) создает временные паузы между отдельными символами:
•если его длительность превышает максимальное время задержки сигнала в результате многолучевого распространения, то межсимвольной интерференции не возникает
•если его длительность велика, то снижается скорость передачи данных.
•стандартный защитный интервал 800 нс, укороченный 400 нс
• Стандартный защитный интервал установлен как:
|
|
= |
1 |
|
|
= |
1 |
|
1 |
|
= |
1 |
|
|
1 |
= 800 (нс) |
|
|
|
|
|
|
0.3125 106 |
||||||||||
|
4 |
|
4 |
|
∆ |
4 |
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
• Впервые укороченный защитный интервал 400 нс введен в IEEE 802.11n, используется в местах с пониженной помеховой обстановкой.
• Удлинение защитного интервала позволяет существенно уменьшить влияние межсимвольной интерференции.
• Увеличение защитного интервала приводит к уменьшению скорости передачи данных.
•Использование агрегированного канала приводит к тому, что влияние многолучевого распространения оказывается слабо выраженным, порядка 10%, что сравнимо с влиянием изменения защитного интервала, составляющем до 7-9%.
Канал 20 МГц |
Канал 40 МГц |
|
MIMO –
Multiple Input Multiple Output
MIMO - радиоантенная технология, которая использует множество антенн и особенности многолучевого распространения сигналов:
•SISO - Single Input Single Output: передатчик и приемник имеют одну антенну. Использовалась до появления спецификации
802.11n.
•SIMO - Single Input Multiple Output: передатчик имеет только одну антенну, а приемник множество.
•MISO - Multiple Input Single Output: передатчик имеет множество антенн, приемник только одну.
•MIMO - Multiple Input Multiple Output: передатчик и приемник имеют множество антенн. Используется в спецификации
802.11n.