Технология мультиплексирования с разделением по ортогональным частотам (OFDM)

На подуровне PLCP физического уровня стандарта 802.11а применяется собственный уникальный формат фрейма PPDU - элемент данных протокола PLCP. Он представлен на рис. 24.

Рисунок 24. Формат кадра физического уровня стандарта 802.11а.

Кадр PPDU состоит из трех основных частей: преамбулы OFDM, полей Signal (сигнализация) и Данные. Преамбула OFDM состоит из короткой настроечной последовательности - Short Sync, и длинной настроечной последовательности символов - Long Sync. Первая используется приемником для автоматической регулировки усиления (АРУ), синхронизации и грубой оценки ухода частоты, вторая - для оценки параметров канала, синхронизации и точной оценки ухода частоты.

Четырехразрядное поле Rate, указывающее скорость передачи данных кадра.

Бит R зарезервирован для будущих применений.

Поле Length содержит беззнаковое 12-разрядное целое число, указывающее число октетов в PSDU.

Бит Р является битом проверки на четность для 17 битов полей Rate, R и Length.

Поле Tail содержит 6 битов со значением 0.

Поле Service, семь битов которого имеют значение, равное 0, за ними следуют 9 зарезервированных битов, значения которых пока также равны 0. Это поле позволяет приемнику синхронизировать свой дешифратор псевдослучайных последовательностей.

Поле PSDU, содержит полезные данные, подлежащие передаче.

Поле Tail, служит для повторной установки в начальное состояние сверточного кодера с конечной памятью.

Поле Pad позволяет добавить биты для получения необходимого числа кодирующих битов на символ OFDM.

Предусмотренная протоколом 802.11а ширина канала 20 МГц вполне достаточна для организации высокоскоростной передачи. Использование же частот свыше 5 ГГц и ограничение мощности передачи приводят к возникновению ряда проблем при попытке организовать высокоскоростную передачу данных. Распространение любого сигнала неизбежно сопровождается его затуханием, причём величина затухания сигнала зависит как от расстояния от точки передачи, так и от частоты сигнала - с увеличением частоты передаваемого сигнала увеличивается и его затухание. Поэтому использование более высоких частот в протоколе 802.11а приводит к несколько меньшему радиусу действия сети, чем в протоколе 802.11b.

Второй важный момент связан с возникновением эффекта многолучевой интерференции: в результате многократных отражений один и тот же сигнал может попадать в приёмник различными путями, имеющими различные длины. Следовательно, в точке приёма результирующий сигнал представляет собой суперпозицию (интерференцию) многих сигналов с различными амплитудами и смещёнными относительно друг друга по времени, что эквивалентно сложению сигналов с разными фазами.

Следствием многолучевой интерференции является искажение принимаемого сигнала. Многолучевая интерференция присуща любому типу сигналов, но особенно негативно она сказывается на широкополосных сигналах. При использовании широкополосного сигнала в результате интерференции определённые частоты складываются синфазно, что приводит к увеличению сигнала, а некоторые, наоборот, - противофазно, вызывая ослабление сигнала на данной частоте.

Если при передаче сигналов, максимальная задержка между различными сигналами не превосходит времени длительности одного символа, и интерференция возникает в пределах одного передаваемого символа. Если же максимальная задержка между различными сигналами больше длительности одного символа, а в результате интерференции складываются сигналы, представляющие разные символы, то возникает так называемая межсимвольная интерференция (Inter Symbol Interference, ISI).

Наиболее отрицательно на искажении сигнала сказывается межсимвольная интерференция, так как после нее восстановить исходный сигнал крайне сложно. В стандарте 802.11а используется метод кодирования данных, который состоит в том, что поток передаваемых данных распределяется по множеству частотных подканалов и передача ведётся параллельно на всех этих подканалах. При этом высокая скорость передачи достигается именно за счёт одновременной передачи данных по всем каналам, а скорость передачи в отдельном подканале может быть и не высокой. Поскольку в каждом из частотных подканалов скорость передачи данных можно сделать не слишком высокой, это создает предпосылки для эффективного подавления межсимвольной интерференции.

При частотном разделении каналов необходимо, чтобы ширина отдельного канала была, с одной стороны, достаточно узкой для минимизации искажения сигнала в пределах отдельного канала, а с другой - достаточно широкой для обеспечения требуемой скорости передачи. Кроме того, для экономного использования всей полосы канала, разделяемого на подканалы, желательно как можно более плотно расположить частотные подканалы, но при этом избежать межканальной интерференции, чтобы обеспечить полную независимость каналов друг от друга. Частотные каналы, удовлетворяющие перечисленным требованиям, называются ортогональными. Несущие сигналы всех частотных подканалов (а точнее, функции, описывающие эти сигналы) ортогональны друг другу. С точки зрения математики ортогональность функций означает, что их произведение, усреднённое на некотором интервале, должно быть равно нулю. Это выражается простым соотношением:

Перейти на страницу: 1 2 3

Другие публикации

Вибраторная антенная решетка
Антенно-фидерное устройство, обеспечивающее излучение и прием радиоволн,— неотъемлемая часть любой радиотехнической системы. Требования к техническим характеристикам ...

Разработка измерителя температуры жидкости
В связи с повсеместным использованием цифровых управляющих систем постоянно растет необходимость разработки и усовершенствования их. Большинство цифровых си ...

Меню

Copyright @2020, TECHsectors.ru.