Технологии передачи данных в беспроводных сетях

Стандарт IEEE 802.11

• Одним из способов

повышения

эффективности передачи информации с помощью модулированных сигналов через канал с искажениями

расширение

сильными (замираниями) линейными является спектра, увеличению базы сигнала.

приводящее к

Зачем вообще расширять спектр сигнала?

• При традиционной узкополосной технологии передачи данные, представленные в двоичном коде, используются для модуляции (как правило - по фазе) гармонического несущего колебания

Время время

• В результате сообщение передаваемое переносится на

несущую частоту, выбранную для

передачи.

Распределение мощности частоте, мощности такого называемое сигнала по спектром

Спектр мощности Узкополосного сигнала Ширина спектра Узкополосного сигнала

частота

• основная доля энергии сигнала сосредоточена в сравнительно узкой полосе частот, а следовательно

помехоустойчивость

к

низкая

помехам, создаваемым другими радиосредствами, попадающим в полосу сигнала. Такие помехи

могут полностью "забить"

полезный сигнал, что приведет к потере связи.

В существующих на сегодняшний день системах для расширения спектра сигнала используются три метода • псевдослучайная перестройка рабочей частоты (ППРЧ) (англ. FHSS — Frequency Hopping Spread Spectrum). • расширение спектра методом прямой последовательности (ПРС) (англ. DSSS — Direct Sequence Spread Spectrum). • расширение спектра методом линейной частотной модуляции (ЛЧМ) (англ. CSS — Chirp Spread Spectrum).

метод частотных скачков (frequency hopping spread spectrum - FHSS) • • • каждый из последующих бит информации

"перескакивает"

на другую несущую частоту (одну из 79, стандартом 802.11 для FHSS).

определенных Порядок определяется чередования поднесущих

псевдослучайной последовательностью

Каждая работает пара

с

последовательностью приемник-передатчик

одной и той же

f5 f4 f3 f2 f1 f1 2f1 3f1

при методе FHSS обеспечивается дополнительная защита передаваемой информации на уровне физического канала.

• • Для рекомендованного стандартом количества частот N=79 количество вариантов выбора порядка их следования астрономическое значение 8.946*10^116.

имеет В общем случае, вероятность принять сигнал FHSS злоумышленником обратна этой величине, т.е. такое событие практически

невозможно.

расширение спектра методом прямой последовательности (ПРС) (англ. DSSS — Direct Sequence Spread Spectrum) • • в каждый передаваемый информационный бит (логический 0 или 1) встраивается последовательность так называемых чипов Последовательность чипов представляет собой последовательность прямоугольных импульсов, то есть нулей и единиц, однако эти нули и единицы не

являются информационными

• Поскольку длительность одного чипа

в n раз меньше

длительности информационного бита, то и ширина спектра преобразованного сигнала будет в n-раз больше ширины спектра первоначального сигнала. При этом и амплитуда передаваемого сигнала

уменьшится в n раз

Уровень шума Мощность сигнала Спектр Исходного Узкополосного сигнала Спектр модулированного сигнала частота

расширение спектра методом линейной частотной модуляции (ЛЧМ) (англ. CSS — Chirp Spread Spectrum) • • мощность сигнала "размывается" по спектру, и при воздействии помех фиксированной частоты теряется только часть передаваемого сигнала Линейно-частотные импульсы, используемые приемопередатчиками, имеют фиксированную длительность и линейно нарастающую или спадающую частоту несущей

U1(t) СРЕДА ПЕРЕДАЧИ ДИСПЕРСИОННАЯ ЛИНИЯ ЗАДЕРЖКИ ПРЕОБРАЗОВАНИЕ ВХОД\ВЫХОД ПРИЕМОПЕРЕДАТЧИКА U2(t) b |S(f)| 2 t1 T t2 U1 f1 частота U2 F2 t

• • • Ширина используемого частотного канала составляет 64 МГц для приемопередатчиков и 16 МГц Это дает возможность приемопередатчикам работать на более высоких скоростях (до 2 Мбит/c) и с более высокой степенью надежности передавать данные в условиях сложной помеховой обстановки.

Дальность передачи на открытом пространстве составляет сотни метров

Коды Баркера

• • • Код Баркера - чиповая последовательность, отвечающая требованиям автокорреляции В протоколах семейства 802.11 используется код Баркера длиной в 11 чипов (11100010010).

Коды Баркера обладают наилучшими среди известных псевдослучайных последовательностей свойствами шумоподобности, что и обусловило их широкое применение.

Tc ВРЕМЕННАЯ ШКАЛА Tb Данные ЧАСТОТНАЯ ШКАЛА Псевдослучайная последовательность ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ ЧИПОВ Модулированный сигнал

Перспектива развития

технологии WiMAX ( Worldwide Interoperability for Microwave Access). • Сети WiMAX (стандарт IEEE 802.16a) предполагают использование частотного диапазона от 2 ГГц до 11 ГГц и обеспечивают скорость передачи данных до 70 Мбит/с на расстояние до 50 км.

Список литературы

• • • • http://kunegin.narod.ru/ref3 http://art.thelib.ru/computers/communicatio n/besprovodnie_seti_problemi_i_perspektivi.

html http://citcity.ru/2865/ Джим Гейер «Беспроводные сети. Первый шаг.» 192с, Москва. 2005г.