Экзамен / 21
.docxТехнологии модуляции физического уровня IEEE 802.11: основы OFDM.
Мобильность в IEEE 802.11
Без перехода: станция либо стационарна (static), либо перемещается в пределах досягаемости станций, принадлежащих к тому же BSS (local movement).
Переход BSS: переход станции из одного BSS в другой в пределах одного ESS. В этом случае для доставки данных требуется найти новое местоположение станции.
Переход ESS: перемещение станции из BSS одного ESS в BSS другого ESS. Переход этого типа поддерживается только в том смысле, что станции могут двигаться. Сохранность соединений верхних уровней гарантировать нельзя. Наиболее вероятным следствием такого перехода является разрыв соединения и отказ в услуге.
Для удовлетворения требования по установлению распределительной системой станции-адресата, станция должна поддерживать ассоциацию с точкой доступа в пределах текущего BSS. Т.е. поддерживать ассоциацию.
Распределение является основной услугой, используемой станциями для обмена кадрами в пределах ESS. Стандарт требует, чтобы распределительная система получала информацию о станциях в пределах ESS, но не описывает алгоритм передачи сообщений.
Интеграция позволяет передавать данные между станцией беспроводной сети и станцией проводной локальной сети, которая физически соединена с распределительной системой. Управляет логикой трансляции адресов и преобразования среды, требуемых для обмена данными.
Особенности реализации физического уровня в IEEE 802.11ас
Определено 10 MCS, обязательными являются 0 - 7.
Использование равной модуляции всеми потоками,
предназначенными одному пользователю.
Включает обязательную поддержку модуляции BPSK, QPSK, 16-QAM, 64-QAM и дополнительную поддержку модуляции 256-QAM.
Используется многопользовательская форма MIMO (MU-MIMO), количество передаваемых пространственных потоков 8.
Реализация MU-MIMO:
– разделение с помощью мультиплексирования с ортогональным частотным разделением (OFDMA): разные поднесущие OFDM- сигнала отдаются разным пользователям, при установлении соединения станция оповещает клиентов о назначенных им поднесущих во избежание коллизий. Эффективна при большом числе поднесущих.
– разделение по пространственным потокам посредством MIMO: устройство, осуществляющее многопользовательскую передачу, постоянно оценивает состояние радиоканала и выбирает для каждого пользователя оптимальные каналы связи.
– конфигурация downlink MU-MIMO : только точка доступа, имеющая множество антенн, может одновременно передавать независимые потоки данных множеству клиентских устройств, находящихся в одном частотном диапазоне, а клиентские устройства одновременно получать один или несколько пространственно-временных потоков от точки доступа. Клиентские устройства не могут одновременно передавать данные точке доступа, только последовательно друг за другом.
Защитный интервал в OFDM
OFDM позволяет бороться с негативными последствиями многолучевого распространения, которое возникает в результате отражения, дифракции и рассеяния сигнала.
Межсимвольная интерференция возникает случае, если задержка распространения между исходным и отраженными сигналами сравнима или больше длительности одного символа.
Для борьбы с межсимвольной интерференцией и интерференцией между поднесущими в OFDM используется защитный интервал.
Обычно в качестве защитного интервала используют циклический префикс - циклическое повторение окончания OFDM- символа, 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 (802.11n) 400 нс
Мультиплексирование с ортогональным частотным разделением - OFDM
OFDM - Orthogonal Frequency Division Multiplexing:
вся полоса пропускания канала разделена на множество поднесущих (subcarrier)
поднесущие являются ортогональными, т.е. передача информации на каждой из них не влияет на передачу информации на соседних
физически ортогональность несущих сигналов обеспечивается, если за время длительности одного символа несущий сигнал будет совершать целое число колебаний
в стандартах 802.11 используются от 52 до 484 поднесущих
количество поднесущих зависит от режима работы и ширины частотного
канала
некоторые из поднесущих являются вспомогательными (пилотными) и используются для синхронизации передачи и декодирования данных по основным (информационным) несущим.
При наличии узкополосной помехи будет искажена одна или небольшое количество поднесущих, а не весь сигнал в целом, что существенно уменьшает количество ошибок, получаемых на выходе приемника.
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.