Метод DSSS
При
методе DSSS каждый
информационный символ
представляется
11-разрядным кодом Баркера
вида 11100010010. Коды Баркера
обладают наилучшими среди
известных псевдослучайных
последовательностей
свойствами
шумоподобности, что и
обусловило их применение в
аппаратуре беспроводных
сетей. Для передачи
единичного и нулевого
символов сообщения
используются прямая и
инверсная
последовательности
соответственно. Для
модуляции несущего
колебания в этом случае
используются уже не
исходные символы
сообщения, а прямые или
инверсные
последовательности
Баркера, так, как показано
на рис. 3:
Рисунок
3.Формирование
широкополосного сигнала
по методу DSSS
Спектр
мощности сигнала с DSSS показан на
рис. 4. Там же, для
сравнения, показан спектр
мощности сигнала,
используемого при
традиционных технологиях
передачи. Из рисунка видно,
что при переходе к DSSS происходит
"размазывание"
мощности сигнала в полосе
частот, в 11 раз превышающей
полосу исходного
узкополосного сигнала.
Здесь следует упомянуть о
довольно часто
встречающемся в
литературе тезисе о том,
что при переходе к
технологии DSSS возможна
работа на пониженных
мощностях передатчика. Это
верно только в том смысле,
что снижается
спектральная плотность
мощности излучаемого
сигнала при неизменной
излучаемой передатчиком
мощности.
Рисунок
4.Соотношение уровня шума и
полезного сигнала при
модуляции по методу DSSS.
Для
лучшего понимания
спектральных соотношений
рассмотрим конкретный
пример, характерный для
аппаратуры фирмы Aironet. Передача
ведется со скоростью 2
Мбит/с, что при
использовании
узкополосной технологии
требует полосы частот 4
МГц. При переходе к
технологии DSSS полоса частот
расширяется в 11 раз и
становится равной 44 МГц. В
то же время, в документации
на аппаратуру указано
значение полосы частот,
необходимой для передачи,
равное 22 МГц. Это кажущееся
несоответствие легко
понять, если внимательно
посмотреть на спектр
сигнала с DSSS, показанный на
рис. 4. По 25% полосы частот
слева и справа заняты
маломощными спектральными
составляющими, которые
обрезаются в передатчике,
в результате ширина
спектра передаваемого
сигнала уменьшается вдвое
и становится равной 22 МГц.
Отсечение этих
спектральных составляющих
приводит к
незначительному искажению
формы передаваемого
сигнала, практически не
влияющему на качество
передачи.
В
приемнике полученный
сигнал умножается на код
Баркера, в результате он
становится узкополосным,
поэтому его фильтруют в
узкой полосе частот,
равной удвоенной скорости
передачи. Любая помеха,
попадающая в полосу
исходного широкополосного
сигнала, после умножения
на код Баркера, наоборот,
становится
широкополосной, поэтому в
узкую информационную
полосу попадает лишь часть
помехи, примерно в 11 раз
меньшая по мощности
помехи, действующей на
входе приемника. В
результате демодуляции
полученного узкополосного
сигнала, выполняемой с
помощью обычного
демодулятора, выделяется
передаваемое сообщение.
Главной проблемой,
возникающей при решении
этой задачи, является
обеспечение синхронизации
приемника по
передаваемому сигналу. На
уровне физического канала
необходимо обеспечить
синхронизацию по фазе
несущего колебания,
тактовой частоте кода
Баркера и тактовой частоте
сообщения. Для решения
этой задачи передатчик не
реже, чем один раз за 100 мс
передает специальный
синхросигнал. При плохом
качестве канала частота
передачи синхросигнала
может быть увеличена
изменением
соответствующего пункта в
меню настройки аппаратуры.
Применение
технологии DSSS позволяет
также эффективно бороться
с интерференционной
помехой, возникающей в
результате отражения
сигнала от стен и местных
предметов, что особенно
актуально для закрытых
помещений.
Метод
FSSS
При
методе FHSS передача
ведется обычными методами,
как в традиционных
узкополосных системах, но
несущая частота сигнала
периодически изменяется,
что позволяет легко
исправить ошибочно
принятые на пораженной
помехами частоте блоки,
путем их повторной
передачи на другой
частотной позиции. Порядок
следования частот должен
быть одинаковым на
передающей и приемной
стороне или у всех
устройств сети при сетевом
варианте использования.
Это достигается
одинаковой настройкой
аппаратуры и передачей
специальных
синхросигналов,
определяющих моменты
начала очередного цикла
смены частот.
Стандартом
IEEE 802.11 предусмотрено
использование 79 частотных
позиций при времени
передачи на каждой в
течение 20 мс. Порядок смены
частотных позиций
определяется
псевдослучайным кодом, что
обеспечивает определенную
конфиденциальность
передачи.
Рисунок
5.Частотные скачки при
формировании сигнала по
методу FHSS
Для
примера на рис. 5
представлена частотно -
временная матрица сигнала FHSS, состоящая из 7
частотных позиций. После
использования всех частот
начинается их повторное
использование в
уникальном, установленном
для данной пары передатчик
- приемник или сети,
порядке.
Количество
вариантов смены частот
легко определить,
пользуясь следующими
простыми рассуждениями.
Допустим, имеется набор из
N частот для передачи.
Тогда первая частота может
быть выбрана N способами,
для выбора второй остается
(N-1) вариантов, для третьей -
(N-2) и т.д. Последняя, N-ая
частота, выбирается
единственным способом.
Таким образом, количество
комбинаций частот для
передачи методом FHSS равно N!. Для
рекомендованного
стандартом количества
частот N=79 количество
вариантов выбора порядка
их следования имеет
астрономическое значение
8.946*10116. В общем случае,
вероятность принять
сигнал FHSS
злоумышленником обратна
этой величине, т.е. такое
событие практически
невозможно. Следовательно,
при методе FHSS
обеспечивается
дополнительная защита
передаваемой информации
на уровне физического
канала.
Выводы
Выбор
типа аппаратуры для
беспроводных сетей
передачи данных
определяется техническими
характеристиками
аппаратуры, условиями
эксплуатации и стоимостью
изделия. Устройства,
работающие по методу
FHSS,
более дешевы и потребляют
меньше энергии. Их можно
использовать для
беспроводного доступа к ISP, соединения
сетей и отдельных
компьютеров на больших
расстояниях и для создания
локальных сетей. Метод DSSS является
более предпочтительным в
локальных сетях,
размещаемых в помещениях,
где велика опасность
интерференционных помех.
Он также находит широкое
применение для
организации беспроводных
мостов на больших
расстояниях.
назад
содержание
вперед
|
