1.2.3 Функции уровня рмd
Чтобы разобраться в различных подуровнях РМD, которые обеспечивает каждый уровень РНY стандартов 802.11а и 802.11g, нужно вначале рассмотреть следующие основные функции PHY.
• Скремблирование (scrambling).
• Кодирование (coding)
• Перемежение (inteгleaving).
• Преобразование символов и модуляция (symbol mapping аnd modultion).
Рисунок
1.8 Процесс передачи данных на физическом
уровне
Скремблирование
На
рисунке 1.8 изображен процесс формирования
выходного сигнала на физическом
стандартов 802.11а и 802.11g. Входной поток
данных (бит) прежде всего подвергается
скремблированию (в данном случае
рандомизации) посредством перемножения
на псевдослучайную последовательность
(ПСП) с циклом повторения 127. Ее формирует
генератор с задающим полиномом
и начальным значением 1111111. При передаче
конкретного пакета вектор инициализации
генератора ПСП может быть произвольным,
но должен принадлежать ПСП. Приемник
восстанавливает его, поскольку известно,
что последние 7 бит поля данных (младшие
биты поля SERVICE заголовка, см. далее) перед
скремблированием всегда равны нулю.
Кодирование
После
скремблирования поток данных поступает
на сверточный кодер (FEC). Исходя из
выбранной скорости передачи данных,
скорость кодирования может составлять
1/2, 2/3 и 3/4. Поскольку у кодера два выхода,
каждому входному биту
соответствует
пара бит (
).
Значения скорости кодирования, отличные
от 1/2, получаются путем исключения из
выходной последовательности отдельных
значений
или
(процедура выкалывания).
Перемежение.
Далее
поток кодированных бит подвергается
перемежению (интерливингу) — изменяется
порядок битов в последовательности в
рамках OFDM-символа. Вся последовательность
кодированных бит разбивается на блоки,
длина которых равна числу бит в OFDM
символе (
)
при выбранной скорости передачи. В
пределах блока биты нумеруются от 0 до
.
Затем происходит двухстадийная
перестановка. Цель первого этапа
добиться, чтобы смежные биты кодовой
последовательности оказались на
несмежных поднесущих. Первый этап
перемежения эквивалентен тому, что
данные последовательно по строкам
записываются в таблицу из 16 строк и
/16
столбцов, а затем последовательно
считываются по столбцам (т. е. считываются
в порядке записи, но из транспонированной
таблицы).
После
второго этапа перестановки смежные
биты оказываются попеременно в старших
и младших разрядах групп, определяющих
модуляционный символ квадратурной
модуляции. Это делается для того, чтобы
соседние биты не оказались в младших
разрядах, надежность передачи которых
наиболее низка. Математически процедура
перемежения выражается двумя уравнениями,
в которых
-
номер бита в кодированной последовательности,
- его номер после первого этапа стадии
перестановок,
-после второго (окончательный):
(1.22)
где
- число бит на поднесущую,
-значение
по модулю
,
floor ( ) равно наибольшему целому числу, не превышающему .
Преобразование символов и модуляция
После
интерливинга(перемежения) последовательность
бит разбивается на группы по числу
позиций выбранной квадратурной модуляции
(1; 2; 4 или 6) и в соответствии с диаграммами
Грея определяют значения синфазной
(младшие биты) и квадратурной (старшие
биты) составляющих комплексных амплитуд.
Полученные из диаграмм Грея значения
амплитуд умножаются на нормировочный
коэффициент
,
зависящий от типа используемой модуляции
(BPSK, QPSK, 16-QAM и 64-QAM). В результате получаются
значения комплексных амплитуд
.
Различные сочетания скоростей кодирования
и методов модуляции поднесущих определяют
набор скоростей передачи данных в
стандартах 802.11а и 802.11g (табл. 1.1).
Таблица 1.1. Параметры OFDM-символов для различных скоростей передачи данных в стандарте IEEE 802.11а
Модуляция |
Скорость кода (R) |
Кодированные биты в каждой поднесущей (NBPSC) |
кодированные биты на OFDM Символ (NCBPS) |
биты данных за OFDM Символ (NDBPS) |
Скорость передачи данных (Мбит/с) |
BPSK |
1/2 |
1 |
48 |
24 |
6 |
BPSK |
3/4 |
1 |
48 |
36 |
9 |
QPSK |
1/2 |
2 |
96 |
48 |
12 |
QPSK |
3/4 |
2 |
96 |
72 |
18 |
16-QAM |
1/2 |
4 |
192 |
96 |
24 |
16-QAM |
3/4 |
4 |
192 |
144 |
36 |
64-QAM |
2/3 |
6 |
288 |
192 |
48 |
64-QAM |
3/4 |
6 |
288 |
216 |
54 |
Сформированный OFDM-символ подвергается обратному быстрому преобразованию Фурье (ОБПФ), в результате чего формируются выходные синфазный и квадратурный сигналы. К ним добавляется защитный интервал, после чего происходит окончательное формирование аналогового сигнала Дальнейшая обработка стандартна - квадратурный модулятор, гетеродин для переноса сигнала в заданную область и выходные усилители. В приемнике преобразования выполняются в обратном порядке