Физический уровень стандарта IEEE 802.11а
Стандарт IEEE 802.11а появился практически одновременно с IEEE 802.11b, в сентябре 1999 года. Эта спецификация была ориентирована на работу в диапазоне 5 ГГц и основана на принципиально ином, чем описано выше, механизме кодирования данных — на частотном мультиплексировании посредством ортогональных несущих (OFDM). В России допустимо использование оборудования стандартов 802.11а и Hiper LAN 2 в полосе частот 400 МГц (рисунок 2.17). Этой полосы достаточно для построения полноценных сетей радиодоступа на всей территории страны.
Стандарт 802.11a определяет характеристики оборудования, применяемого в офисных или городских условиях, когда распространение сигнала происходит по многолучевым каналам из-за множества отражений.
В IEEE 802.11а каждый кадр передается посредством 52 ортогональных несущих, каждая с шириной полосы порядка 300 кГц (20 МГц/64). Ширина одного канала — 20 МГц. Несущие модулируют посредством BPSK, QPSK, а также 16- и 64-позиционной квадратурной амплитудной модуляции (QAM). В совокупности с различными скоростями кодирования r (1/2 и 3/4, для 64-QAM — 2/3 и 3/4) образуется набор скоростей передачи 6, 9, 12, 18, 24, 36, 48
Рисунок 2.17 - Национальные распределения полос частот для оборудования стандарта IEEE 802.11а
и 54 Мбит/с. В таблице 2.5 показано, как необходимая скорость передачи данных преобразуется в соответствующие параметры узлов передатчика OFDM.
Из 52 несущих 48 предназначены для передачи информационных символов, остальные 4 — служебные. Структура заголовков физического уровня отличается от принятого в спецификации IEEE 802.11b, но не существенно (рисунок 2.18). Кадр включает преамбулу (12 символов синхропоследовательности), заголовок физического уровня (PLCP-заголовок) и собственно информационное поле, сформированное на МАС-уровне. В заголовке передается информация о скорости кодирования, типе модуляции и длине кадра. Преамбула и заголовок транслируются с минимально возможной скоростью (BPSK, скорость кодирования r = 1/2), а информационное поле — с указанной в заголовке, как правило, максимальной, скоростью, в зависимости от условий обмена. OFDM-символы передаются через каждые 4 мкс, причем
Т а б л и ц а 2.5 - Параметры передатчика стандарта 802.11а
| Скорость передачи данных (Мбит/с) | Модуляция | Скорость сверточного кодирования | Число канальных битов на поднесущую | Число канальных битов на символ | Число битов данных на символ OFDM |
| BPSK | 1/2 | ||||
| BPSK | 3/4 | ||||
| QPSK | 1/2 | ||||
| QPSK | 3/4 | ||||
| 16-QAM | 1/2 | ||||
| 16-QAM | 3/4 | ||||
| 64-QAM | 2/3 | ||||
| 64-QAM | 3/4 |
каждому символу длительностью 3,2 мкс предшествует защитный интервал 0,8мкс (повторяющаяся часть символа). Последний необходим для борьбы с многолучевым распространением сигнала — отраженный и пришедший с задержкой символ попадет в защитный интервал и не повредит следующий символ.
Рисунок 2.18 -. Структура заголовка физического уровня стандарта IEEE 802.11а
Естественно, формирование/декодирование OFDM-символов происходит посредством быстрого преобразования Фурье (обратного/прямого, ОБПФ/БПФ). Функциональная схема трактов приема/передачи (рисунок 2.19) достаточно стандартна для данного метода и включает сверточный кодер, механизм перемежения /перераспределения (защита от пакетных ошибок) и процессор ОБПФ. Фурье-процессор, собственно, и формирует суммарный сигнал, после чего к символу добавляется защитный интервал, окончательно формируется OFDM-символ и посредством квадратурного модулятора/конвертера переносится в заданную частотную область. При приеме все происходит в обратном порядке.
Рисунок 2.19 - Функциональная схема трактов приема/передачи стандарта IEEE 802.11а