CC BY
61
14 декабря 2011 г. 18:24
ТЕХНОЛОГИИ
Методы повышения канальной скорости в каналах сетей беспроводного широкополосного доступа
В настоящее время наиболее распространенной технологией беспроводного доступа, которая повсеместно применяется для передачи большого количества трафика реального вида, является стандарт беатроеадных локальных сетей ЕЕЕ 802.11. Одним иі самых пер-
Легков ICE.
Распространение сигналов в открытой среде (радиоэфире) сопровождается возникновением разного рода помех, источником которых служат сами распространяемые сигналы. Классический пример тежде помех - эффект многолучевой интерфераядии асналов, заключающийся в том, что в результате многократных отражений сигнала от естественных преград сдн*н и тот же сигнал может поподать в прием*** ра> литыми путями. Сигнал, им«ея разные подлине пути распространения, ослабляется неодинаково. Следовательно, в точке приема результирующий сигнал представляет собой суперпозицию |интерферени*яо) многих сигналов Тские сигналы будут н*иеть разные и смещенных относительно друг друга по времени амплитуда, что эквивалентно сложение сигналов с разными фазами (1).
Следствием многолучевой интерференции являете* искажение принимаемого сигнала. Многолучевая нитерферет*« присуща любому типу сигналов, но особаио негативно она схаэыеается для широкополое*»« сигналах. При использовании широкополосного сигнала в результате интерференции определенные чо-сто ты схладаваются оыфазно, что приводит к увелитченняо сигнала, а некоторые, наоборот, -противофаэно, вызывая ослабление сигнала на денной частоте
Говоря о многолучевой нитерференцни, возникающей при передаче сигналов, различают два крайних случая В первом случае мок-сималжая задержка между различными сигналами не превышает времени длительности одного символа и интерференция воэнкает в пределах одного передаваемого символа Во втором случае максимальная задержка между различными сигналоми больше длительности одною символа, и в результате интерференции схладаваются сигналы, представляющие разные символы, и во »икает меж символьная интерференция (Ілівг БугпЬоІ ІпіеЛегепсв, ІБІ) (2].
Нсыбапее отрицательно на искажение сигнала влтет межеимчвольная интерференция Поасолысу символ — это дискретное состояние сигнала, характеризующееся хіченнями частоты несущей, амплитуда и фазы, то для раз-лииых символов меняются амплитуда и фаза
тся стандарт оеслроводаых локальных сетей гссс аи/. i i. идним из самых перспективных направлений развития тахналогин Wi-Fi стали сети так называемого стандарта IEEE 802.1 ln. В статье рассмотрено возможность повышение канальной ассрости в сети данного спждарта за счет применения технологий MIMO.
сигнала, поэтому восстановить исходи»« сигнал крайне сложно
Многолучевость канала вызвана отражениями радиоволн диопо зона 1-3 &ц от различных препятствий. Харсктер канала существенно зависит от среды распространения В условиях горела, леса иги гор количество переот-раженных лучей существенно увеги-ивоется, по сравнению с открытым прострснством Таким образом, ДМВ канал характеризуется быстрыми частотно-селективными замираниями, для мюделироваия которых применяются различные распределяй* Релея, Райса или Накатами. Вместе с тем, в ДМВ диапазоне возможно использование широкополосных сигналов (ширина полосы пропускания от 0.3 до 50 МГц) при соотношении сигнал/шум (30 дБ).
Чтобы компенсировать эффект многолучевого распространения, применяются различные методы, в частности, чо статные эквалайзеры, однако при росте скорости передачи данных за счет увеличения символьной скорости при усложнении схемы кодирования эффективность использования эквалайзеров подает Для борьбы с быстрыми частотно-селективными зелнраниями наиболее эффектною относительно пропуасной способности канала используют ортогональное частотное разделение канонов с млутьтиплексирсеанем.
Ортогональное частотное разделение каналов с мультиплексированием
Ортогоналыюе частотное разделение каналов с ниутьтиплексированием [Orfiogond Frequency Division Multiplexing, OFDM) заключается в распределении потока передаваемых данных по множеству частотных подканалов Передача на всех этих подканалах ведется параллельно [3J.
f 1ри этом высокая скорость передачи достигается именно за счет одновременной передели данных по всем каналам«, а скорость передачи в отдельном подканале мюжет быть снижена
Поскольку в каждом из частотных подканалов скорость передои данных можно сделать не спняиком высокой, это создает предпосылки для зффектувного подавления межеимвольной
интерференчдии
При частотном разделении каналов необходимо, чтобы ширина отдельного канала было, с одной стороны, достаточно ужой для минимизации искажен*« сигнала в пределах отдельного канала, а с другой - достаточно широкой для обеспечения требуемой скорости передачи. Кроме того, для экономного использования всей полосы канала, разделяемого на подканалы, желательно кок можно более плотно расположить частотные псуцана/ы, но при этом избежать межканальной интерференции, чтобы обеспечить независимость каналов друг от друга. Частотные каналы, удовлетворянощие перечисленным требованиям, называются ор-тогона^ными Несущие сигналы всех частотных подканалов (функции, огисываюиде эти сигналы) ортогональны друг к другу
Важно, что, хотя сами чостотные подханю-лы могут частично перекрывать друг друга, ортогональность несущих сигналов гарантирует частотну*о независимость канюлов друг от друга, а следовательно, и отсутствие межхеналь-ной интерференции (рис 1).
Рассмотренный способ деления иирскопо лоаого канала на ортогональные частотные подсаюлы называется ортогональным частотным разделением с мультиплексированием (OFDM). Для его реапиза^и в передающих устройствах используется обратное быстрое преобразование Фурье (IFFT) [4], переводящее предварительно мультиплексированный на N
канюлов сигнал из временного представления в чостотное (рис. 2)
Одним из кломевых преимуществ метода OF DM является сочетание высокой осорости передачи с эффективным противостоянием многолучевому распространению Если говорить точнее, то само по себе технология OFDM не устрсм»ет многолучевого распространения, но создает предпосылки для устранения эффекта мвжеимво/ьиой интерференции. Неотъемлемой частыо технологии OFDM является защитный интервал (Guard Interval, Gl) - 1икпннеосое повторение окончания символа, присоединяемое в начале символа Защитный интервал является избыточной информацией и в этом смысле снижает полезную (информационную) схо-
T-Comm #6-2011
39
