Перелік умовних скорочень 3ghf (3 Generation Huge Frequency) широкосмугові короткохвильові радіостанції 3 покоління
 Скачать 1.38 Mb.
|
IEEE® 802.11a WLAN Physical LayerЦя модель показує смуги модель кінця в кінець фізичного рівня бездротової локальної мережі (WLAN) за стандартом IEEE ® 802.11a. Модель підтримує всі обов'язкові і необов'язкові швидкісті передачі даних: 6, 9, 12, 18, 24, 36, 48 і 54 Мбіт / с. Модель також ілюструє адаптивну модуляцію і кодування над диспергирующей багатопроменевого завмирання каналу, в результаті чого моделювання змінюється швидкість передачі даних динамічно. Зверніть увагу, що модель використовує штучно високий рівень завмирання каналу, щоб зробити зміни швидкості передачі даних швидше і тим самим зробити візуалізацію більш анімованою і повчальною. 2.1. Структура прикладу Модель містить компоненти, що моделюють основні функції стандарту WLAN 802.11a. Верхній ряд блоків містить компоненти передавача, а нижня рядок містить компоненти приймача. Система зв'язку в даному прикладі виконує наступні задачі: 1. Генерація випадкових даних на швидкості, яка змінюється в процесі моделювання. Різній швидкості передачі даних здійснюється періодично дозволяючи блок джерела протягом часу, який залежить від бажаної швидкості передачі даних.  Мал.8. Модель IEEE 802.11a WLAN PHY. 2. Кодування, перемеженіє і модуляцію з використанням одного з декількох схем, визначених у стандарті. Щоб дослідити ці операції, виберіть блок модулятор банку та оберіть подивіться під маскою з меню Правка вікна. Потім виберіть будь-який з модулятора блоків у підсистемі і виберіть подивитися під маскою з меню Правка вікна. Зокрема, кожен модулятор блок в банку виконує такі завдання:
Крім того, в прикладі не моделюються аспекти стандарту IEEE 802.11a:
2.2. Основні параметри фізичного рівня стандарту 802.11a Стандарт 802.11a розроблений американським інститутом IEEE та специфікує фізичний рівень (PHY) передачі даних в локальних обчислювальних мережах нового покоління, що працюють в частотному діапазоні 5 ГГц і забезпечують швидкість передачі даних до 54 Мбіт / с. Основні параметри стандарту 802.11a наведені в табл. 4 і будуть пояснені нижче. Табл. 4. Основні параметри стандарту 802.11a.  2.3. Структура фрейму. Стандартом 802.11a наказаний пакетний (фреймової) режим передачі даних. На Мал.9. показаний один фрейм. Видно, що він складається з трьох основних частин (субфреймів): преамбули ("PREAMBLE"), поля "SIGNAL" і переданих даних ("DATA"). Частотна структура OFDM-фрейма наведена на Мал. 10, а тимчасова структура преамбули та поля "SIGNAL" показана на Мал. 11.  Мал. 9. Структура фрейма фізичного рівня стандарту 802.11a.  Мал. 10. Частотна структура фрейма OFDM-системи стандарту 802.11a.  Мал.11. Тимчасова структура преамбули і заголовка кадру. Таким чином, кожен фрейм починається з преамбули (субфрейм"PREAMBLE"). Тривалість преамбули становить 16 мкс. Вона складається з 10 коротких тренуючих OFDM-символів тривалістю 0.8 мкс кожен і з 2 довгих тренирующих OFDM-символів тривалістю 4.0 мкс кожен (див. Мал. 9). Короткі навчальні символи необхідні для детектування (визначення наявності) сигналу, синхронізації і грубої оцінки зсуву частоти між приймачем і передавачем. Навчальна послідовність, що складається з двох довгих однакових навчальних символів Т 1, Т 2 і подвоєного захисного інтервалу G12, призначена для точного оцінювання частоти і частотної характеристики просторового каналу зв'язку. Для передачі преамбули використовується BPSK-модуляція з темпом 1/2. За стандартом 802.11a розстройка частоти між приймачем і передавачем (після точного підстроювання частоти) не повинна перевищувати 2 × 10 -5 (0,002%) від несучої частоти, тобто в даному випадку (діапазон 5 ГГц) розстройка частоти між приймачем і передавачем повинна бути менше 100 кГц. Таким чином, при максимально можливій розстройке, фаза може збиватися на π за час 5 мкс. За цей час може бути переданий тільки один символ.Після преамбули передається субфрейм "SIGNAL", який являє собою один OFDM-символ тривалістю 4 мкс і показаний на Мал.10. Структура цього субфрейма показана на Мал.12. Заголовок складається з 24 біт. Перші 4 біта (R1 - R4) з поля "RATE" застосовуються для повідомлення про використаний темпі для передачі данних (див. табл.5). 5-ий біт зарезервований на майбутнє. Наступні 12 біт (поле"LENGTH") застосовуються для повідомлення про тривалість даних, які будуть передано у цьому фреймі. 18-ий біт - біт парності. Нарешті, останні 6 біт (поле"SIGNAL TAIL") - це нульові біти, необхідні для приведення регістрів декодерах в нульовий стан. Для передачі субфрейма "SIGNAL" використовується BPSK-модуляція з темпом 1/2.  Мал.12. Структура заголовка кадру.  Табл.5. Значення перших чотирьох біт заголовка кадру. Після субфрейма "SIGNAL" починається передача субфрейма даних (див. Мал.10). З Мал. 9 видно, що для передачі даних в системі використовуються 48 частотних підканалів (піднесучих ). Решта 4 підканала,звані пілотними піднесучемі використовуються насамперед для синхронізації і підстроювання фази в процесі передачі інформації. Пілотні поднесучі розподілені в часі і в частотному спектрі OFDM-сигналу, їх амплітуди і фази відомі в точці прийому, тому їх можна використовувати також для отримання відомостей про характеристики каналу передачі.Субфрейм даних, у свою чергу, складається з чотирьох полів (див. Мал. (9.)):SERVICE, PSDU, TAIL, Pad Bits. Всі біти цього субфрейма піддаються операції шифрування (scrambling) шляхом їх перестановки. Поле SERVICE складається з 16 біт. Перших 7 біт - це нульові біти, які використовуються для синхронізації дешіфровщіка (дескремблера) на приймальному кінці лінії з шіфровщікі (скремблером) на передавальному кінці лінії. Решта бітів (Також нульові) зарезервовані на майбутнє.Поле PSDU (інформаційне поле) містить безпосередньо передаючі дані. Його тривалість є змінною і може досягати 3 мсек.Наступне поле TAIL складається з 6 нульових біт, необхідних для приведення регістрів декодера в нульовий стан.Поле Pad Bits складається з доданих біт, число яких вибирається з умови, щоб довжина поля PSDU була кратна числу кодованих біт в OFDM-символів (N CBPS). Щоб забезпечити виконання такої вимоги довжина повідомлення повинна бути збільшена, щоб бути кратною числу біт переданих даних на OFDM символ (N DBPS). Для цього використовуються спеціальні додаткові нульові біти (так звані "набивкові" біти), об'єднані в поле PAD. Число біт в поля PAD можна розрахувати за формулами  де функція ceiling (x) повертає найближче ціле значення, яка дорівнює або перевищує x, LENGTH - довжина поля PSDU. 2.4. Математичний опис сигналів фрейма. Переданий OFDM-сигнал для довільного фрейма (пакета) фізичного рівня можна представити у вигляді  де Re {.} - реальна частина, fc - несуча частота, j - уявна одиниця, r (t) - вузькополосна комплексна обвідна. Вузькополосна огинаюча складається з окремих OFDM-символів, що входять в склад фрейма, і може бути записана як:  де затримки t SIGNAL = 16 мкс і t DATA = 20 мкс показують, що передача субфрейма "SIGNAL" субфрейма "DATA" починається через 16 мкс і 20 мкс, відповідно, початку передачі кадру. Всі три субфрейма ("PREAMBLE", "SIGNAL" і "DATA") формуються з поміццю зворотного перетворення Фур'є від набору відповідних коефіцієнтів C k (будуть визначені нижче) і можуть бути представлені у вигляді  У цій формулі Δ F позначає розніс сусідніх піднесуть, а N ST - повне число піднесучих . Результуючий сигнал має період рівний T FFT = 1 / Δ F. Тимчасова затримка T GUARD створює захисний інтервал, що використовується для придушення межсимвольной інтерференції,обумовленої дисперсією в просторовому каналі зв'язку. Тривалість захисного інтервалу для довгої тренирующей послідовності дорівнює 1.6 мкс (2 × T GI), а для даних - 0.8 мкс (T GI). В (3.15) - функція «вікна», що описує форму відповідного сигналу тривалості T. Ця тривалість може бути рівною одному або декільком періодам перетворення Фур'є (T w SUBFRAME T -FFT, що пояснюється Мал. 13.)  Мал.13. Ілюстрація OFDM-фрейма із захисним інтервалом і функція «вікна» дляодного (a) і двох (b) періодів перетворення Фур'є. Математичне представлення функції «вікна» має вигляд  Відповідний результуючий сигнал має період рівний 1 / (4Δ F). Розріджені частоти є ортогональними на меншому часовому інтервалі 0.8 мкс, а не на повному інтервалі 4.0 мкс.Амплітуди сигналів на піднесучих можна записати у вигляді 53-мірного вектора S (включаючи нульову амплітуду на нульовій частоті) з компонентами у вигляді  де (13/6) 0.5 - нормуючий множник. Тоді відповідний сигнал можна записати як  де w T-SHORT (t) - функція обвідної відповідного імпульсу. Для передачі довгих тренирующих OFDM-символів використовуються всі 52 піднесучі частоти .Амплітуди на піднесучих можна записати у вигляді 53-мірного вектора L (включаючи нульову амплітуду на нульовій частоті) з компонентами у вигляді:  Тоді відповідний довгий навчальний OFDM-сигнал має вигляд:  де  -функція обвідної імпульсу,  В результаті маємо, що огинає сигналу преамбули дорівнює  де затримка  показують, що передача довгих тренирующих OFDM-символів починається через 8 мкс, після початку передачі кадру. Спосіб застосування зворотного Фур'є-перетворення наступний. Використовується 64-точкове швидке Фур'є-перетворення, а число використовуваних в стандарті піднесучих одно 52. Тому 52 коефіцієнта C k доповнюються до 64 за допомогою 12 нульових коефіцієнтів.2.5. Формування фрейму фізичного рівня стандарту IEEE 802.11a. Процедура формування фрейму. Шифрування / дешифрування даних:
Процедура формування фрейму. Відповідно до стандарту IEEE 802.11а процес формування фрейму представляє собою послідовність кроків, короткий опис яких наведено нижче:
біт. Усередині кожної групи виконується процедура перестановки (interleaving) у відповідності з обраним темпом кодування;
центральною частотою і передача даних приймача. 2.6. Допустимі помилки в амплітуді при модуляції. Відносні среднеквадратические помилки, усереднені по всіх частотах,не повинні перевищувати таких величин: -5, -8, -10, -13, -16, -19, -22 і -25 дБ для швидкостей передачі даних 6, 9, 12, 18, 24, 36, 48 і 54 Мбіт / сек, відповідно. Необхідна ймовірність фреймових (пакетних) помилок і необхідна чутливість приймача.Імовірність фреймових (пакетних) помилок (packet error rate - PER) не повинна перевищувати 10% при довжині пакета 1000 біт і при рівні сигналу на вході антени -82, -81, -79, -77, -74, -70, -66 і -65 дБ щодо мВт, для швидкостей передачі даних 6, 9, 12,18, 24, 36, 48 і 54 Мбіт / сек, відповідно.Приймач повинен забезпечити максимальну ймовірність пакетних помилок не більше 10% при довжині пакета 1000 біт і при максимальній величині сигналу на вході антени -30 дБ щодо мВт для всіх швидкостей передачі даних. Висновки до розділу Імітаційна модель показує загальний низхідний канал IEEE 802.11a WLAN фізичного рівня (PHY), специфікації, що розроблена 3GPP. IEEE 802.11a WLAN є однією з технологій четвертого покоління (4G) систем зв'язку, затверджених Міжнародним союзом електрозв'язку (МСЕ), з очікуваними швидкостями передачі даних по низхідній лінії понад 1 Гбіт/с (для Release10 і далі). Використовуючи специфікації Release10, цей приклад підкреслює багатоантенну схему передачі, яка дозволяє такі високі швидкості передачі даних. Ключові компоненти виділені в прикладі включають:
Параметри, що впливають на завадостійкість радіотрактів в даній моделі наступні:
|