Parte 1 de este tutorial cubre la historia de la norma IEEE 802,11, los objetivos de 802.11n, y la forma más alta velocidad de transmisión de datos se obtienen.
Wi-Fi de la mayor ventaja es que proporciona la movilidad y la cobertura. Pero primeras versiones de Wi-Fi no alcanzar velocidades de transmisión de datos a la par con el cable de red. Avances recientes en la investigación inalámbrica y tecnología de antena inteligente hecho posible que las redes Wi-Fi para eliminar este cuello de botella, proporcionando así el acceso a los usuarios con rango extendido y aumentado el rendimiento.
El IEEE 802.11n WLAN estándar fue creado para aplicar estas actualizaciones. Esta dividida en tres partes el artículo examinará su evolución anterior de 802,11 normas y discutir los principales aspectos de la capa PHY 802.11n.
WLAN normas de revisión
El IEEE 802,11 WLAN estándar fue definido en 1997 para interiores de comunicación entre los ordenadores y los dispositivos móviles en un radio de 150 metros. Se compone de capa física (PHY) y el acceso a medio-canal capa (MAC) especificaciones (IEEE 802.11 de 1999).
La denuncia 802,11-dispositivos utiliza el 2.4-GHz ISM banda para su funcionamiento. La capa PHY técnicas utilizadas en esta norma son salto de frecuencias de espectro (FHSS), de secuencia directa de espectro (DSSS) e infrarrojos (IR) de comunicación. La máxima velocidad de transmisión de datos que puede conseguirse utilizando estas técnicas es de 2 Mbps.
El MAC mecanismo utilizado es CSMA con evitación de colisiones (CSMA / CA). Esto se consigue mediante soporte físico y virtual de detección aérea técnicas de detección. Con la motivación para aumentar la velocidad de transmisión de datos WLAN en la misma frecuencia, una mejora de la especificación PHY fue de 802,11 normalizada como IEEE 802.11b.
En esta norma, la capa PHY usa DSSS y alcanza una máxima velocidad de transmisión de datos de 11 Mbps (IEEE 802.11b 1999). No hay ningún cambio significativo en el MAC, en comparación con los 802,11 norma básica. En 1999, otra especificación PHY para aumentar la velocidad de transmisión de datos del sistema también fue normalizado y se llama como IEEE 802.11a.
Desde la banda de 2,4 GHz es utilizada por los hornos microondas, Bluetooth y otros dispositivos, el estándar 802.11a utiliza 5 GHz para su funcionamiento. Este estándar también utiliza un espectralmente eficiente sistema de transmisión llamado ortogonales como multiplexación por división de frecuencia (OFDM).
La máxima velocidad de transmisión de datos obtenidos es de 54 Mbps con un aproximado de ancho de banda de 20 MHz (IEEE 802.11a 1999). En 2003, otra especificación PHY se llegó colectivamente a proporcionar la PHY características de 802.11b y 802.11a en el 2,4 GHz. Esto es normalizada como IEEE 802.11g.
Formación del grupo de 802.11n
A pesar de que la máxima tasa de PHY capa es de alrededor de 50 Mbps, el rendimiento neto obtenido sólo el 60 por ciento de ella en los interiores. Para aumentar el rendimiento neto en pie de igualdad con Ethernet, el grupo de tareas' n 'se formó en enero de 2004 y numerosas propuestas fueron examinadas para alcanzar este objetivo.
Las tres principales propuestas son WWiSE, TGnsync y del Comité de Empresa Europeo (WWISE 2005, TGnsync de 2005 y del Comité de Empresa Europeo de 2006). Todas las tres propuestas utilizar múltiples transmitir y recibir múltiples antenas llamado como multiple-input multiple-output (MIMO) la tecnología.
Esto permite transmitir múltiples flujos de datos independientes al mismo tiempo para incrementar la eficiencia espectral. Esto también se conoce como multiplexado espacial. Para contrarrestar los múltiples naturaleza del canal, codificación OFDM se utiliza junto con el MIMO tecnología.
Por lo tanto, el último sistema está categorizada como MIMO-OFDM sistema. Las tres propuestas mandato de la operación de 20 MHz y el apoyo a la operación de 40 MHz. También mandato a la interoperabilidad con el legado 802.11a / g de sistemas.
La máxima velocidad de transmisión de datos PHY que se puede lograr transmitir con cuatro antenas en 40 MHz es de unos 500 Mbps. Del lado de Mac, todas las propuestas de apoyo marco de agregación, reconocer bloque (BACK) y MAC cabecera de compresión.
En enero de 2006, la propuesta del Comité de Empresa Europeo se finalizó el proyecto como para el estándar 802.11n. Aparte de las características mencionadas, este apoya técnicas avanzadas opcionales para los modos de transporte. Ellos son adaptables beamforming, el espacio tiempo de codificación de bloque (STBC) y la paridad de baja densidad de codificación (LDPC) para aumentar la gama y comunicaciones fiables.
En este artículo, sólo la capa PHY parte del estándar 802.11n se analiza de forma detallada y todo el contenido se basa en el primer borrador de la norma.
El flujo de este tutorial es la siguiente. En primer lugar, vamos a discutir los objetivos de la norma 802.11n. En virtud de ello, las técnicas y los retos en el logro de ellos se informó. En la siguiente sección, los diferentes modos de 802.11n de funcionamiento de la red y el preámbulo estructuras que se utilizan en cada modalidad se describen.
Por último, un típico 802.11n transmisor y un receptor se describen.
Objetivos del estándar 802.11n
En esta sección se analizan brevemente los objetivos de la 802.11n sistema y los desafíos para el logro de ellos se discuten.
A. El logro de mayor velocidad de transmisión de datos
B. compatibilidad con versiones anteriores con el legado de dispositivos (IEEE 802.11b / g)
A. El logro de mayor velocidad de transmisión de datos
El principal objetivo del sistema es 802.11n para lograr una mayor velocidad de transmisión de datos en un canal de desvanecimiento multitrayecto. Una de las formas sugeridas en el 802.1ln estándar es el uso de MIMO-OFDM tecnología.
MIMO-OFDM sistema
El aumento de la demanda en la velocidad de transmisión de datos capacidades de los sistemas de acceso inalámbrico requiere un aumento de ancho de banda y tasa de señalización. A medida que el ancho de banda aumenta, la distorsión multipath o frecuencia selectiva desvanecimiento causado por el soporte físico se convierte en peor.
El canal multitrayecto provoca una dispersión de tiempo de transmisión de la señal resultante de la superposición de los distintos símbolos de transmisión en el receptor. Esto se conoce como interferencia intersymbol (ISI), que, si se deja sin indemnización, las causas elevadas tasas de error.
Una de las soluciones para el problema ISI es el uso de la técnica OFDM propuesto por JA C, Bingham 1990. En los sistemas OFDM:
Wi-Fi de la mayor ventaja es que proporciona la movilidad y la cobertura. Pero primeras versiones de Wi-Fi no alcanzar velocidades de transmisión de datos a la par con el cable de red. Avances recientes en la investigación inalámbrica y tecnología de antena inteligente hecho posible que las redes Wi-Fi para eliminar este cuello de botella, proporcionando así el acceso a los usuarios con rango extendido y aumentado el rendimiento.
El IEEE 802.11n WLAN estándar fue creado para aplicar estas actualizaciones. Esta dividida en tres partes el artículo examinará su evolución anterior de 802,11 normas y discutir los principales aspectos de la capa PHY 802.11n.
WLAN normas de revisión
El IEEE 802,11 WLAN estándar fue definido en 1997 para interiores de comunicación entre los ordenadores y los dispositivos móviles en un radio de 150 metros. Se compone de capa física (PHY) y el acceso a medio-canal capa (MAC) especificaciones (IEEE 802.11 de 1999).
La denuncia 802,11-dispositivos utiliza el 2.4-GHz ISM banda para su funcionamiento. La capa PHY técnicas utilizadas en esta norma son salto de frecuencias de espectro (FHSS), de secuencia directa de espectro (DSSS) e infrarrojos (IR) de comunicación. La máxima velocidad de transmisión de datos que puede conseguirse utilizando estas técnicas es de 2 Mbps.
El MAC mecanismo utilizado es CSMA con evitación de colisiones (CSMA / CA). Esto se consigue mediante soporte físico y virtual de detección aérea técnicas de detección. Con la motivación para aumentar la velocidad de transmisión de datos WLAN en la misma frecuencia, una mejora de la especificación PHY fue de 802,11 normalizada como IEEE 802.11b.
En esta norma, la capa PHY usa DSSS y alcanza una máxima velocidad de transmisión de datos de 11 Mbps (IEEE 802.11b 1999). No hay ningún cambio significativo en el MAC, en comparación con los 802,11 norma básica. En 1999, otra especificación PHY para aumentar la velocidad de transmisión de datos del sistema también fue normalizado y se llama como IEEE 802.11a.
Desde la banda de 2,4 GHz es utilizada por los hornos microondas, Bluetooth y otros dispositivos, el estándar 802.11a utiliza 5 GHz para su funcionamiento. Este estándar también utiliza un espectralmente eficiente sistema de transmisión llamado ortogonales como multiplexación por división de frecuencia (OFDM).
La máxima velocidad de transmisión de datos obtenidos es de 54 Mbps con un aproximado de ancho de banda de 20 MHz (IEEE 802.11a 1999). En 2003, otra especificación PHY se llegó colectivamente a proporcionar la PHY características de 802.11b y 802.11a en el 2,4 GHz. Esto es normalizada como IEEE 802.11g.
Formación del grupo de 802.11n
A pesar de que la máxima tasa de PHY capa es de alrededor de 50 Mbps, el rendimiento neto obtenido sólo el 60 por ciento de ella en los interiores. Para aumentar el rendimiento neto en pie de igualdad con Ethernet, el grupo de tareas' n 'se formó en enero de 2004 y numerosas propuestas fueron examinadas para alcanzar este objetivo.
Las tres principales propuestas son WWiSE, TGnsync y del Comité de Empresa Europeo (WWISE 2005, TGnsync de 2005 y del Comité de Empresa Europeo de 2006). Todas las tres propuestas utilizar múltiples transmitir y recibir múltiples antenas llamado como multiple-input multiple-output (MIMO) la tecnología.
Esto permite transmitir múltiples flujos de datos independientes al mismo tiempo para incrementar la eficiencia espectral. Esto también se conoce como multiplexado espacial. Para contrarrestar los múltiples naturaleza del canal, codificación OFDM se utiliza junto con el MIMO tecnología.
Por lo tanto, el último sistema está categorizada como MIMO-OFDM sistema. Las tres propuestas mandato de la operación de 20 MHz y el apoyo a la operación de 40 MHz. También mandato a la interoperabilidad con el legado 802.11a / g de sistemas.
La máxima velocidad de transmisión de datos PHY que se puede lograr transmitir con cuatro antenas en 40 MHz es de unos 500 Mbps. Del lado de Mac, todas las propuestas de apoyo marco de agregación, reconocer bloque (BACK) y MAC cabecera de compresión.
En enero de 2006, la propuesta del Comité de Empresa Europeo se finalizó el proyecto como para el estándar 802.11n. Aparte de las características mencionadas, este apoya técnicas avanzadas opcionales para los modos de transporte. Ellos son adaptables beamforming, el espacio tiempo de codificación de bloque (STBC) y la paridad de baja densidad de codificación (LDPC) para aumentar la gama y comunicaciones fiables.
En este artículo, sólo la capa PHY parte del estándar 802.11n se analiza de forma detallada y todo el contenido se basa en el primer borrador de la norma.
El flujo de este tutorial es la siguiente. En primer lugar, vamos a discutir los objetivos de la norma 802.11n. En virtud de ello, las técnicas y los retos en el logro de ellos se informó. En la siguiente sección, los diferentes modos de 802.11n de funcionamiento de la red y el preámbulo estructuras que se utilizan en cada modalidad se describen.
Por último, un típico 802.11n transmisor y un receptor se describen.
Objetivos del estándar 802.11n
En esta sección se analizan brevemente los objetivos de la 802.11n sistema y los desafíos para el logro de ellos se discuten.
A. El logro de mayor velocidad de transmisión de datos
B. compatibilidad con versiones anteriores con el legado de dispositivos (IEEE 802.11b / g)
A. El logro de mayor velocidad de transmisión de datos
El principal objetivo del sistema es 802.11n para lograr una mayor velocidad de transmisión de datos en un canal de desvanecimiento multitrayecto. Una de las formas sugeridas en el 802.1ln estándar es el uso de MIMO-OFDM tecnología.
MIMO-OFDM sistema
El aumento de la demanda en la velocidad de transmisión de datos capacidades de los sistemas de acceso inalámbrico requiere un aumento de ancho de banda y tasa de señalización. A medida que el ancho de banda aumenta, la distorsión multipath o frecuencia selectiva desvanecimiento causado por el soporte físico se convierte en peor.
El canal multitrayecto provoca una dispersión de tiempo de transmisión de la señal resultante de la superposición de los distintos símbolos de transmisión en el receptor. Esto se conoce como interferencia intersymbol (ISI), que, si se deja sin indemnización, las causas elevadas tasas de error.
Una de las soluciones para el problema ISI es el uso de la técnica OFDM propuesto por JA C, Bingham 1990. En los sistemas OFDM:
- La alta tasa de transmitir la señal se divide en muchos sub menor tasa de arroyos y cada sub arroyo es modulada por los transportistas ortogonales.
- Entonces todos se añaden a obtener una serie de flujo y de transmisión.
- Debido a esta división, el ancho de banda ocupado por cada sub flujo será menor en comparación con el total de ancho de banda y esto convierte la frecuencia de desvanecimiento selectivo canal a canal plana desvanecimiento. Por lo tanto, un escenario libre ISI se obtiene.
- Por otra parte, la señal de duración igual a retrasar la propagación del canal se ha tomado de la última parte de la señal modulada y se adjuntará a frente a la señal modulada. A esto se le llama prefijo cíclico (CP). Por lo tanto, la ISI entre los símbolos OFDM puede ser totalmente eliminado mediante el uso de un prefijo cíclico. Prefijo cíclico también ayuda a mantener la ortogonalidad entre los transportistas en el receptor en múltiples canales.
- Todo el sistema se puede realizar utilizando un rápido Inversa transformada de Fourier (IFFT) en el bloque transmisor rápido y transformadas de Fourier (FFT) en el receptor. En el receptor, FFT reduce el impulso de canales múltiples en una respuesta multiplicativo constante con la señal a transmitir un tono por tono. Así que cada tono puede ser igualado con independencia y la complejidad del ecualizador se elimina.
Un típico OFDM transmisor y receptor OFDM se muestra en la Figura 1 y en la Figura 2. OFDM ha sido aprobado como el sistema de modulación en 802.11a y 802.11g sistemas para lograr la tasa máxima de 54 Mbps.
Figura 1: Típico transmisor OFDM.
Figura 2: Típica OFDM receptor.Para aumentar la velocidad de transmisión de datos más en el canal multitrayecto, la tecnología MIMO se utiliza junto con OFDM. Esto se conoce como MIMO-OFDM y la tecnología se utiliza en sistema de 802.11n. Múltiples independiente arroyos se transmiten simultáneamente a aumentar la velocidad de transmisión de datos. Un típico sistema MIMO se muestra la Figura 3.
Figura 3: Esquema de un sistema MIMO.En un MIMO-OFDM transmisor, es un vector de transmisión en cada tono con múltiples antenas transmiten. En el receptor, la señal en cada antena RX tendrá señal de transmitir todas las señales procedentes de diferentes canales.
Después de FFT, el canal de frecuencia de respuesta será una matriz en cada tono. El vector de recibir en cada tono de vectores será la matriz multiplicada por el vector transmitir. Luego espacial detección se realiza a recibir el vector de cada tono a igualar para el canal y separar las señales de transmitir.
Multipath sigue siendo una ventaja para un MIMO-OFDM desde el sistema de selectividad de frecuencia causado por múltiples mejora el rango de distribución del canal de frecuencia a través de matrices de tonos, con lo que aumenta la capacidad. Un típico MIMO-OFDM transmisor y el receptor se muestran en las figuras 4 y 5, respectivamente.
Figura 4: MIMO-OFDM transmisor.
Figura 5: MIMO-OFDM receptor.Desafíos:
En última instancia, el aumento en el número de antenas en el transmisor y el receptor a un gran número de cuestiones relativas a la aplicación del sistema. En el sistema de aplicación lado, el uso de MIMO-OFDM en la tecnología 802.11n sistema requiere múltiples de radio frecuencia (RF) y de banda base (BB) cadenas.
Debe haber al menos el mismo número de cadenas de datos independientes como vapores en el transmisor y al receptor. La introducción del paralelismo en los flujos de datos para aumentar la velocidad de transmisión de datos requiere bloques paralelos en cada BB y de RF para cada arroyo para ser procesada.
Esta complejidad, a su vez, aumenta el consumo de energía y materia. Esto se debe a que el receptor inicial de tareas como la estimación de recibir el poder para hacerse con el control automático (AGC), comienzo de paquete (SOP) de detección, tiempo compensado gruesa, tosca offset de frecuencia, tiempo y multa compensación depende de la estructura del preámbulo.
Esto se debe a que el receptor inicial de tareas como la estimación de recibir el poder para hacerse con el control automático (AGC), comienzo de paquete (SOP) de detección, tiempo compensado gruesa, tosca offset de frecuencia, tiempo y multa compensación depende de la estructura del preámbulo.
La otra cuestión en la aplicación MIMO-OFDM sistemas espaciales es el algoritmo de detección que se utilizarán en el receptor. La recibir la señal en cada una antena de RX es una superposición de señales procedentes de todas las antenas de transmitir. Para separar en el receptor, un detector espacial se emplea.
La detección espacial se hace en subcarriers y la complejidad aumenta a medida que el número de subcarrier aumento. Existen diferentes tipos de detectores espaciales con diferentes complejidad computacional y rendimiento. Existe un compromiso entre la complejidad de la técnica de detección y su rendimiento.
Sobre el Autor:
Sathish Viswanathan está trabajando para una MNC en la zona de HSUPA y HSDPA (NodeB L1). Completó su maestría en comunicación inalámbrica con una especialización en la capa PHY de WLAN a AU-KBC centro de la investigación, India. Allí, trabajó en el tiempo y la frecuencia de sincronización aspectos de WLAN y sistemas MIMO-OFDM.
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