Rossiya Federatsiyasi transport vazirligi
Davlat ta'lim muassasasi
Oliy kasbiy ta'lim
Volga davlat suv transporti akademiyasi

Informatika, boshqaruv tizimlari va telekommunikatsiyalar kafedrasi

Mavzu bo'yicha muddatli ishlar:
"Spektr modulyatsiyasi. To'g'ridan-to'g'ri spektrning kengayishi

Bajarildi
r-312 guruh talabasi
Aminov A.R.

Tekshirildi
Preobrazhenskiy A.V.

N. Novgorod
2009 yil

  Spektr modulyatsiyasi.
Simsiz tarmoqlarning mavjudligi, ulanish nuqtalari infratuzilmasining rivojlanishi, o'rnatilgan simsiz echim (Intel Centrino) bilan mobil texnologiyalar paydo bo'lishi, oxirgi foydalanuvchilar (korporativ mijozlarni aytmaslik kerak) simsiz echimlarga ko'proq e'tibor berishni boshladilar. Bunday echimlar, birinchi navbatda, mobil va statsionar simsiz mahalliy tarmoqlarni o'rnatish vositasi va Internetga onlayn ulanish vositasi sifatida ko'rib chiqiladi. Biroq, tarmoq ma'muri bo'lmagan oxirgi foydalanuvchi, qoida tariqasida, tarmoq texnologiyalarini juda yaxshi bilmaydi, shuning uchun simsiz echimni sotib olishda, ayniqsa, bugungi kunda taqdim etilayotgan mahsulotlarning xilma-xilligini hisobga olganda, tanlov qilish qiyin bo'ladi.
Simsiz texnologiyalarning jadal rivojlanishi foydalanuvchilar bitta standartga o'rganishga vaqt topolmay, yanada yuqori tezlikni taklif qilib, boshqasiga o'tishga majbur bo'lishlariga olib keldi. Bu, albatta, IEEE 802.11 deb nomlanuvchi simsiz aloqa protokollari oilasiga tegishli bo'lib, unda quyidagi protokollar mavjud: 802.11, 802.11b, 802.11b +, 802.11a, 802.11g. Yaqinda ular 802.11g protokolini uzaytirish haqida gapira boshlashdi.
Simsiz tarmoqlarning har xil turlari diapazonda va qo'llab-quvvatlanadigan ulanish tezligida va ma'lumotlarni kodlash texnologiyasida bir-biridan farq qiladi. Shunday qilib, IEEE 802.11b standarti maksimal ulanish tezligini 11 Mbit / s, IEEE 802.11b + standarti - 22 Mbit / s, IEEE 802.11g va 802.11a standartlari - 54 Mbit / s.
802.11a ning kelajagi juda noaniq. Albatta, Rossiya va Evropada ushbu standart keng tarqalmaydi va hozirda ishlatiladigan AQShda, yaqin kelajakda muqobil standartlarga o'tish bo'ladi. Ammo yangi 802.11g standarti butun dunyoda tan olinishi uchun katta imkoniyatlarga ega. Yangi 802.11g standartining yana bir afzalligi shundaki, u 802.11b va 802.11b + standartlariga to'liq mos keladi, ya'ni 802.11g standartini qo'llab-quvvatlaydigan har qanday qurilma (past ulanish tezligida ham) va 802.11b / b + tarmoqlarda ishlaydi. , va 802.11b / b + standartini qo'llab-quvvatlaydigan qurilma 802.11g tarmoqlarida ishlaydi, lekin ulanish tezligi pastroq bo'lsa ham.
802.11g va 802.11b / b + standartlarining muvofiqligi, birinchidan, ular bir xil chastota diapazonidan foydalanishni taxmin qilishlari, ikkinchidan, 802.11b / b + protokollarida ko'zda tutilgan barcha rejimlar 802.11 standartida ham amalga oshirilganligi bilan bog'liq. g Shuning uchun 802.11b / b + standart 802.11g standartining pastki qismi sifatida ko'rib chiqilishi mumkin.
802.11 Jismoniy qatlam
802.11b / g oilasining protokollarini qayta ko'rib chiqishni 802.11 protokoli bilan boshlash tavsiya etiladi, ammo u endi o'zining toza shaklida topilmasa ham, ayni paytda boshqa barcha protokollarning avlodidir. 802.11 standarti, ushbu oilaning boshqa barcha standartlari singari, 2400 dan 2483,5 MGts gacha bo'lgan chastota diapazonidan foydalanishni nazarda tutadi, ya'ni kengligi 83,5 MGts chastotalar diapazoni, quyida ko'rsatilgandek, bir nechta chastota pastki kanallariga bo'linadi.
Spektr texnologiyasi
Barcha 802.11 oilaviy simsiz protokollar Spread Spectrum (SS) texnologiyasiga asoslangan. Ushbu texnologiya dastlab tor tarmoqli (spektral kengligi jihatidan) foydali ma'lumot uzatish paytida uning spektri asl signal spektridan ancha kengroq bo'lgan tarzda o'zgartirilishini anglatadi. Ya'ni, signal spektri chastota diapazoniga nisbatan "bulg'angan" ko'rinadi. Signal spektrining kengayishi bilan birga, signalning spektral energiya zichligi qayta taqsimlanadi - signal energiyasi spektrga nisbatan ham "qoralangan". Natijada, o'zgartirilgan signalning maksimal kuchi asl signalning kuchidan ancha past bo'ladi. Bundan tashqari, foydali ma'lumot uzatish darajasi tabiiy shovqin darajasi bilan taqqoslanishi mumkin. Natijada, signal, ma'lum ma'noda, "ko'rinmas" bo'ladi - shunchaki tabiiy shovqin darajasida yo'qoladi.
Aslida, signalning spektral energiya zichligini o'zgartirishda spektrni kengaytirish g'oyasi yotadi. Haqiqat shundaki, agar biz ma'lumotlarni uzatish muammosiga an'anaviy tarzda murojaat qilsak, ya'ni har bir radiostansiyaning o'z efir diapazoni mavjud bo'lgan efirda bo'lgani kabi, biz muqarrar muomala bilan bo'lishish uchun mo'ljallangan cheklangan radio diapazonida duch kelamiz. "Fit" barcha xohlovchilarga. Shu sababli, foydalanuvchilar bir xil chastota diapazonida birga yashashi va bir-biriga xalaqit bermaydigan ma'lumotlarni uzatish usulini topish kerak. Aynan shu muammoni spektrni kengaytirish texnologiyasi hal qiladi.
Spektrning foydalari
-   Yuqori shovqin immuniteti.   Cheklangan interfaol spektral zichlik bilan signal-to-shovqin nisbati G p \u003d P w / P marta ko'payadi, bu erda P asl signalning tasmasi, P w - spektrning kengayishidan keyin signal diapazoni va G p - spektrning kengayish koeffitsienti. Agar shovqin spektri bir xil bo'lsa (oq shovqin), signal-shovqin nisbati yaxshilanmaydi.
-   Muloqotning maxfiyligi.   Spektr algoritmini bilmasdan xabarni o'qib bo'lmaydi.
-   Bir vaqtning o'zida ko'plab xabarlarni yuborish qobiliyati   kod bo'linish multipleksatsiyasi tizimidagi bitta tashuvchi chastotasida ( CDMA   (English Code Division Multiple Access) - kod bo'linishi bilan bir nechta kirish.
Atrofni ajratishning ushbu usuli bilan trafik kanallari har bir foydalanuvchiga tarmoqli kengligi bo'ylab tarqaladigan alohida raqamli kodni tayinlash orqali yaratiladi. Vaqt ajratish yo'q, barcha abonentlar doimiy ravishda kanalning kengligidan foydalanadilar. Bitta kanalning chastota diapazoni juda keng, abonentlarning eshittirishlari bir-birlariga qarama-qarshi joylashtirilgan, ammo ularning kodlari har xil bo'lgani uchun ularni farqlash mumkin.
  Code Division Multiple Access texnologiyasi allaqachon ma'lum bo'lgan. SSSRda ushbu mavzuga bag'ishlangan birinchi asar 1935 yilda D.V. Ageev tomonidan nashr etilgan.)
-   Kam quvvatli signalni uzatish qobiliyati.   Signal davomiyligini oshirish orqali signal energiyasi yuqori darajada saqlanadi. Aloqaning energiya siri ta'minlanadi. Signal aniqlanmadi, lekin shovqin sifatida qabul qilinadi.
-   Yuqori vaqt o'lchamlari   (spektr qanchalik keng bo'lsa, signal old tomonga qarab tiklanadi). Signalning boshlanish momenti juda aniq belgilanadi, bu signalning harakatlanish vaqti bo'ylab masofani o'lchash tizimlari va transmitter va qabul qiluvchini sinxronlashtirish uchun muhimdir.
Eng ko'p tarqalgan usullar
-   To'g'ridan-to'g'ri tarqalish spektri   signalni modulyatsiya qiladigan ikkilik psevdo-tasodifiy ketma-ketlikdan (to'g'ridan-to'g'ri tartiblash) foydalanish. Spektrning kengligi SRP elementar belgisining minimal texnik imkoniyati bilan cheklangan. Spektr o'nlab megahertsgacha kengaymoqda.
-   Operator chastotasini pasaytirish   (chastotani sakrash).Odatda ishlatiladigan M-ar chastotali manipulyatsiyasi. M belgilari bir-biridan ajratib turilgan M chastotalarga to'g'ri keladiD f. Ushbu diapazonning f 0 chastotasi bir xabarning uzatilishi (tez sozlash) paytida yoki bir nechta belgi (sekin sozlash) vaqtiga teng bo'lgan oraliqda sozlash diapazonidagi xotira o'tkazish qobiliyatini bir necha marta o'zgartiradi. Chastotaning tebranishi tufayli signallarning muvofiqligini ta'minlash qiyin. Shuning uchun demodulyatsiya odatda nomuvofiqdir. Signallarning ortogonalligini ta'minlash uchun chastotalar orasidagi masofa shartni qondirishi kerakD f \u003d m / T s, m butun son. Spektr bir necha gigagertsgacha kengayishi mumkin: spektrning kengayish koeffitsienti to'g'ridan-to'g'ri kengayish bilan solishtirganda yuqori.
To'g'ridan-to'g'ri tarqalish spektri
Potentsial kodlashda ma'lumot bitlari - mantiqiy nollar va boshqalar - to'rtburchaklar kuchlanish pulslari bilan uzatiladi. T davomiyligining to'rtburchaklar pulsi kengligi pulsning davomiyligiga teskari proportsional bo'lgan spektrga ega. Shuning uchun, ma'lumotlarning bit muddati qancha qisqa bo'lsa, bunday signalning spektri shuncha katta bo'ladi.
DSSS texnologiyasida dastlab tor tarmoqli signalning spektrini qasddan kengaytirish uchun, har bir uzatiladigan ma'lumot bitiga "chiplar" deb ataladigan qator tom ma'noda kiritilgan (mantiqiy 0 yoki 1). Agar ma'lumot bitlari - mantiqiy nollar yoki nollar - ma'lumotni potentsial kodlashda to'rtburchaklar pulslarning ketma-ketligi sifatida namoyish etilishi mumkin bo'lsa, unda har bir alohida chip ham to'rtburchaklar pulsdir, ammo uning davomiyligi ma'lumot bitining davomiyligidan bir necha baravar kam. Chipslarning ketma-ketligi to'rtburchaklar pulslarning ketma-ketligi, ya'ni nollar va nollar, ammo bu nollar va ular ma'lumot emas. Bitta chipning davomiyligi ma'lumot bitining davomiyligidan n marta kam bo'lganligi sababli, o'zgartirilgan signal spektrining kengligi asl signal spektrining kengligidan n marta ko'p bo'ladi. Bunday holda, uzatilgan signalning amplitudasi n marta kamayadi.
Axborot to'plamlariga o'rnatilgan chiplar shovqinga o'xshash kodlar (PN-ketliklar) deb nomlanadi, bu esa hosil bo'lgan signal shovqinga aylanib, tabiiy shovqinni ajratish qiyinligini ta'kidlaydi.
Signalning spektrini qanday kengaytirish va uni tabiiy shovqindan ajratib bo'lmaydigan qilish qanday tushunarli. Buning uchun, qoida tariqasida, o'zboshimchalik bilan (tasodifiy) chiplar ketma-ketligidan foydalanishingiz mumkin. Biroq, savol tug'iladi: bunday signalni qanday qabul qilish kerak? Darhaqiqat, agar u shovqinga o'xshash bo'lsa, unda foydali ma'lumot signalini undan ajratib olish unchalik oson emas. Ehtimol, shunday bo'lib chiqadi, ammo buning uchun chiplar ketma-ketligini mos ravishda tanlash kerak. Signalning spektrini kengaytirish uchun ishlatiladigan chip ketma-ketligi muayyan avtokorrelyatsiya talablariga javob berishi kerak. Matematikada avtokorrelyatsiya atamasi vaqtning turli nuqtalarida funktsiyaning o'ziga o'xshashligi darajasini anglatadi. Agar siz avtokorrelyatsiya funktsiyasi faqat bir lahzada eng yuqori cho'qqiga ega bo'lgan chiplar ketma-ketligini tanlasangiz, shovqin darajasida bunday ma'lumot signalini ajratish mumkin. Buning uchun qabul qilgichda qabul qilingan signal bir xil chiplar ketma-ketligiga ko'paytiriladi, ya'ni signalning avtokorrelyatsiya funktsiyasi hisoblanadi. Natijada, signal yana tor tarmoqqa aylanadi, shuning uchun u tor chastota diapazonida filtrlanadi va original keng polosali signalning tasmasiga tushadigan har qanday shovqin chiplar ketma-ketligi bilan ko'paytirilgandan so'ng, aksincha, keng tarmoqli bo'ladi va filtrlar bilan kesiladi va shovqinning faqat bir qismi tor ma'lumot tasmasiga tushadi. Quvvat qabul qilgichning kirishiga ta'sir qiladigan shovqindan ancha past.
Xotiraning o'tkazish qobiliyati uchun asosiy talablar
- 1 va 0 belgilarining paydo bo'lishini oldindan aytib bo'lmaydigan, buning natijasida signal spektri bir xil bo'lib qoladi va cheklangan uzunlikda SRP hosil bo'lish algoritmini aniqlash mumkin emas.
- kodni ajratish multipleksatsiyasi tizimlarini qurish uchun bir xil uzunlikdagi turli xil xotira tarmoqlarining kengligi.
- Avtokorrelatsiya (FAK) va o'zaro bog'liqlik (PVK), davriy va aperiodik funktsiyalar bilan tavsiflangan SRPning yaxshi korrelyatsion xususiyatlari.
Soxta tasodifiy ketma-ketlikning xususiyatlari (SRP)
PSPning xususiyatlari avtokorrelyatsiya (FAK) va o'zaro bog'liqlik (PVK), davriy va aperiodik funktsiyalardir. FAK va FVK solishtirilayotgan va teng bo'lmagan bitlarning sonidagi farqni ulardan birini siljishida hisoblash orqali hisoblanadi.
Davriy FAK va FVK
  va hokazo.................

Usul chastotani sakrash (FHSS - Frequency Hopp Spread Spectrum) keng chastota diapazonida tashuvchining doimiy o'zgarishiga asoslangan.

F1, ..., FN tashuvchisi chastotasi ma'lum vaqtdan keyin tasodifiy ravishda o'zgaradi, deyiladi kesish davri (chip) , soxta tasodifiy ketma-ketlikni yaratish uchun tanlangan algoritmga muvofiq. Modulyatsiya (FSK yoki PSK) har bir chastotada qo'llaniladi. Bitta chastotada uzatish muayyan vaqt davomida amalga oshiriladi, uning davomida ma'lumotlar (Ma'lumotlar) ma'lum bir qismi uzatiladi. Har bir uzatish davrining boshida qabul qiluvchini uzatuvchi bilan sinxronizatsiya qilish uchun sinxronizatsiya bitlari ishlatiladi, bu esa foydali uzatish tezligini kamaytiradi.

Tashuvchining o'zgarishi tezligiga qarab, spektrning kengayishining 2 usuli mavjud:

· Spektrning sekin kengayishi - bitta kesish davrida bir necha bit uzatiladi;

· Spektrning tez kengayishi - bir bit bir necha kesish davri davomida uzatiladi, ya'ni bir necha bor takrorlanadi.

Birinchi holda ma'lumotlarni uzatish davrikamroq chip o'tkazish davri, ikkinchisida - ko'proq.

Tez spektrni kengaytirish usuli turli xil chastotalarda bir xil bitning qiymatini takroriy takrorlash tufayli shovqin mavjud bo'lganda ma'lumotlarning ishonchli uzatilishini ta'minlaydi, ammo spektrning sekin kengayish usuliga qaraganda amalga oshirish ancha qiyin.

To'g'ridan-to'g'ri ketma-ket tarqalish

To'g'ridan-to'g'ri ketma-ket tarqaladigan spektr usuli (DSSS - Direct Sequence Spread Spectrum) quyidagicha.

Uzatilgan ma'lumotlarning har bir "bitta" biti ikkilik ketma-ketlik bilan almashtiriladi Nbiroz chaqirilgan kengaytirish ketma-ketligi , va "nol" bit kengaytma ketma-ketligining teskari qiymati bilan kodlangan. Bunday holda, soat tezligi ortadi Nmarta, shuning uchun signal spektri ham kengayib boradi Nmarta.

Simsiz uzatish (aloqa liniyasi) uchun ajratilgan chastota diapazonini bilib, siz ma'lumot uzatish tezligi va qiymatini tanlashingiz mumkin Nshunday qilib signal spektri butun diapazonni to'ldiradi.

FSSni DSSS kodlashning asosiy maqsadi shovqin immunitetini oshirishdir.

Chip tezligi- olingan kodning uzatish tezligi.

Kengaytirish koeffitsienti- bitlar soni Nkengayadigan ketma-ketlikda. Odatda N10 dan 100 gacha oralig'ida. Ko'proq N, uzatilgan signalning spektri qanchalik katta bo'lsa.

Tez tarqalish texnikasiga qaraganda DSSS shovqinlarga nisbatan kamroq immunitetga ega.

Kod bo'limiga bir nechta kirish

Spektrni kengaytirish usullari uyali tarmoqlarda, xususan, CDMA (Code Division Multiple Access) kirish usulini qo'llashda keng qo'llaniladi - kod bo'linishiga bir nechta kirish . CDMA-dan FHSS bilan birgalikda foydalanish mumkin, ammo DSSS bilan simsiz tarmoqlarda ko'proq.

Har bir tarmoq tuguni o'zining tarqalish ketma-ketligidan foydalanadi, bunda qabul qilinadigan tugun umumiy signaldan ma'lumotlarni olish uchun tanlanadi.

CDMA-ning afzalligi shundaki, ma'lumotlarning uzatilish xavfsizligi va maxfiyligi oshadi: uzatma tartibini bilmasdan signalni olish va ba'zan uning mavjudligini aniqlashning iloji yo'q.

WiFi texnologiyasi. WiMax texnologiyasi. Simsiz shaxsiy tarmoqlar. Bluetooth texnologiyasi. ZigBee Technology. Simsiz sensor tarmoqlari. Simsiz texnologiyalarni taqqoslash.

WiFi texnologiyasi

Simsiz LAN (WLAN) texnologiyasi IEEE 802.11 protokoli stakti bilan belgilanadi, unda fizik qatlamni va ikki qavat: MAC va LLC bilan ulanish qatlamini tavsiflanadi.

Jismoniy darajada bir-biridan farq qiluvchi bir necha xususiyatlar aniqlanadi:

Ishlatilgan chastota diapazoni;

Kodlash usuli;

Ma'lumotlarni uzatish tezligi.

WiFi deb nomlangan 802.11 simsiz LAN standartini qurish uchun imkoniyatlar.

IEEE 802.11 (1-variant):

· Uzatuvchi vosita - infraqizil nurlanish;

· Ko'zni uzatish;

Radiatsiyaning 3 ta varianti qo'llaniladi:

Omn yo'naltirilgan antenna;

Shiftdan ko'zgu;

Fokal yo'naltirilgan nurlanish (nuqta-nuqtaga).

IEEE 802.11 (2-variant):

Kodlash usuli - FHSS: kengligi 79 tagacha

1 MGts, har birining davomiyligi 400 ms (3.49-rasm);

· Signalning 2 ta holatida, uzatish moslamasining o'tkazish qobiliyati 1 Mbit / s ni, 4 - 2 Mbit / s ni tashkil qiladi.

IEEE 802.11 (3-variant):

· Uzatuvchi vosita - 2,4 Gigagertsli mikroto'lqinli diapazon;

Kodlash usuli - DSSS 11 bitli kod bilan uzatma qatori: 10110111000.

IEEE 802.11a:

1) chastota diapazoni - 5 gigagerts;

2) uzatish tezligi: 6, 9, 12, 18, 24, 36, 48, 54 Mbit / s;

3) kodlash usuli - OFDM.

Kamchiliklari:

· Juda qimmat uskunalar;

Ba'zi mamlakatlarda ushbu diapazondagi chastotalar litsenziyalanadi.

IEEE 802.11b:

1) chastota diapazoni - 2,4 gigagerts;

2) uzatish tezligi: 11 Mbit / s gacha;

3) kodlash usuli - modernizatsiya qilingan DSSS.

IEEE 802.11g:

1) chastota diapazoni - 2,4 gigagerts;

2) maksimal uzatish tezligi: 54 Mbit / s gacha;

3) kodlash usuli - OFDM.

2009 yil sentyabr oyida IEEE 802.11n standarti tasdiqlandi. Uning qo'llanilishi 802.11g standartiga ega qurilmalar bilan solishtirganda ma'lumotlar uzatish tezligini deyarli to'rt baravar oshiradi. Nazariy jihatdan, 802.11n ma'lumotlar uzatish tezligini 600 Mbit / s gacha oshirishga qodir. IEEE 802.11 simsiz tarmoqlarining diapazoni - 100 metrgacha.

WiMax texnologiyasi

Yuqori tarmoqli WiMax simsiz ulanish texnologiyasi IEEE 802.16 standartlari guruhi tomonidan joriy etilgan va dastlab mintaqaviy yoki shahar tarmoqlariga tegishli kengaytirilgan (50 kmgacha) simsiz tarmoqlarni qurish uchun mo'ljallangan edi.

IEEE 802.16 yoki IEEE 802.16-2001 (2001 yil dekabr), birinchi nuqta-ko'p nuqtali standart, 10 dan 66 gigagertsgacha bo'lgan spektrda ishlashga yo'naltirilgan va natijada uzatuvchi va qabul qiluvchini ko'zdan uzoqroq joyda bo'lishini talab qilgan. Bu, ayniqsa shaharda sezilarli kamchilik. Ta'riflangan xususiyatlarga ko'ra, 802.16 tarmog'i T-1 kanal tezligi (1554 Mbit / s) bilan 60 kishiga xizmat ko'rsatishi mumkin.

Keyinchalik, IEEE 802.16a, IEEE 802.16-2004 va IEEE 802.16e (mobil WiMax) standartlari paydo bo'ldi, unda transmitter va qabul qilgich o'rtasida to'g'ridan-to'g'ri ko'rish talablari olib tashlandi.

Ruxsat etilgan WiMax texnologiyalari standartlarining asosiy parametrlari.

Asosiy narsani ko'rib chiqing texnologiya farqlariWi-Fi-dan WiMax.

1. Kam harakatlanish.Dastlab, standart uzoq masofalarga statsionar simsiz aloqalar uchun ishlab chiqilgan va bino ichidagi foydalanuvchilarning harakatchanligini ta'minlagan. Faqatgina 2005 yilda IEEE 802.16e standarti mobil foydalanuvchilar uchun mo'ljallangan edi. Hozirda uyali (mobil) mijozlarni soatiga 300 km tezlikda qo'llab-quvvatlaydigan kirish tarmoqlari uchun 802.16f va 802.16h uchun yangi texnik xususiyatlar ishlab chiqilmoqda.

2. Yaxshiroq radio va uzatgichlardan foydalanishtarmoqni qurish uchun ko'proq xarajatlarni keltirib chiqaradi. 3. Uzoq masofalarma'lumotlarni uzatish bir qator o'ziga xos muammolarni hal qilishni talab qiladi: turli kuchlarning signallarini shakllantirish, bir nechta modulyatsiya sxemalaridan foydalanish, axborotni himoya qilish muammolari.

4. Ko'p sonli foydalanuvchilarbitta kamerada.

5. Yuqori o'tkazish qobiliyatifoydalanuvchiga taqdim etiladi.

6. Yuqori sifatli multimedia trafik xizmati.

Dastlab IEEE deb o'ylagan 802.11 – ethernet mobil hamkasbi, 802.16 - simsiz kabel televizion analog. Biroq, uyali foydalanuvchilarni qo'llab-quvvatlash uchun WiMax (IEEE 802.16e) texnologiyalarining rivojlanishi va rivojlanishi bu da'voni qarama-qarshi qilib qo'yadi.

Spektrni kengaytirish usullari

Dastlab, harbiy nazorat va aloqa tizimini rivojlantirishda spektrni kengaytirish usullari (PC yoki SS - Spread-Spectrum) ishlatilgan. Ikkinchi Jahon urushi paytida qasddan aralashuvga qarshi kurashish uchun radarlarda spektr kengayishidan foydalanilgan. So'nggi yillarda ushbu texnologiyaning rivojlanishi shovqin kanallari orqali tor tarmoqli signallarni uzatishda yuqori shovqin immunitetini ta'minlash uchun samarali radio aloqa tizimlarini yaratish istagi bilan izohlanadi.

Aloqa tizimi - bu quyidagi holatlarda kengaytirilgan spektrga ega tizim:

Etkazish uchun ishlatiladigan chastota diapazoni joriy ma'lumotlarni uzatish uchun zarur bo'lgan minimal darajadan ancha kengroqdir. Bunday holda, axborot signalining energiyasi past chastotali shovqin nisbati bo'yicha chastotani o'tkazish qobiliyatiga nisbatan kengayadi, natijada shovqinni kiritish orqali signalni aniqlash, tutish yoki uzatish qiyin bo'ladi. Umumiy signal kuchi katta bo'lishi mumkin bo'lsa-da, har qanday chastota diapazonidagi signal-shovqin nisbati juda kichik, bu esa spektr signalini radio aloqa orqali aniqlashni qiyinlashtiradi va stanografik usullar bilan yashiringan ma'lumot kontekstida, odam tomonidan ajratish qiyin.

Spektrning tarqalishi uzatilayotgan ma'lumotdan mustaqil bo'lgan tarqalish (yoki kod) deb nomlangan signal yordamida amalga oshiriladi. Barcha chastota diapazonida signal energiyasining mavjudligi tarqaladigan spektr signalini shovqinlarga chidamli qiladi va tarqalish spektri usuli bilan konteynerga kiritilgan ma'lumot uning yo'q qilinishiga yoki idishdan olinishiga chidamli. Aloqa tizimiga siqish va boshqa turdagi hujumlar spektrning ba'zi qismlaridan signal energiyasini yo'q qilishi mumkin, ammo ikkinchisi butun diapazon bo'yicha tarqatilganligi sababli, boshqa tarmoqlarda ma'lumotni tiklash uchun etarli ma'lumotlar mavjud. Natijada, agar siz, albatta, kod signalini ishlab chiqarishda foydalanilgan kalitni oshkor qilmasangiz, ruxsatsiz shaxslar tomonidan ma'lumotni olish ehtimoli sezilarli darajada kamayadi.

Dastlabki ma'lumotni tiklash (ya'ni "spektrni toraytirish") qabul qilingan signalni kod signalining sinxronlashtirilgan nusxasi bilan taqqoslash orqali amalga oshiriladi.

Radioaloqada spektrni kengaytirishning uchta asosiy usuli mavjud:

To'g'ridan-to'g'ri PSP (RSPP) dan foydalanish;

Chastotani otish yordamida;

Chiziqli chastotali modulyatsiya (LFM) yordamida siqishni ishlatish.

Spektr to'g'ridan-to'g'ri ketma-ketlik bilan kengaytirilganda, ma'lumot uzatish, belgilangan chegaralar ichida soxta tasodifiy qiymatlarni qabul qiladigan funktsiya tomonidan modulyatsiya qilinadi va vaqt doimiyiga ko'paytiriladi - elementar binolar (signal elementlari) tomonidan kuzatiladigan chastota (tezlik). Ushbu soxta tasodifiy signal barcha chastotalarda tarkibiy qismlarni o'z ichiga oladi, ular kengaytirilganda signal energiyasini keng diapazonga o'zgartiradi.

Chastotani sakrash yordamida spektrni tarqatish usulida transmitter bir zumda bitta tashuvchining chastotasini boshqasiga o'zgartiradi. Yashirin kalit bu chastotani o'zgartirishning soxta tasodifiy qonunidir.

LFM yordamida siqishni paytida signal chastotasi vaqt o'tishi bilan o'zgarib turadigan funktsiya tomonidan modulyatsiya qilinadi.

Shubhasiz, ushbu usullarning har qandayidan stganografik tizimlarni qurishda fazoviy sohada foydalanish mumkin.

RSPP usulini amalga oshirish variantlaridan birini ko'rib chiqing, ularning mualliflari Smit (J.R. Smit) va Komiski (V.O. Komiski). Modulyatsiya algoritmi quyidagicha: xabarning har bir biti ba'zi bir asosiy funktsiya bilan ifodalanadi, o'lchov bitning qiymatiga qarab ko'paytiriladi (1 yoki 0), +1 yoki -1:

(11.7)

Ushbu holatda olingan modulyatsiyalangan xabar konteyner tasviri bilan piksel bilan pikselga qo'shiladi, u o'lchamdagi kul rang rang sifatida ishlatiladi. Natijada, yozilgan rasm, bilan .

Mikroto'lqinlar diapazonida yuqori quvvatli radio signalni yuborish uchun sizga kuchaytirgich va qimmat diametrli qimmatbaho antenna kerak bo'ladi. Shovqinsiz kam quvvat signalini olish uchun sizga qimmatbaho katta antenna va kuchaytirgichli qimmat qabul qilgich kerak bo'ladi.

Bu odatiy "tor tarmoqli" radio signalidan foydalanganda, ma'lum bir chastotada, aniqrog'i, ushbu chastotani (chastota kanali) o'rab turgan radio spektrning tor diapazonida sodir bo'lganda. Rasm shuningdek, bir-biriga yaqin yoki yaqin chastotalarda uzatiladigan tor tarmoqli yuqori quvvatli signallarning o'zaro o'zaro aralashishi bilan murakkablashadi. Xususan, tor tarmoqli signal shunchaki bir xil chastotaga sozlangan etarli quvvat uzatuvchisi tomonidan (tasodifan yoki ataylab) chiqarib yuborilishi mumkin.

Bu oddiy radio signalining aralashuvidan, birinchi navbatda harbiy qo'llanmalar uchun, keng polosali signal texnologiyasi yoki shovqin o'xshash signal deb ataladigan radio uzatishning mutlaqo boshqacha printsipi (hayotning tarqalishi Spread Spectrum qisqartmasiga to'g'ri keladi). Ko'p yillik mudofaadan muvaffaqiyatli foydalanganidan so'ng, ushbu texnologiya fuqarolik qo'llanilishini ham topdi va aynan shu imkoniyat bu erda muhokama qilinadi.

Ushbu texnologiya o'ziga xos xususiyatlaridan tashqari (ichki shovqin immuniteti va hosil bo'lgan shovqinning past darajasi), ommaviy ishlab chiqarishda nisbatan arzon ekanligi aniqlandi. Daromadlilik, keng polosali texnologiyaning murakkabligi bir nechta mikroelektron komponentlarda ("chiplar") dasturlashtirilganligi va ommaviy ishlab chiqarishda mikroelektronikaning narxi juda kichik ekanligi bilan izohlanadi. Keng polosali qurilmalarning boshqa tarkibiy qismlariga kelsak - mikroto'lqinli elektronika, antennalar - ular odatdagi "tor tarmoqli" holatga qaraganda ancha arzon va sodda, chunki ishlatilgan radio signallarining juda past kuchi.

Spread Spectrum g'oyasi shundan iboratki, ma'lumotni uzatish uchun an'anaviy (tor chastotali kanalda) talab qilinadiganidan ko'ra kengroq chastota diapazoni ishlatiladi. Bunday keng chastota diapazonini ishlatish uchun ikkita tubdan farq qiladigan usullar ishlab chiqilgan - to'g'ridan-to'g'ri ketma-ketlik usuli (Direct Sequence Spread Spectrum - DSSS) va chastotani otish usuli (Frequency Hopp Spread Spectrum - FHSS). Ushbu ikkala usul ham 802.11 standarti (Radio-Ethernet) bilan qoplangan.

Simsiz aloqaning hozirgi holati IEEE 802.11 standarti bilan bog'liq. Standart elektr va elektron muhandislar instituti (IEEE) standartlashtirish qo'mitasining Lucent Technologies Vic Hayes boshchiligidagi standartlashtirish qo'mitasining mahalliy simsiz tarmoqlari bo'yicha ishchi guruhi tomonidan ishlab chiqilgan va takomillashtirilgan. . Guruhning yuzga yaqin, hal qiluvchi va ellikka yaqin, maslahat ovozi bilan a'zolari bor; ular deyarli barcha uskunalarni ishlab chiqaruvchilarni, shuningdek tadqiqot markazlari va universitetlarni anglatadi. Yiliga to'rt marta, guruh yalpi yig'ilishlarda to'planib, standartni yaxshilash bo'yicha qarorlar qabul qiladi.

Standart MAC qatlamlariga kirish protokolining bir turini va jismoniy (PHY) kanallar uchun uchta turli xil protokollarni belgilaydi.

MAC darajasida tarmoq arxitekturasining asosiy komponentlari va ushbu darajadagi xizmatlar ro'yxati aniqlanadi. Simsiz tarmoq arxitekturasining ikkita odatiy variantlari mavjud:

Stantsiyalar bir-biri bilan to'g'ridan-to'g'ri bog'lanishi mumkin bo'lgan mustaqil maxsus konfiguratsiya. Bunday tarmoqning maydoni va funktsionalligi cheklangan.

Stantsiyalar avtonom ishlaydigan yoki kabel tarmog'iga ulangan kirish joyi orqali ulanadigan infratuzilma konfiguratsiyasi. Standart stantsiyalar va kirish nuqtalari o'rtasida radio kanalining interfeysini belgilaydi. Kirish nuqtalari radio ko'prigi yoki kabel tarmog'i segmentlari yordamida bir-biriga ulanishi mumkin.

Carrier Sense Multiple Access to'qnashuvining oldini olish (CSMA / CA) deb nomlangan bitta uzatish vositasidan foydalanish uchun standart sobit protokol. Simsiz tugunlar uchun to'qnashuvlar ehtimoli barcha tugunlarga manzilni va kelgusi uzatish davomiyligi to'g'risida qisqa xabarni (yuborishga tayyor, RTS) oldindan yuborish orqali kamaytiriladi. Tugunlar uzatishni e'lon qilingan xabarning davomiyligiga teng vaqtga kechiktiradilar. Qabul qiluvchi stantsiya RTS-ga xabar (CTS) bilan javob beradi, bu orqali uzatish tugmasi vosita bo'sh yoki tugun qabul qilishga tayyorligini bilib oladi. Ma'lumotlar paketini olgandan so'ng, tugun xatosiz qabul qilinganligini tasdiqlashni (ACK) uzatadi. Agar ACK olinmasa, ma'lumotlar to'plami qayta yuboriladi.

Standartda ko'zda tutilgan spetsifikatsiya ma'lumotlarni boshqarish va manzil ma'lumotlari bilan jihozlangan paketlarga ajratishni belgilaydi. Taxminan 30 baytni o'z ichiga olgan ushbu ma'lumotdan so'ng 2048 baytgacha bo'lgan ma'lumot bloki keladi. Keyin ma'lumot blokining 4 baytlik CRC kodiga rioya qiling. Standart FHSS va DSSS kanali uchun 1500 yoki 2048 kabi jismoniy kanal uchun 400 baytli paketlardan foydalanishni tavsiya qiladi.

Standart 40-bitli kalit bilan RC4 algoritmiga muvofiq ma'lumotlarning xavfsizligini, jumladan autentifikatsiyani (tarmoq ichiga kiradigan tugunning ruxsat berilganligini tekshirish uchun) va ma'lumotlarni shifrlashni ta'minlaydi. Laptop kompyuterlar uchun standart energiya tejash rejimini ta'minlaydi: qurilmani uyqu rejimiga o'tkazish va uni uzatishni boshlaydigan tarmoq tugunlaridan ortiqcha signalni olish uchun qisqa vaqt ichida zarur holatdan chiqarish. Rouming rejimi ham ta'minlangan, bu mobil abonentga aloqani uzmasdan kirish nuqtalari o'rtasida harakatlanish imkonini beradi.

Spektrning kengayishi

Jismoniy darajada standart ikki turdagi radio kanallardan birini va infraqizil kanalning bir turini ishlatishga imkon beradi. Ikkala radiokanal ham spektrni tarqatish texnologiyasidan foydalanadi, bu esa uzatish tezligini ta'minlash uchun chastota diapazonida energiyani taqsimlash natijasida signal kuchining spektral zichligining o'rtacha qiymatini pasayishiga olib keladi. Ushbu texnologiya sizga shovqin darajasini kamaytirishga imkon beradi va qabulning shovqinli immunitetini oshiradi.

Birinchi turdagi radiokanal - bu chastota sakrash spektri (FHSS) radio PHY. 1 Mbit / s uzatish tezligi ta'minlanadi (ixtiyoriy 2 Mbit / s). 1 Mbit / s versiyada ikki darajali Gauss chastota modulyatsiyasi (2GFSK), 2 Mbit / s versiyada esa to'rt darajali (4GFSK) foydalaniladi. 1 Mbit / s tezlikda, signal chastotasi Gauss qonuniga binoan xabar chastotasi 1 mks davomiylikka o'zgaradi, nominaldan +170 kHz gacha va nominal qiymatga qaytadi. Nolni uzatish uchun signal chastotasi –170 kHz ga o'zgartiriladi. 2 Mbit / s tezlik uchun chastotaning og'ishining to'rtta darajasi mavjud (+225, +75, –75, –225 kHz), shuning uchun har bir elementar xabar (belgi) ikkita bitni o'z ichiga oladi. Ushbu modulyatsiya bilan signal spektrining kengligi, uzatish tezligidan qat'i nazar, 1 MGts ni tashkil qiladi. Bu uzatish uchun 1 MGts chastotada 2402 dan 2480 MGts gacha bo'lgan 79 ta chastota pozitsiyasidan foydalanish imkonini beradi. Spektrni kengaytirish uchun soxta tasodifiy qonunga ko'ra signal chastotasi kamida 400 msda bir marta o'zgaradi.

Ikkinchi turdagi radiokanal - bu Direct Sequence Spread Spectrum (DSSS) Radio PHY. Ushbu parametr 1 va 2 Mbit / s tezlikda uzatishni ta'minlaydi. 1 Mbit / s tezlikda uzatish tezligida ikkilik fazali o'tish tugmachasi - Ikkilik fazali o'tish tugmachasi (BPSK) ishlatiladi. Bit bit - 11100010010 shaklidagi 11 elementli Barker kodi, nol bit esa - teskari Barker kodidir. Barker kodining elementar belgilari ma'lumotlarga ega emas, bitlar darhol butun Barker kodi bilan uzatiladi - to'g'ridan-to'g'ri yoki teskari. Bu sizga shovqin immunitetini ta'minlaydigan signal shovqin xususiyatlarini berishga imkon beradi. Bunday signalning spektr kengligi 22 MGts ni tashkil qiladi. 2 Mbit / s tezlikda standart QPSK - kvadratlar fazasini o'zgartirish tugmachasini ta'minlaydi. Bunday holda xabar belgilarining davomiyligi haqida ikkita bit uzatiladi. Buning uchun sizga ikkita emas, balki to'rt xil signal kerak. Shuning uchun, asosiy tashuvchi salınım bilan birga, unga nisbatan 90 ° ga siljigan qo'shimcha faza ishlatiladi. Ushbu tebranishlarning har birining fazasi to'g'ridan-to'g'ri yoki teskari Barker ketma-ketligi bilan boshqariladi va ikkala tebranish ham qo'shiladi. Shunday qilib, ramzning davomiyligi uchun signal ikki bitni uzatishga imkon beradigan to'rt daraja erkinlikka ega. Bunday holda, ikkilik uzatish bilan bir xil chastota diapazonini saqlab turganda, uzatish tezligi ikki baravar ko'payadi. DSSS signalini uzatish uchun, 83,5 MGts umumiy chastota diapazonida standart tomonidan belgilangan 14 ta bir-biriga mos keladigan chastota diapazonlaridan biri ishlatiladi.

Infraqizil kanal (Infraqizil PHY) uchun standart puls holatidagi modulyatsiya bilan 1 Mbit / s (ixtiyoriy 2 Mbit / s) tezlikni ta'minlaydi. Ushbu turdagi kanal katta qiziqish uyg'otmaydi, chunki standart tomonidan taqdim etilgan uzatish oralig'i 20 m dan oshmaydi.

Spektrni kengaytirish uchun bir nechta turli xil texnologiyalar mavjud, ammo 802.11 protokolini yanada chuqurroq bilish uchun biz to'g'ridan-to'g'ri ketma-ketlik usuli bilan (Direct Sequence Spread Spectrum, DSSS) spektrni kengaytirish texnologiyasini batafsil bilishimiz kerak.

DSSS texnologiyasi

Potentsial kodlashda ma'lumot bitlari - mantiqiy nollar va boshqalar - to'rtburchaklar kuchlanish pulslari bilan uzatiladi. T davomiyligining to'rtburchaklar pulsi kengligi pulsning davomiyligiga teskari proportsional bo'lgan spektrga ega. Shuning uchun, ma'lumotlarning bit muddati qancha qisqa bo'lsa, bunday signalning spektri shuncha katta bo'ladi.

DSSS texnologiyasida dastlab tor tarmoqli signalning spektrini qasddan kengaytirish uchun, har bir uzatiladigan ma'lumot bitiga "chiplar" deb nomlangan qator tom ma'noda kiritilgan (mantiqiy 0 yoki 1). Agar ma'lumot bitlari - mantiqiy nollar yoki nollar - ma'lumotni potentsial kodlashda to'rtburchaklar pulslarning ketma-ketligi sifatida namoyish etilishi mumkin bo'lsa, unda har bir alohida chip ham to'rtburchaklar pulsdir, ammo uning davomiyligi ma'lumot bitining davomiyligidan bir necha baravar kam. Chipslarning ketma-ketligi to'rtburchaklar pulslarning ketma-ketligi, ya'ni nollar va nollar, ammo bu nollar va ular ma'lumot emas. Bitta chipning davomiyligi ma'lumot bitining davomiyligidan n marta kam bo'lganligi sababli, o'zgartirilgan signal spektrining kengligi asl signal spektrining kengligidan n marta ko'p bo'ladi. Bunday holda, uzatilgan signalning amplitudasi n marta kamayadi.

Axborot to'plamlariga o'rnatilgan chiplarning ketma-ketligi shovqin o'xshash kodlar deb nomlanadi (PN-ketma-ketliklar), natijada paydo bo'lgan signal shovqinga aylanadi va tabiiy shovqinni ajratish qiyin.

Signalning spektrini qanday kengaytirish va uni tabiiy shovqindan ajratib bo'lmaydigan qilish qanday tushunarli. Buning uchun, qoida tariqasida, o'zboshimchalik bilan (tasodifiy) chiplar ketma-ketligidan foydalanishingiz mumkin. Biroq, savol tug'iladi: bunday signalni qanday qabul qilish kerak? Darhaqiqat, agar u shovqinga o'xshash bo'lsa, unda foydali ma'lumot signalini undan ajratib olish unchalik oson emas. Ehtimol, shunday bo'lib chiqadi, ammo buning uchun chiplar ketma-ketligini mos ravishda tanlash kerak. Signalning spektrini kengaytirish uchun ishlatiladigan chip ketma-ketligi muayyan avtokorrelyatsiya talablariga javob berishi kerak. Matematikada avtokorrelyatsiya atamasi vaqtning turli nuqtalarida funktsiyaning o'ziga o'xshashligi darajasini anglatadi. Agar siz avtokorrelyatsiya funktsiyasi faqat bir lahzada eng yuqori cho'qqiga ega bo'lgan chiplar ketma-ketligini tanlasangiz, shovqin darajasida bunday ma'lumot signalini ajratish mumkin. Buning uchun qabul qilgichda qabul qilingan signal bir xil chiplar ketma-ketligiga ko'paytiriladi, ya'ni signalning avtokorrelyatsiya funktsiyasi hisoblanadi. Natijada, signal yana tor tarmoqqa aylanadi, shuning uchun u tor chastota diapazonida filtrlanadi va original keng polosali signalning tasmasiga tushadigan har qanday shovqin chiplar ketma-ketligi bilan ko'paytirilgandan so'ng, aksincha, keng tarmoqli bo'ladi va filtrlar bilan kesiladi va shovqinning faqat bir qismi tor ma'lumot tasmasiga tushadi. quvvat qabul qiluvchining kirishiga ta'sir qiladigan shovqindan ancha kichikdir (7.1-rasm).

Barker kodlari

Avtokorrelyatsiyaning belgilangan talablariga javob beradigan ko'plab chip ketma-ketliklar mavjud, ammo Barker deb nomlangan kodlar biz uchun juda qiziq, chunki ular 802.11 protokolida qo'llaniladi.

Barker kodlari ma'lum soxta tasodifiy ketma-ketliklar orasida shovqinlarga o'xshash xususiyatlarga ega va bu ularning keng qo'llanilishiga olib keldi.

802.11 oilasining protokollarida uzunligi 11 chip (11100010010) bo'lgan Barker kodidan foydalaniladi.

Signalni uzatish uchun mantiqiy birlik to'g'ridan-to'g'ri Barker ketma-ketligi, mantiqiy nol esa teskari ketma-ketlik orqali uzatiladi.

1 Mbit / s tezlik

802.11 standarti ikkita tezlikni ta'minlaydi: 1 va 2 Mbit / s. Fizik darajadagi ma'lumotlarni kodlash uchun 11-chipli Barker kodlari bilan DSSS usuli qo'llaniladi. 1 Mbit / s axborot tezligida, Barker ketma-ketligining alohida chiplarining ketma-ketlik tezligi 11 × 106 chip / s ni tashkil qiladi va ushbu signalning spektr kengligi 22 MGts ni tashkil qiladi. Chastota diapazonining kengligi 83,5 MGts ekanligini hisobga olsak, biz ushbu chastota diapazonida jami 3 ta bir-biriga mos kelmaydigan chastota kanallarini o'rnatishingiz mumkin. Shu bilan birga, barcha chastota diapazonini har biri 5 MGts oralig'ida joylashgan har birida 22 MGts chastotali 11 ta chastotali kanallarni ajratish odatiy holdir. Masalan, birinchi kanal 2400 dan 2423 MGts gacha bo'lgan chastota diapazonini egallaydi va 2412 MGts chastotasiga yo'naltirilgan. Ikkinchi kanal 2417 MGts chastotasiga, oxirgi 11 kanal esa 2462 MGts chastotasiga yo'naltirilgan. Shuni hisobga olgan holda, birinchi, oltinchi va 11-chi kanallar bir-biri bilan chambarchas bog'liq emas va bir-biriga nisbatan 3 megaherts chastotaga ega. Ushbu uchta kanal bir-biridan mustaqil ravishda ishlatilishi mumkin.

Diferensial Ikkilik Fazali Shift Kaliti (DBPSK) sinusoidal tashuvchi signalini modulyatsiya qilish uchun ishlatiladi (tashuvchi signalini to'ldirish uchun zarur bo'lgan jarayon). Bunday holda, ma'lumotlarning kodlanishi oldingi signal holatiga nisbatan sinusoidal signalning fazaviy siljishi tufayli sodir bo'ladi. Ikkilik fazali modulyatsiya fazaviy siljishning ikkita mumkin bo'lgan qiymatini beradi - 0 va π. Keyin mantiqiy nol fazali signalni uzatishi mumkin (fazaning o'zgarishi 0 ga teng) va bittasi - fazani π bilan o'zgartirgan signal.

2 Mbit / s tezlik

1 Mbit / s ma'lumot tezligi IEEE 802.11 (Basic Access Rate) standartida majburiydir, ammo ixtiyoriy tezligi 2 Mbit / s (Kengaytirilgan kirish tezligi) ham mumkin. Xuddi shu DSSS texnologiyasi 11-chipli Barker kodlari bilan ushbu tezlikda ma'lumotlarni uzatish uchun ishlatiladi, ammo tashuvchini to'lqinini modulyatsiya qilish uchun Differentsial Quadrature Phase Shiftey-dan foydalaniladi. Nisbatan kvadraturatsiyaning fazali modulyatsiyasi bilan, o'zgarishlar siljishi to'rt xil qiymatga ega bo'lishi mumkin: 0, π / 2, π va 3π / 2. To'rt xil signal holatidan foydalanib, bitta diskret holatda ikkita axborot biti (dibits) ketma-ketligini kodlash va shu bilan ma'lumot uzatish tezligini ikki baravar oshirish mumkin. Masalan, dibit 00 0 ning fazaviy siljishiga mos kelishi mumkin; Dibit 01 - phase / 2 ga teng fazali o'tish; Dibit 11 - fazali o'tish phase ga teng; dibit 10 fazali o'tish 3π / 2 ga teng.

802.11 protokolining fizik darajasini ko'rib chiqish yakunida shuni ta'kidlaymizki, axborot uzatish tezligi 2 Mbit / sek darajasida Barker ketma-ketligining alohida chiplari tezligi bir xil bo'lib qoladi, ya'ni 11 × 10 6 chip / s, shuning uchun uzatilayotgan signalning spektr kengligi o'zgarmaydi.

7.2 7.2 802.11b / b + protokolining fizik qatlami

1999 yil iyul oyida qabul qilingan IEEE 802.11b protokoli asosiy 802.11 protokolining o'ziga xos kengaytmasi bo'lib, 1 va 2 Mbit / s tezligiga qo'shimcha ravishda 5,5 va 11 Mbit / s tezlikni ta'minlaydi. 1 va 2 Mbit / s tezlikda ishlash uchun Barker kodlari yordamida spektrni kengaytirish texnologiyasi, 5.5 va 11 Mbit / s tezlikda esa qo'shimcha kodlar (CCK) ishlatiladi.

CCK ketma-ketligi

Qo'shimcha kodlar yoki CCK ketma-ketliklari noldan boshqa har qanday tsiklik siljish uchun avtokorrelyatsiya funktsiyalarining yig'indisi har doim nolga teng xususiyatga ega.

IEEE 802.11b standarti ko'plab murakkab elementlarda aniqlangan qo'shimcha 8-chipli ketma-ketliklar bilan shug'ullanadi.

O'quvchini ishlatilgan matematik apparatlarning murakkabligi bilan chalg'itmaslik uchun bu erda kichik bir siqilishni amalga oshirish kerak. Murakkab raqamlar matematikasi mutlaq mavhum narsa bilan bog'liq bo'lgan juda ko'p salbiy xotiralarni keltirib chiqarishi mumkin. Ammo bu holda, hamma narsa juda oddiy. Integratsiyalangan signal namoyishi - bu fazali modulyatsiyalangan signalni namoyish qilish uchun qulay bo'lgan matematik apparat.

Murakkab elementlar to'plamidan (1, –1, j, –j) foydalanib, sakkiz xil modulda, ammo fazoviy kompleks sonlarda farq qilish mumkin. Ya'ni 8-chipli CCK ketma-ketligining elementlari quyidagi sakkiz qiymatdan birini qabul qilishi mumkin: 1, -1, j, -j, 1 + j, 1 - j, –1 + j, –1 - j. Ilgari muhokama qilingan CCK ketma-ketliklari va Barker kodlari o'rtasidagi asosiy farq shundaki, unda mantiqiy nol yoki bitta kodni kodlash mumkin bo'lgan aniq belgilangan ketma-ketlik yo'q, balki butun ketma-ketliklar to'plami. 8 qirrali ketma-ketlikning har bir elementi faza qiymatiga qarab sakkiz qiymatdan birini olishi mumkinligini hisobga olsak, 8 8 \u003d 16777216 ketma-ketlik variantlarini birlashtirish mumkinligi aniq, ammo ularning hammasi ham bir-birini to'ldirmaydi. Ammo to'ldiruvchilik talabini hisobga olgan holda, etarli miqdordagi turli xil CCK ketma-ketliklarini shakllantirish mumkin. Ushbu holat bitta uzatiladigan belgida bir nechta ma'lumot bitlarini kodlash va shu bilan ma'lumot uzatish tezligini oshirish imkonini beradi.

Umuman olganda, CCK kodlaridan foydalanish har bir belgi uchun 11 Mbit / s tezlikda 8 bitni va 5,5 Mbit / s tezlikda har bir belgi uchun 4 bitni kodlashga imkon beradi. Bunday holda, ikkala holatda ham simvollarni uzatish tezligi sekundiga 1,385 × 10 6 belgini tashkil etadi (11/8 \u003d 5.5 / 4 \u003d 1.385) va har bir belgi 8 chipli ketma-ketlikda ko'rsatilganligini hisobga olsak, ikkala holatda ham takrorlanish tezligini olamiz. individual chiplar soniyasiga 11 × 10 6 chiplardan iborat. Shunga ko'ra, 11 Mbit / s va 5,5 Mbit / s tezlikdagi signal spektrining kengligi 22 MGts ni tashkil qiladi.

802.11b protokolida mumkin bo'lgan 5,5 va 11 Mbit / s tezlikni hisobga olgan holda, agar biz CCK ketma-ketliklaridan foydalanish 11 Mbit / sek tezlikda ma'lumotlarni uzatishga imkon bersa, nima uchun 5,5 Mbit / s tezlikka ehtiyoj borligi haqidagi savolga hamon e'tibor bermaymiz. . Nazariy jihatdan, bu to'g'ri, ammo siz aralashish muhitini hisobga olmasangiz. Haqiqiy sharoitda uzatish kanallarining shovqini va shunga mos ravishda shovqin va signal darajalarining nisbati shunday bo'lishi mumkinki, yuqori ma'lumot tezligida uzatish, ya'ni bir nechta ma'lumot bitlari bitta belgida kodlangan bo'lsa, ularning noto'g'ri tan olinishi sababli mumkin emas. Matematik tafsilotlarga kirmasdan, biz aloqa kanallarining shovqin darajasi qanchalik yuqori bo'lsa, ma'lumot uzatish tezligi shunchalik past bo'lishini ta'kidlaymiz. Qabul qilgich va transmitter shovqin muhitini to'g'ri tahlil qilishi va qabul qilinadigan uzatish tezligini tanlashi muhimdir.

Shunga o'xshash ma'lumotlar.

djirkanch stenglik stayyorlamoq spektrum) - to'g'ridan-to'g'ri spektr tarqalishi bilan keng polosali modulyatsiya, bugungi kunda ishlatiladigan uchta asosiy spektrli usullardan biri (qarang spektr tarqalish usullari). Bu keng polosali radio signalni yaratish usuli bo'lib, unda asl ikkilik signal tashuvchini modulyatsiya qilish uchun ishlatiladigan soxta tasodifiy ketma-ketlikka aylantiriladi. U IEEE 802.11 va CDMA tarmoqlarida uzatilgan pulsning spektrini kengaytirish uchun ishlatiladi.

Bevosita ketma-ketlik usulini (DSSS) quyidagicha tasavvur qilish mumkin. Barcha ishlatiladigan "keng" chastota diapazoni bir nechta subkanallarga bo'linadi - ushbu subkanallarning 802.11 standartiga muvofiq 11. Har bir uzatiladigan ma'lumot biti oldindan aniqlangan algoritmga muvofiq 11 bit ketma-ketlikka o'zgartiriladi va ushbu 11 bit bir vaqtning o'zida va bir vaqtning o'zida uzatiladi (fizik, signallar). ketma-ket uzatiladi) barcha 11 kanali orqali. Qabul qilingandan so'ng, olingan bit ketma-ketligi kodlash bilan bir xil algoritm yordamida dekodlanadi. Transmitter-qabul qilgichning yana bir juftligi boshqa kodlash algoritmidan foydalanishi mumkin - dekodlash va bunday turli xil algoritmlar ko'p bo'lishi mumkin.

Ushbu usuldan foydalanishning birinchi aniq natijasi - uzatilayotgan ma'lumotni quloqdan tushirishdan himoya qilish ("chet el" DSSS qabul qiluvchisi boshqa algoritmdan foydalanadi va ma'lumotni uzatuvchisidan dekodlash imkoniyatiga ega bo'lmaydi).

Shu bilan birga, uzatilayotgan signal darajasining shovqin darajasiga nisbati (ya'ni tasodifiy yoki qasddan aralashish) juda katta darajada pasayadi, shunda uzatilayotgan signal umumiy shovqinda allaqachon ajralib turadi. Ammo 11 baravar ko'pligi sababli qabul qiluvchi qurilma uni hali ham taniy oladi.

DSSS qurilmalarining yana bir foydali xususiyati shundan iboratki, ularning signallari juda past darajada bo'lganligi sababli ular an'anaviy radio qurilmalarga deyarli xalaqit bermaydilar (tor tarmoqli yuqori quvvat), chunki bunday qurilmalar qabul qilinadigan diapazonda shovqin uchun keng polosali signalni oladi. Va aksincha - odatiy qurilmalar keng polosali tarmoqqa xalaqit bermaydi, chunki ularning yuqori quvvatli signallari har biri faqat o'zining tor kanalida "shovqin" qiladi va butun keng polosali signalni butunlay yo'q qila olmaydi.

Keng polosali texnologiyalardan foydalanish radio spektrning bir qismini ikki marta - an'anaviy tor tarmoqli qurilmalar va "ular ustida" keng polosali foydalanishga imkon beradi.

YouTube entsiklopedik

1 / 3

☙◈❧ Sensei-3. ͟͟I͟͟s͟͟k͟͟o͟͟n͟͟n͟͟y͟͟y͟͟ ͟͟Sh͟͟a͟͟m͟͟b͟͟a͟͟ly͟y͟ ☙◈❧ Anastasiya Novix. audio kitoblar

2012 yil "BIRINCHI NUHTA" ning yangi boshlanishi.

☙◈❧ Ezoosmos ☙◈❧ G'ayrioddiy baliq ovlash. Yashirin haqiqat. Tamga Pravi. Anastasiya Novix.

Texnologiya

Har bir uzatiladigan ma'lumot bitiga chiplar ketma-ketligi kiritilgan (mantiqiy 0 yoki 1). Agar ma'lumot bitlari - mantiqiy nollar yoki nollar - ma'lumotni potentsial kodlashda to'rtburchaklar pulslarning ketma-ketligi sifatida namoyish etilishi mumkin bo'lsa, unda har bir alohida chip ham to'rtburchaklar pulsdir, ammo uning davomiyligi ma'lumot bitining davomiyligidan bir necha baravar kam. Chipslarning ketma-ketligi to'rtburchaklar pulslarning ketma-ketligi, ya'ni nollar va nollar, ammo bu nollar va ular ma'lumot emas. Bitta chipning davomiyligi ma'lumot bitining davomiyligidan n marta kam bo'lganligi sababli, o'zgartirilgan signal spektrining kengligi asl signal spektrining kengligidan n marta katta bo'ladi. Bunday holda, uzatilgan signalning amplitudasi n marta kamayadi.

Axborot to'plamlariga o'rnatilgan chiplarning ketma-ketligi shovqin o'xshash kodlar deb nomlanadi (PN-ketma-ketliklar), natijada paydo bo'lgan signal shovqinga aylanadi va tabiiy shovqinni ajratish qiyin.

Signalning spektrini kengaytirish uchun ishlatiladigan chip ketma-ketligi muayyan avtokorrelyatsiya talablariga javob berishi kerak. Matematikada avtokorrelyatsiya atamasi vaqtning turli nuqtalarida funktsiyaning o'ziga o'xshashligi darajasini anglatadi. Agar siz avtokorrelyatsiya funktsiyasi faqat bir lahzada eng yuqori cho'qqiga ega bo'lgan chiplar ketma-ketligini tanlasangiz, shovqin darajasida bunday ma'lumot signalini ajratish mumkin. Buning uchun qabul qilgichda qabul qilingan signal bir xil chiplar ketma-ketligiga ko'paytiriladi, ya'ni signalning avtokorrelyatsiya funktsiyasi hisoblanadi. Natijada, signal yana tor tarmoqqa aylanadi, shuning uchun u tor chastota diapazonida filtrlanadi va original keng polosali signalning tasmasiga tushadigan har qanday shovqin chiplar ketma-ketligi bilan ko'paytirilgandan so'ng, aksincha, keng tarmoqli bo'ladi va filtrlar bilan kesiladi va shovqinning faqat bir qismi tor ma'lumot tasmasiga tushadi. quvvat qabul qiluvchining kirishiga ta'sir qiladigan shovqindan ancha past (agar qabul qiluvchi Boatswain algoritmi bilan ishlatilmasa).