Организация беспроводных сетей

Организация беспроводных сетей

Передача данных

Определите данные как объекты, передающие смысл, т.е. информацию. Сигналы — это электромагнитные представления данных. Передача — это процесс переноса данных путем распространения сигналов через передающую среду и их обработки.

Аналоговые и цифровые данные

Понятия "аналоговые данные" и "цифровые данные" довольно просты. Аналоговые данные принимают непрерывные значения в определенном диапазоне. Например, аудио- и видеосигналы представляют собой непрерывно изменяющиеся величины. Цифровые данные, с другой стороны, принимают только дискретные значения; примерами являются текст и целые числа.

Аналоговые и цифровые сигналы

В системе связи информация передается из одной точки в другую с помощью электрических сигналов. Аналоговый сигнал — это непрерывно изменяющаяся электромагнитная волна, которая может распространяться через многие среды, в зависимости от частоты; примерами таких сред являются проводные линии, такие как витая пара и коаксиальный кабель, оптические волокна; сигнал также может распространяться через атмосферу или пространство. Цифровой сигнал — это последовательность импульсов напряжения, которые могут быть переданы по проводной линии; фиксированный положительный уровень напряжения может использоваться для представления двоичного нуля, а фиксированный отрицательный уровень напряжения — для представления двоичной единицы.

В беспроводной технологии используются цифровые данные и аналоговые сигналы, поскольку цифровые сигналы имеют большее затухание, чем аналоговые.

Речь представляет собой звуковую волну и содержит частотные компоненты в диапазоне от 20 Гц до 20 кГц. Однако большая часть речевой энергии находится в гораздо более узком диапазоне. Стандартный спектр для речевых сигналов составляет 300-3400 Гц, и этого диапазона вполне достаточно для того, чтобы речь была разборчивой и четкой. Это диапазон, который поддерживается телефоном. Все входящие звуковые колебания в диапазоне 300-3400 Гц преобразуются в электромагнитный сигнал аналогичной амплитуды и частоты. Во втором устройстве происходит обратный процесс: электромагнитная энергия преобразуется в звук.

Цифровые данные могут быть представлены аналоговыми сигналами с помощью модема (модулятора/демодулятора). Модем или беспроводной адаптер преобразует последовательность двоичных (бивалентных) импульсов напряжения в аналоговый сигнал, модулируя его несущей частотой. Результирующий сигнал занимает определенный частотный спектр с центром на несущей частоте и может распространяться через окружающую среду. На другом конце линии другой модем или беспроводной адаптер демодулирует сигнал и восстанавливает исходные данные.

Модуляция сигналов

Исторически модуляция стала применяться к аналоговой информации и лишь позднее к дискретной.

Планирование Wi-Fi сетей на примере D-Link Wi-Fi Planner. Тепловая карта сети. Обзор.

Необходимость в модуляции аналоговой информации возникает, когда низкочастотный аналоговый сигнал (например, голос) необходимо пропустить через канал, находящийся в высокочастотной области спектра.

Для решения этой проблемы амплитуда высокочастотного несущего сигнала изменяется (модулируется) в соответствии с изменением низкочастотного сигнала.

В беспроводных технологиях процесс модуляции касается одной или нескольких характеристик несущего сигнала: амплитуды, частоты и фазы. Следовательно, существуют три основные технологии кодирования или модуляции, реализующие преобразование цифровых данных в аналоговый сигнал (рис. 1.5):

• Амплитудно-сдвиговая манипуляция (ASK);
• Frequency-Shift Keying (FSK);
• Модуляция со сдвигом фазы (PSK).

Следует отметить, что во всех упомянутых случаях результирующий сигнал центрируется на несущей частоте.

Стандарты беспроводных сетей — Евгений Хоров

Амплитудная модуляция

При амплитудной модуляции два двоичных значения представлены сигналами несущей частоты двух различных амплитуд. Одна из амплитуд обычно выбирается равной нулю; то есть одно двоичное число представлено наличием несущей частоты при фиксированной амплитуде, а другое — ее отсутствием (рис. 1.5a).

При амплитудной модуляции результирующий сигнал имеет вид Eq:

( 1.1)

Здесь — Несущий сигнал.

Частотная модуляция

Наиболее распространенной формой частотной модуляции является (Binary FSK — BFSK ), в котором два двоичных числа представлены сигналами двух различных частот, расположенных рядом с несущей (рис. 1.5b). Результирующий сигнал равен

( 1.2)

где и — частоты, сдвинутые относительно несущей частоты значениями, равными по модулю, но противоположными по знаку.

Двоичная частотная модуляция менее подвержена ошибкам, чем амплитудная модуляция.

Более эффективной, но и более подверженной ошибкам, является схема модуляции Multiple FSK (MFSK), в которой используется более двух частот. В этом случае каждый пакет сигнала представляет более одного бита. Передаваемый сигнал MFSK (для одного периода передачи пакета сигналов) может быть определен следующим образом:

Сглаживающие фильтры используются в модуляторах фазовых сигналов для уменьшения занимаемой полосы пропускания. Использование сглаживающих фильтров приводит к повышению эффективности использования полосы пропускания, но в то же время в результате сглаживания уменьшается расстояние между соседними сигналами, что приводит к снижению помехоустойчивости.