Система Canopy компании Motorola – продолжение инновационных решений в области беспроводной широкополосной связи
29 сентября 2008
Рубрика: Связь и телекоммуникации.
Автор: Алишер Абдукадыров.

pic

Мы продолжаем серию статей, посвященных решениям и разработкам компании Motorola в области беспроводного широкополосного доступа. Очередной цикл статей представит читателям новую серию систем Canopy, основанных на использовании технологии OFDM.

Cогласно недавним подcчетам, в 2007 году население Земли достигло почти 7 млрд. человек, и из них 1,15 млрд. являются постоянными пользователями Интернета. Прогнозы предполагают, что к 2012 году свыше 1,7 млрд. людей во всем мире будут иметь доступ в Интернет. Предполагается также, что все чаще доступ к ресурсам и информации во всемирной паутине будет обеспечиваться сетями беспроводной широкополосной связи.

В идеале пользователи беспроводной широкополосной связи находятся в таких местах, где установлению связи не мешают ни препятствия, ни интерференция. Но, к сожалению, такое встречается очень редко. Проблема прямой видимости (LOS) может и очень часто создает трудности для операторов сетей в их возможности охвата и обслуживания определенных областей, где существуют препятствия в виде деревьев, зданий или других сооружений. В густонаселенных городских условиях вопросы LOS еще более осложнены и трудноразрешимы. По мере того, как сети продолжают расширяться, а требования пользователей растут с каждым годом, проблема прямой видимости будет оставаться одной из решающих.

Особенности беспроводной связи
Известно, что распространение радиоволн подобно распространению световых волн. При соприкосновении с поверхностью какого-либо объекта эти волны частично отражаются, частично поглощаются (дифракция), а часть энергии проходит сквозь объект (рефракция). Соотношение этих составляющих зависит от многих факторов, включая длину волны, угол падения луча и структуру объекта.

Таким образом, радиоволны при соприкосновении с объектами подвергаются отражению, дифракции, а также рефракции при прохождении сквозь предметы различной плотности. То есть при передаче радиосигнала эти явления приводят к тому, что сигнал достигает приемника различными маршрутами (путями распространения). И только по некоторым из этих маршрутов сигнал, достигший приемника, может иметь достаточную мощность, чтобы его можно было преобразовать в качественный поток данных.

В сетях, созданных на основе оборудования Motorola Canopy или Motorola Canopy Advantage (Canopy 100 и 200 cерии), используется модуляция на основе кодирования со сдвигом частот (FSK), где данные в цифровой форме передаются на одной несущей частоте. В новой системе Motorola Canopy 400 серии использована технология OFDM, суть которой заключается в разделении одной несущей частоты на несколько радиочастотных (РЧ) каналов, называющихся «поднесущими». При этом необходимо, чтобы каждая поднесущая была ортогональной или независимой/несвязанной по отношению к соседней. Поток данных от источника разделяется на множество символов и параллельно модулируется (накладывается) на разные поднесущие с помощью одного или нескольких методов модуляции, включая квадратурную фазовую манипуляцию (QPSK) и метод квадратурной амплитудной модуляции (QAM).

За счет этого достигается большая длительность символов данных на одну поднесущую, чем в варианте с одной несущей. Технология OFDM использует метод быстрого преобразования Фурье (FFT), который позволяет отдельным каналам поддерживать свою ортогональность (или отдаленность) по отношению к смежным каналам. Такая ортогональность обеспечивает то, что символы данных, достигшие приемника по разным маршрутам и в разное время, не вступают в интерференцию друг с другом благодаря большей продолжительности символа. Это увеличивает вероятность успешной передачи сигнала в средах с многолучевым распространением и превращается в значительное преимущество для операторов сетей при охвате зон с частичной прямой видимостью (nLOS) и без прямой видимости (NLOS).

Факторы, влияющие на распространение радиоволн
Известно, что система Canopy работает как в нелицензируемых, так и в лицензируемых диапазонах частот. Это означает, что на распространение радиоволн оказывают влияние высокой степени интерференция с сигналами другого радиооборудования, работающего на этих же полосах частот, а также физические препятствия на пути распространения радиоволн. Ниже мы рассмотрим эти вопросы подробнее.

Зона Френеля
Первое, с чего обычно начинают проектирование беспроводных сетей — это определение так называемой зоны Френеля между передатчиком и приемником. Множество маршрутов радиосигналов между двумя антеннами составляют зону Френеля, которая представляет собой эллипсоид между передатчиком и приемником, размеры которого варьируют в зависимости от расстояния между объектами и значения длины радиоволны (рис.1).

pic

Под условием прямой видимости (LOS) понимается, что между передатчиком и приемником имеется открытое пространство как визуально, так и для распространения радиоволны (согласно зоне Френеля). При условии частичной прямой видимости (nLOS) между объектами есть открытая визуальная видимость, но зона Френеля частично блокирована. При условии отсутствия прямой видимости (NLOS) — и визуальная, и радиовидимость (зона Френеля) закрыты. Отметим, что принятие во внимание зоны Френеля и характеристик оборудования беспроводной широкополосной связи обязательно при проектировании сетей.

pic

Распространение радиоволн
Изучение причин ослабления радиосигнала и определение имеющихся на пути преград необходимы для оценки работы любой беспроводной широкополосной сети. Все сети подвержены нежелательным воздействиям на радиосигнал из-за множества явлений, таких как отражение, дифракция и рассеивание радиоволны (см. подробнее в таблице 1). Все эти воздействия приводят к тому, что на стороне приемника один и тот же сигнал от передатчика поступает с различных направлений и в различных фазах, полярности и уровне мощности. Такое явление часто называют многолучевым приемом. По этой причине в сетях, основанных на кодировании со сдвигом частот (FSK), почти всегда необходимо наличие прямой видимости, поскольку из-за короткой продолжительности символа данных целостность основного сигнала может быть нарушена побочными сигналами. В отличие от этого сети, основанные на использовании технологии OFDM, во многих случаях способны противостоять явлению многолучевого приема.

Orphus system
Подписывайтесь на канал infoCOM.UZ в Telegram, чтобы первыми узнавать об ИКТ новостях Узбекистана
В Telegram
В WhatsApp
В Одноклассники
ВКонтакте