Bit de datos
t
Bit “expandido” (Spread”)
t
Chip
En el receptor,
los chips recibidos son de-modulados, con técnicas tradicionales,
y
luego
pasados
por
un
“decodificador”,
el
que
implementa
una
correlación
entre
la
secuencia
conocida
de
los
“chips”
y
la
señal
recibida.
Si
la
correlación
es
alta,
se
asume que se ha recibido el bit codificado.
La recomendación IEEE 802.11 utiliza un código Barker, de largo 11, con la
siguiente
secuencia:
(1,1,1,-1,-1,-1,1,-1,-1,1,-1).
Esta
modulación
ocupa
aproximadamente 26 MHz.
La técnica de modulación utilizada es DBPSK (Differential Binary Phase Shift
Keying) para 1 Mb/s
y
DQPSK (Differential
Quadratue Phase Shift Keying) para 2
Mb/s, las que envían uno o dos bits por símbolo respectivamente.
Las técnicas DPSK son una
variante de
las técnicas PSK (modulación por cambio
de
fase),
en
las
que
el
receptor
no
necesita
sincronizarse
en
fase
con
el
transmisor. La idea detrás de esta
modulación se centra en
utilizar la señal
portador de un bit recibido como referencia para detectar el bit siguiente. Para que
esto sea posible, los bits son codificados de manera diferencial, enviando siempre
el XOR del bit a transmitir con el anterior. De esta manera, la diferencia de
fases
recibida representa el resultado del XOR con el bit anterior.
La técnica DSSS es más difícil de implementar que la FHSS, ya que requiere
velocidades
de
muestro 11
veces
mayores
que la
de
transmisión
de
bits.
Como
contrapartida, tiene mejor alcance que FHSS.
La estructura de una trama IEEE 802.11 modulada con DSSS difiere de la FHSS:
PLCP (siempre a 1 Mb/s)
Datos (1 o 2 Mb/s)
SYNC
SFD
Signal
Service
Length
FCS
Datos (MPDU, sin
“scramblear”)
128
16
8
8
16
8
La trama comienza con un preámbulo, consistente en una secuencia de
sincronismo (SYNC) de 128 bits de 1s y 0s alternados. Esta secuencia es utilizada
por el receptor para sincronizarse con el
transmisor. Continúa con un patrón
fijo de
bits (SFD = Start Frame Delimter =1111001110100000) que indica el comienzo
efectivo de la
trama. La
velocidad de
transmisión se codifica en el campo Signal.
El campo Service está reservado para usos futuros (y no existe en FHSS). El largo
de
la
trama
se
codifica
con
16
bits
(Length),
e
indica
la
duración
de
los
datos
en
microsegundos. Finalmente, el cabezal PLCP tiene 8 bits de corrección de errores
(FCS).
En la recomendación
IEEE
802.11, la banda ISM de 2.4 GHz
es dividida en 14
canales solapados, espaciados 5 MHz, para permitir la coexistencia de varios
sistemas en el mismo área. Cada canal ocupa, aproximadamente, un ancho de
bada
de
22
MHz
(a
+/-
11
MHz
de
la
frecuencia
central,
la
señal
debe
tener
una
atenuación
de
30
dB).
Los
canales
que
se
encuentran
efectivamente
disponibles
pueden
variar según las recomendaciones
locales de cada país. En Estados
Unidos, la FCC permite únicamente los canales 1 a 11. En Europa están admitidos
los canales 1 a 13. Japón admite el canal 14.
La siguiente
tabla
resume
los canales
y
frecuencias utilizados
tal como se definen
en IEEE 802.11:
Canal
Frecuencia
central
(GHz)
Estados
Unidos
Europa
(ETSI)
España
Francia
Japón
Resto
del
Mundo
1
2.412
X
X
-
-
-
X
2
2.417
X
X
-
-
-
X
3
2.422
X
X
-
-
-
X
4
2.427
X
X
-
-
-
X
5
2.432
X
X
-
-
-
X
6
2.437
X
X
-
-
-
X
7
2.442
X
X
-
-
-
X
8
2.447
X
X
-
-
-
X
9
2.452
X
X
-
-
-
X
10
2.457
X
X
X
X
-
X
11
2.462
X
X
X
X
-
X
12
2.467
-
X
-
X
-
X
13
2.472
-
X
-
X
-
X
14
2.484
-
-
-
-
X
-
La siguiente figura ilustra la tabla anterior [15]:
3.5.3.1.3 IEEE 802.11b
La recomendación 802.11b es
una extensión de
la recomendación original
y
trabaja, además de a 1 y 2 Mb/s,
también a 5.5 y 11 Mb/s. Se diseñó de tal
manera
que
ocupe
básicamente
la
misma
porción
de
espectro
que
en
la
802.11,
basándose en que en la modulación DSSS de la recomendación 802.11 de 1 Mb/s
se utiliza un código Barker, de largo 11, obteniendo de hecho una señal de 11
Mb/s de velocidad.
La
modulación
en
802.11b
utiliza
una
tecnología
conocida
como
CCK
(Complementary Code Keying) con modulación QPSK (Quadrature Phase Shift
Keying) y tecnología DSSS (Direct-Sequence Spread Spectrum).
CCK provee
un
mecanismo para incrementar la eficiencia del ancho de banda en
un sistema de espectro extendido (spread spectrum). Esta técnica agrupa
los bits
de entrada en bytes (8 bits), equivalentes a 256 posibles símbolos. Si la
velocidad
de los datos de entrada es 11 Mb/s, se obtiene una velocidad de símbolos de 11/8
=
1.375 Msimbolos/s. Cada uno de estos símbolos es codificado a su vez con
una
secuencia
de
8
nuevos
símbolos,
cada
uno
de
los
cuales
puede
tener
4
valores.
Estos
últimos
son
modulados
con
QPSK
(4
posibles
fases).
Como
hay
4
posibles
valores para cada uno de los 8 símbolos a modular, existen por lo tanto 4
8
= 65.536
posibles símbolos para codificar 256 valores. Esto permite elegir 256 símbolos que
sean ortogonales entre sí, de
manera que el receptor pueda tomar
los 8 símbolos
y fácilmente determinar a que conjunto válido corresponden (por ejemplo,
calculando la correlación con las 256 símbolos posibles).
Las fases de cada uno de los 8 símbolos a modular se obtienen mediante un
algoritmo que
utiliza parejas de bits de entrada
y
los mapea en 4 fases (F1,
F2,
F3,
F
4
), que puedan
tomar
los
valores (0, p, p/2, -p/2). De esta manera, si los bits de
entrada se definen como (d
7
,
d
6
,
d
5
,
d
4
,
d3, d2, d1, d
0
),
los bits (d1, d
0
), determinan
la fase F1:
d1d0
F1
00
0
01
?
11
p/2
10
-p/2
De manera similar, los bits (d3, d2) determinan la fase F2
,
y
así sucesivamente.
Con estos
valores se calculan las
fases de cada
uno de
los 8 símbolos, según la
siguiente ecuación:
donde c
n
corresponde a la fase del símbolo n
Por ejemplo, si se tiene en la entrada la secuencia de bits (1,0,1,1,0,1,0,1), se
obtendrá
una secuencia de símbolos con
las siguientes fases: (1,-1,
j, j, -j,
j,-1,-1)
[16].
IEEE 802.11b
utiliza los mismos canales que la recomendación
IEEE 802.11
original. En “Ammendant 2” [17] se agregan, para Japón, los canales 1 a 13,
completando para este país los 14 canales disponibles.
.
La
recomendación
802.11b
soporta
cambios
de
velocidad
dinámicos,
para
poder
ajustarse
automáticamente
a
condiciones ruidosas. Esto
significa
que
los
dispositivos de
una
WLAN 802.11b ajustarán automáticamente sus
velocidades a
11, 5.5, 2 o 1 Mb/s de acuerdo a las condiciones de ruido. Las velocidades y
modulaciones utilizadas se resumen en la siguiente tabla:
Velocidad (Mb/s)
Modulación
Comentario
1
DSSS
Mandatorio
2
DSSS
Mandatorio
5.5
CCK
Mandatorio
11
CCK
Mandatorio
3.5.3.1.4 IEEE 802.11a
La recomendación 802.11a es una extensión de la 802.11, y trabaja hasta 54 Mb/s
en las bandas U-NII de 5.15 a 5.25, de 5.25 a 5.35 y de 5.725 a 5.825 GHz. Utiliza
técnicas de modulación OFDM (Orthogonal Frequency División Multiplexing), en
vez de FHSS o DSSS.
En la técnica OFDM, el emisor utiliza a la vez varias frecuencias portadoras,
dividiendo la
transmisión entre cada
una de ellas. En
IEEE 802.11a, se
utilizan 64
portadoras. 48 de las portadoras se utilizan para enviar la información, 4 para
sincronización y
12
está reservados
para
otros
usos.
Cada
portadora
está
separada 0.3125 MHz de la siguiente, ocupando un ancho de banda total de
0.3125
x
64
=
20
MHz.
Cada
una
de
los
canales
puede
ser modulado
con
BPSK,
QPSK, 16-QAM o 64-QAM.
Al dividir el flujo de datos a transmitir entre varios
canales (portadoras), el tiempo en el aire de cada símbolo en cada canal es
mayor,
y
por lo
tanto, es menor el efecto de la interferencia producida por caminos
múltiples,
lo
que
redunda
en
una
mejora
en
la
recepción
de
la
señal,
evitando
el
uso de complejos sistemas DSP.
En Estados Unidos hay previstos 12 canales, de 20 MHz de ancho cada uno.
Ocho
de
ellos son
dedicados a
aplicaciones de
uso
internas
y
cuatro
a
externas.
En Europa se admiten 19 canales. Las potencias máximas admitidas dependen
del canal utilizado. A diferencia
de DSSS, los canales OFDM en
802.11a
no se
superponen.
Los canales en U-NII se definen entre las frecuencias de 5 y 6 GHz, a razón de un
canal cada 5 MHz, según la fórmula
Fc
entral
(MHz) = 5.000 + 5 x n
siendo n el número del canal
La siguiente tabla resume los canales y frecuencias utilizados en 802.11a:
Canal
Frecuencia
central (GHz)
Estados
Unidos
Europa
Japón
Resto
del
Mundo
34
5.170
-
-
X
-
36
5.180
X
X
-
X
38
5.190
-
-
X
-
40
5.200
X
X
-
X
42
5.210
-
-
X
-
44
5.220
X
X
-
X
46
5.230
-
-
X
-
48
5.240
X
X
-
X
52
5.260
X
X
-
X
56
5.280
X
X
-
X
Canal
Frecuencia
central (GHz)
Estados
Unidos
Europa
Japón
Resto
del
Mundo
60
5.300
X
X
-
X
64
5.320
X
X
-
X
100
5.500
-
X
-
X
104
5.520
-
X
-
X
108
5.540
-
X
-
X
112
5.560
-
X
-
X
116
5.580
-
X
-
X
120
5.600
-
X
-
X
124
5.620
-
X
-
X
128
5.640
-
X
-
X
132
5.660
-
X
-
X
136
5.680
-
X
-
X
140
5.700
-
X
-
X
149
5.745
X
-
-
X
153
5.765
X
-
-
X
157
5.785
X
-
-
X
161
5.805
X
-
-
X
La siguiente figura ilustra la tabla anterior [18]:
Las velocidades
y
modulaciones
utilizadas en 802.11a se
resumen en la siguiente
tabla:
Velocidad (Mb/s)
Modulación
Comentario
6
OFDM
Mandatorio
9
OFDM
Opcional
12
OFDM
Mandatorio
18
OFDM
Opcional
24
OFDM
Mandatorio
36
OFDM
Opcional
48
OFDM
Opcional
54
OFDM
Opcional
3.5.3.1.5 IEEE 802.11g
La recomendación 802.11g [19], estandariza
la operación de
las WLAN con
velocidades de datos de
hasta 54 Mb/s.
Utiliza
la misma banda de 2.4
GHz que la
802.11b, lo que permite que los dispositivos puedan operar en ambas normas.
802.11g utiliza OFDM (orthogonal frequency division multiplexing).
IEEE 802.11g utiliza los mismos canales que la recomendación IEEE 802.11b.
Las velocidades
y
modulaciones
utilizadas en 802.11g se
resumen en la siguiente
tabla:
Velocidad (Mb/s)
Modulación
Comentario
1
DSSS
Mandatorio
2
DSSS
Mandatorio
5.5
CCK
Mandatorio
5.5
PBCC
Opcional
11
CCK
Mandatorio
6
OFDM
Mandatorio
9
OFDM
Opcional
11
CCK
Opcional
11
PBCC
Opcional
12
OFDM
Mandatorio
18
OFDM
Opcional
22
PBCC
Opcional
24
OFDM
Mandatorio
33
PBCC
Opcional
36
OFDM
Opcional
48
OFDM
Opcional
54
OFDM
Opcional
3.5.3.1.6 IEEE 802.11n
En enero de 2004, el IEEE anunció la formación de un grupo de trabajo para
desarrollar una nueva revisión del estándar 802.11. La velocidad real de
transmisión podría llegar a los 600 Mbps (lo que significa que las velocidades
teóricas
de
transmisión
serían
aún
mayores),
y
debería
ser
hasta
10
veces
más
rápida
que
una
red
802.11a
y
802.11g,
y
cerca
de
40
veces
más
rápida
que
una
red 802.11b. También se espera que el alcance de operación de las redes sea
mayor con este nuevo estándar gracias a la tecnología MIMO (Multiple Input –
Multiple
Output),
que
permite
utilizar
varios
canales
a
la
vez
para
enviar
y
recibir
datos gracias a la incorporación de varias antenas. Se espera que el estándar esté
completado
en
2008.
Al
momento
de
publicar
estas
notas,
el
estándar
se
encuentra en estado de “Draft”, siendo la versión 2.05 del mismo aprobada en julio
de 2007 (TGn Draft 2.05) [20].
Portal para Investigadores y Profesionales
Facebook 
Del.icio.us 
Mister Wong