Die OFDM-Varianten der WLAN-Standards IEEE 802.11 a, g und h

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IEEE 802.11a-WLANs im Detail

Zunächst muss das PLCP-Präambel-Feld produziert werden. Es ist aus 10 Widerholungen der so genannten „kurzen Training-Sequenz“ und zwei Wiederholungen der sog. „langen Training-Sequenz“ zusammengesetzt. Die kurzen Training-Sequenzen werden für AGC-Konvergenz (Kontrolle des Antennengewinns), Auswahl einer Antenne bei Diversity, Wiedergewinnung des Taktes und Grobeinstellung der Empfangsfrequenz im Empfänger benutzt.

Die langen Training-Sequenzen werden für die Bestimmung des Kanals und die Feinabstimmung der Empfangsfrequenz im Empfänger benutzt. Zwischen diese Gruppen kommt noch ein so genannter Guard Intervall, GI. Dann muss der PLCP-Header aus den Raten-, Längen- und Service-Feldern des TXVECTORs zusammengesetzt werden.

Raten- und Längenfeld des PLCP-Headers werden mit einem Verwürfelungscode der Rate 1/2 codiert und dann auf ein mit einfacher BPSK codiertes OFDM-Symbol abgebildet, welches wie schon erwähnt als SIGNAL-Symbol bezeichnet wird. Um eine zuverlässige und zeitnahe Auswertung des Raten- und Längenfeldes zu ermöglichen, müssen sechs Schwanzbits eingeschoben werden.

Die Codierung des SIGNAL-Symbols durchläuft dann die Schritte Faltungscodierung, Überlappung, BPSK-Modulation, Pilot-Einschub, Fourier-Transformation und Einschub eines Guard-Intervals, die wir weiter unten noch genauer beschreiben werden. Das SIGNAL-Symbol wird dann mit 6 Mbit/s. übertragen, dabei aber nicht verwürfelt.

Aus dem RATE-Feld des TXVECTORS müssen dann die Anzahl der Datenbits pro OFDM-Symbol (NDPBS), die Codierungsrate, die Anzahl der Bits in jedem OFDM-Unterträger und die Anzahl der codierten Bits pro OFDM-Symbol berechnet werden. Dies werden wir später weiter auseinanderlegen.

Die PSDU muss dann an das SERVICE-Feld des TX-Vektors angehängt werden. Der resultierende Bitstring muss mit wenigstens sechs Nullbits oder mehr so erweitert werden, dass die Länge des Resultats ein ganzzahliges Vielfaches von NDPBS ist.

Dann wird der ganze String mit einer Pseudozufallszahl verwürfelt, indem man beides zusammen durch ein EXOR-Gatter schickt. Die Nullbits müssen aber nach dem Verwürfelungsvorgang wieder durch unverwürfelte Nullbits ersetzt werden. Der erweiterte, verwürfelte Datenstrang muss dann mit der Rate 1/2 einen Faltungscodierer durchlaufen.

Dabei gibt es ein Punktierungsmuster, nach dem einige Bits des codierten Strings ausgelassen werden, um die gewünschte Codierungsrate zu erzielen. Dann muss der codierte Bitstring in Gruppen der Größe NCBPS, die Anzahl der codierten Bits pro OFDM-Symbol, aufgeteilt werden. Jede dieser Bitgruppen wird dann anhand der Modulations-Codierungstafel einer komplexen Zahl zugeordnet. So entsteht eine Folge komplexer Zahlen.

Dieser String komplexer Zahlen muss dann in Gruppen zu je 48 komplexe Zahlen aufgeteilt werden. Jeder dieser Gruppen wird dann ein OFDM-Symbol zugeordnet. Die komplexen Zahlen einer jeden Gruppe werden von Null bis 47 nummeriert und danach in die OFDM-Unterträger -26 bis -22, -20 bis -8, -6 bis -1, 1 bis 6, 8 bis 20 und 22 bis 26 abgebildet. Die Unterträger -21, -7, 7 und 21 werden dabei ausgelassen, weil sie für den Einsatz von Pilotträgern gebraucht werden.

Der Unterträger 0 entspricht der Mittenfrequenz und wird mit Null gefüllt. Es gibt also insgesamt 54 Unterträger. Alle diese Unterträger werden dann mittels der inversen Fourier Transformation in die Zeitdimension konvertiert. Danach muss der resultierenden Schwingung eine kreisförmige Erweiterung von sich selbst vorangestellt werden, die somit ein Guard-Intervall erzeugt. Die resultierenden periodischen Wellen müssen aber dann auf die Länge eines einzelnen OFDM-Symbols abgeschnitten werden um das durch den Zeitmultiplex vorgegebene Fenster einzuhalten.

Die so erzeugten OFDM-Signale werden dann beginnend mit dem SIGNAL-Symbol eins nach dem anderen aufgereiht. Zur Erinnerung: wir haben eine komplexe Wellenform im Basisband erzeugt. Erst ganz am Schluss entsteht daraus eine Radiofrequenz im gewünschten Kanal, die übertragen werden kann.

Es ist mir klar, dass vielen Lesern an dieser Stelle die umfangreiche Signalaufbereitung vollständig unklar bleibt.

weiter mit: Kurzer Basics-Exkurs: Fourier-Transformation

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