提高WLAN前導(dǎo)碼檢測效率
前言
檢測前導(dǎo)碼可能是目前 802.11b/g WLAN 設(shè)計中耗電最多的任務(wù)。幸運的是,可以采用一種簡單的檢測方案,讓設(shè)計人員在不同的功耗限制下進行前導(dǎo)碼的檢測。
802.11 WLAN 功能已成為大量消費類電子產(chǎn)品采用的主要技術(shù),設(shè)計人員必須解決不同的功耗問題。由于 WLAN 設(shè)備只在約 3% 的時間中傳輸數(shù)據(jù),因此 WLAN 設(shè)備在‘等待’WLAN 通信流量狀態(tài)下的功耗就成為一種關(guān)鍵性參數(shù)。有鑒于此,設(shè)計人員在構(gòu)建具備 802.11b/g 功能的架構(gòu)時就必須特別注意前導(dǎo)碼檢測技術(shù)。
本文將討論上述挑戰(zhàn),并談?wù)勗O(shè)計 WLAN 前導(dǎo)碼檢測方法時遇到的各種問題與折中權(quán)衡。還將提供一種前導(dǎo)碼檢測方法,其可在不同的功耗限制條件下用于檢測 WLAN 數(shù)據(jù)包,此外,針對系統(tǒng)設(shè)計人員如何根據(jù) WLAN 設(shè)備的操作環(huán)境做出選擇這一問題給出一些指導(dǎo)性意見。
前導(dǎo)碼格式
在符合 802.11g 標(biāo)準(zhǔn)的 WLAN 設(shè)備中,基本有兩種前導(dǎo)碼：一個用于直接序列擴頻 (DSSS) 模式,它由 802.11b 繼承而來;另一個則用于正交頻分復(fù)用 (OFDM)模式,它由 802.11a 繼承而來。
DSSS 前導(dǎo)碼是以11MHz的芯片速率傳輸?shù)囊幌盗?Barker-11序列。每個序列由偽隨機序列輸出進行調(diào)制(即按定義傳輸或根據(jù)輸出逆向)。這是一個以時域為導(dǎo)向的描述。前導(dǎo)碼的基本周期為1ms,如圖1所示。
在頻域中對 OFDM 前導(dǎo)碼進行了描述。它由一系列音調(diào) (tone) 組成,其頻率為 1.25MHz 的倍數(shù),且調(diào)整后的相位可生成帶有小峰值與平均功率比的波形。這就在時域中形成一種每 0.8ms重復(fù)一次的模式。OFDM 前導(dǎo)碼的基本周期時域如圖 2所示。
WLAN 設(shè)備傳輸與跟隨數(shù)據(jù)模式相關(guān)聯(lián)的前導(dǎo)碼。傳統(tǒng)的 802.11b 數(shù)據(jù)模式(1、2、5.5 以及 11Mbit/s)以及可選的 802.11g 22Mbit/s 模式前面都有 DSSS 前導(dǎo)碼。基于 802.11a 的數(shù)據(jù)模式(6、9、12、18、24、36、48和54Mbit/s)前面都有 OFDM 前導(dǎo)碼。為了獲得可用的最高吞吐量,接收設(shè)備必須在其開始抵達(dá)的4ms時間內(nèi)檢測上述前導(dǎo)碼。檢測到前導(dǎo)碼后,檢測確認(rèn)信息必須傳遞給媒體接入控制器(MAC),以確保所有計劃中的傳輸都被延遲,直到媒體空閑時才進行。媒體的狀態(tài)由信道空閑評估 (CCA) 指針信號傳遞。這樣,802.11 協(xié)議就能使傳輸過程中的沖突降低到最小限度。
前導(dǎo)碼的使用
前導(dǎo)碼最明顯的用途就是顯示 WLAN 數(shù)據(jù)包正在被發(fā)送。事實上,檢測前導(dǎo)碼是接收數(shù)據(jù)包的一個前提。如果未接到某個數(shù)據(jù)包,那么網(wǎng)絡(luò)性能會受影響。有鑒于此,只要前導(dǎo)碼存在,算法設(shè)計人員就要聲明檢測到數(shù)據(jù)包。
但是,如果虛假聲明檢測到數(shù)據(jù)包,也會影響網(wǎng)絡(luò)性能,因為這會導(dǎo)致任何未決的傳輸發(fā)生不必要的延遲。虛假聲明數(shù)據(jù)包檢測還會造成另一結(jié)果,就是可能進行額外的信號處理,從而消耗更多功率。在處理過程中它還會造成丟失真正數(shù)據(jù)包的風(fēng)險。
了解到這一點,算法設(shè)計人員就必須認(rèn)真進行選擇。設(shè)計人員即便在最壞的條件下也必須檢測數(shù)據(jù)包,以增大設(shè)備的操作覆蓋范圍,此外,只要確定存在數(shù)據(jù)包,就必須聲明檢測到數(shù)據(jù)包,從而最大程度地降低功耗。
除了采用前導(dǎo)碼檢測數(shù)據(jù)包之外,還必須決定正在接收的是哪一類型的傳輸,從而選擇適當(dāng)?shù)奶幚怼LAN 設(shè)備還需要依靠前導(dǎo)碼校準(zhǔn)(train)其某些接收機功能。就 OFDM 前導(dǎo)碼的情況而言,WLAN 設(shè)備必須校準(zhǔn)其自動增益控制 (AGC),如果啟用多樣性則還應(yīng)選擇適當(dāng)?shù)?b>天線,此外還要大致估計傳輸與接收設(shè)備間的頻率失調(diào)。OFDM校準(zhǔn)序列在這部分可能還要進行
