Рис. 1 Функциональная схема коммутационного узла.

Ядром коммуникационного узла являются контроллеры сетевого, канального и физического уровней; последние часто называются также приемопередатчиками или трансиверами. Как правило, эти компоненты реализуются на базе универсальных либо специализированных микропроцессоров и выпускаются рядом фирм в виде наборов микросхем.

Изолирующий (соединительный) модуль в общем случае осуществляет две функции: изолирует аппаратуру коммуникационного узла от напряжения питания и выделяет информационный сигнал из силового напряжения. Обычно этот модуль выполняется из отдельных радиоэлектронных компонентов.

Некоторые фирмы изготавливают специальные микросхемы усилителей мощности, позволяющие передавать сигнал на большие расстояния. На основе этих компонентов может быть построен электромодем со стандартным или заказным интерфейсом пользователя.

Для обеспечения совместимости изделий различных производителей (в рамках одного класса приложений) предпринимаются усилия по стандартизации технологий передачи информации по линиям электропередачи.

1.2.2 Короткая история Магистральных сигнальных систем

Идея использования развитых энергетических систем также для передачи сигналов — под общепринятым названием «Магистральная передача» — возникла впервые еще в конце 19 века, когда два французских инженера в 1898 году запатентовали свое изобретение. Практическое применение эта идея нашла в начале 20 века во французской мультичастотной «системе контроля», но реальное распространение этой технологии произошло после 1950 года. «Система контроля» работала в низкочастотном диапазоне от 110 до 1000 Гц, пользуясь успехом по всему миру. Она и сейчас является весьма распространенным сетевым оборудованием. В мире установлено несколько тысяч систем и существует около 30-40 миллионов пользователей. «Система контроля» — это узкополосная система, направленная от подстанции к пользователю. В 70-х годах 20 века были разработаны несколько подходов с так называемыми системами с «Несущими энерголиниями», работающими в килогерцовом диапазоне от 3 до 150 кГц. Эти системы были двунаправленными. Но особым успехом эти разработки не увенчались. В 90-х годах 20 века огромное распространение электроники и телекоммуникационных технологий позволило начать новые разработки систем уже в мегагерцовом диапазоне и дало жизнь новым широкополосным приложениям с общим названием «Power Line Communications» (PLC). Они и сейчас находятся в процессе усовершенствования.

1.2.3 Топология PLC-систем.

Нужно учитывать — как будет объяснено дальше — что, с одной стороны, высокие частоты предоставляют широкий частотный диапазон, необходимый для высокоскоростных приложений; с другой стороны,  на этих частотах происходит сильное ослабление сигнала в линии. Это делает передачу сигнала с удовлетворительным качеством возможным в основном только в сетях с низким напряжением. Следует рассмотреть две системы (рис. 1)

¾   

¾   

Рисунок 1 представляет классическую европейскую сеть с топологией «звезда». Основной трансформатор поддерживает несколько домов (или одно большое производственное здание). Внешние линии представляют собой 3ф кабели в городах или надземные линии в сельской местности. Проводка внутри зданий сделана на основе 2ф или 3ф +N проводников (Американские и Японские сети имеют абсолютно другую структуру). Практически работать в сетях с низким напряжением в мегагерцовом диапазоне очень сложно: существует множество абсолютно различных конфигураций, постоянно меняется загруженность сети, и большинство PLC-характеристик должны учитываться статистически. Высокая частота приводит к возникновению резонансных эффектов.

«Хребет» на рисунке 1 — это классический широкополосный канал: контрольный кабель коммунальной системы, радио связь, телевизионный кабель и т.д.

В случае если длина линии низкого напряжения превышает радиус распространения сигнала, необходимо устанавливать повторители и шлюзы.

Рисунок 1.

                                                           C3

                                               C2

B                                                       C1

                                            Acess System

                         LV

LV- сеть низкого напряжения                                  Cn - потребитель

CC- контрольный центр коммунальной сети         LAN – локальная сеть

B – «хребет»                                                               IC – внутренний контроллер

LV-G – шлюз системы низкого напряжения          M - модем

H-G – «домашний» шлюз

R - повторитель

2. PLC-системы, их внедрение и особенности использования

2.1 Использование PLC

Системы PLC прелагают новый сервис в использовании силовых линий, который не был возможен ранее. Учредители PLС предполагают несколько возможных применений технологии. Они требуют высокой надежности коммуникационной системы, сто должно быть отражено и в электромагнитных требованиях. Предлагаются следующие варианты:

¾           

¾           

¾           

¾           

Большинство из них — это двунаправленные службы, работающие от центральной контрольной точки до приложения или от приложения к центральной точке. Сложность заключается в том, что несколько приложений могут работать одновременно.

2.2  Условия применения.

2.2.1 Главное.

В качестве ключевых критериев для успешного рыночного продвижения PLC-систем, которые соперничают с существующими и появляющимися коммуникационными технологиями,  могут быть выделены следующие:

·                  

Технически

¾  соответствие требованиям электромагнитной совместимости и вытекающее отсюда ограничение уровня передаваемого сигнала.

¾  уверенность в достаточной скорости передачи данных и, соответственно, уверенность в предоставлении единичному потребителю услуг с нужной скоростью и приемлемой частотой появления ошибочных битов (bit error rate ¾ BER), которая соответствует качеству услуги.

Коммерчески

¾  возможность финансировать применение таких систем с помощью услуг, предоставляемых на их базе, что и обеспечивает конкурентоспособность по отношению к альтернативным системам.

·                  

·                  

2.2.2  Нормативные и регуляторные условия.

А)  Электромагнитная совместимость как ключевой выход.

Тогда как сигналы, передаваемые PLC-системой, представляют собой специальные сигналы внутри системы, для другого оборудования, подключенного к соответствующей энергосети, эти сигналы являются компонентами напряжения питания помимо первичного 50-герцового напряжения.

В узкополосных  PLC-системах сигнал, по сути, передается по проводникам. В широкополосных PLC-системах, использующих более высокие частоты, с увеличением частоты передача сигнала выливается в растущее излучение непреднамеренного характера. Результирующая волна распространяется по земле, в космосе и атмосфере. Должен быть рассмотрен совокупный эффект сил поля, происходящих из разных энергосетей. Это касается сил поля, вызванного всеми PLC-пользователями, активными в различных энергосетях в одно и то же время.

В связи с ионосферными процессами (отражением то ионосферы в зависимости от времени года, суток и погодных условий) на больших расстояниях (больше 1000 км) необходимо учитывать эффект накопления сил поля, исходящего из одной крупной области.

Б) Стандартизация и соглашения.

Работы над согласованными стандартами и соглашениями идут по всему миру на нескольких уровнях.

Над нормативными аспектами работают:

· CENELEC)

· ETSI)

· CISPR)

Решения, связанные с применением частот (и, следовательно, проблемой сосуществования PLC-систем и радиослужб) в основном принимаются:

·     CEPT) и ее Европейским Офисом Радиокоммуникаций (ERO)

·     ITU)

Кроме того, должны учитываться связанные с вопросом работы Института Электрической и Электронной Инженерии (IEEE), где разрабатываются документы для узкополосных систем (частотный диапазон для США: 50кГц-450кГц).

В то же время, как было провозглашено CEPT, не может рассматриваться никакое распределение частот для PLC-систем. Это связано с тем, что ограничения накладываются только на радиосистемы в целом (с которыми PLC-системы ¾ их излучение представляет собой побочное явление нарушения работы системы ¾ не могут рассматриваться в совокупности).

Вдобавок органы, ответственные за радиочастоты, привлекают внимание к необходимости защиты существующих радиослужб так же, как и неограниченному использованию частотных ресурсов радиоприложениями, как это ожидается в будущем.

В) Стандартизация, существующие документы.

Стандартизация узкополосных систем, которые, в основном, разрабатываются для применения в коммунальной сфере (как, например, удаленное снятие показаний) на одной стороне или использования потребителем в границах его собственности, проводится с конца 80-х годов прошлого века. Соответствующие стандарты, обобщающие нормы для использования частот, максимального уровня сигналов, защиты, фильтров и сопротивления оборудования ¾ уже существуют или находятся на стадии завершения (серия EN 50065) .

В сравнении с ними разработка нормативных документов для широкополосных PLC-систем только началась (это произошло в 1999г).

По вопросам PLC-систем CENELEC и ETSI работают как каждый в своей группе (ETSI: EP PLT, CENELEC: SC 205A WG10), так и в объединенной WG. Последняя также практикует сотрудничество с CEPT и CISPR, но не спешит его укреплять.

К сегодняшнему дню были разработаны следующие специальные документы:

·             TS 101 867:2000-11, изданный ETSI, определяющий сосуществование между системами, находящимися в здании, и внешними системами. В первую очередь весь частотный диапазон (1,6-30 МГц) делится на две части так называемой «делящей частотой» и присваиваются: нижний диапазон  внешним системам, верхний ¾ внутренним.

·             CENELEC prEN 59013, являющийся идентичным с вышеупомянутым ETSI TS и отличающийся только значением делящей частоты ¾ 13,5 МГц вместо 10 МГц в ETSI TS.

Дискуссии относительно этой делящей частоты подчеркивают установившуюся коммерческую оппозицию между производителями оборудования для внешних и внутренних систем, оппозицию, которая до сих пор затрудняет принятие положительного решения по prEN.

В то же время для второго поколения PLT-оборудования решение, разрешающее использование всего частотного диапазона в случае отсутствия PLT-активности в одной из половин радиодиапазона, уже находится на стадии рассмотрения.

·       PSD»-документ TS 101 896:2001-02, разработанный ETSI, предлагающий ограничения на плотность энергетического спектра.

·       CENELEC, предлагающий сравнимые пределы уровня мощности подаваемого сигнала (дБ(мВ/Гц)) и силы излучаемых полей на расстоянии 10 м в Информационном Дополнении, в котором последний раз связывалась мощность сигнала с «коэффициентом соединения». Для последнего только эмпирически полученные диапазоны значений доступны для вычислений.

Кроме того, можно упомянуть два документа, в Европе трактуемые как «региональные»:

·       Nutzungsbestimmung» NB30, изданный «Regulierungsbehörde für Tele-kommunikation und Post» (RegTP), после обсуждения, длившегося с 1999 г, был одобрен Deutche Bundesrat 30 марта 2001г. Эта работа не была замечена Европейской Комиссией. В соответствии с этим документом частоты в диапазоне от  9кГц до 3 ГГц внутри и вдоль линий должны свободно использоваться при соблюдении некоторых условий:

¾                                      связанными с безопасностью.

¾           

¾           

·                   NB30.

Единственный существующий гармонизированный стандарт, который признан соответствующими сообществами как пригодный к использованию для вычисления помех от PLC-систем, ¾ это EN 55022. Для частотного диапазона 150 кГц – 30 МГц этот стандарт, базирующийся на CIPSR 22, устанавливает ограничения на напряжение проводимого сигнала (дБ (мкВ)). Если эти ограничения, без возможности прямого преобразования в ограничения на силу поля и, следовательно, без возможности сравнения с NB 30, будут применены к PLC-системам, операционный радиус этих систем может сократиться до участка в 300 м. Это значение рассматривается как эталон для экономичного использования PLC-систем, без использования повторителей. В настоящее время CISPR вносит поправки в CISPR 22, утверждающие, что PLC-системы попадают в рамки CISPR 22.

3. Технологические особенности PLC-систем

3.1 Электромагнитные проблемы в PLC-системах

Магистральная передача в целом, а PLC-системы в частности — это крайне сложные системы, разработка и поддержка работы которых требует учитывать многочисленные аспекты. В данной главе рассмотрим те аспекты, которые связаны с электромагнитными проблемами, как то: эффекты проводимости в сетях и эффекты излучения. В них входят:

¾   

¾   

¾   

¾   

¾   

¾   

¾   

¾   

¾   

Далее будет дана базовая информация по этим аспектам. Однако стоит помнить, что они не могут рассматриваться независимо друг от друга, так как один аспект может влиять на другие: например, уровень сигнала должен быть выше, чем уровень шума, но не настолько высок,  чтобы излучаемые поля нарушали радиотрансляцию. Модуляция сигнала и кодирование — это основные показатели, определяющие надежность системы. Нельзя также забывать и про экономический аспект.

3.2 Основные технические характеристики.

3.2.1 Частота

PLC-системы нуждаются в достаточно широкой полосе частот, чтобы выполнять высокоскоростные функции. Эта полоса  располагается в пределах 1-30 МГц.

Существуют три проблемы:

¾   

Рисунок 2. Распределение PLC – частот и допустимое излучение с исключениями Чимни (Chimney) в соответствии с NB30 (Германия).

¾   

¾   

Последняя проблема достаточно серьезна и более подробно рассмотрена далее в пункте 3.2.5. Первые две проблемы приводят к частотному спектру, представленному на рис. 2.

3.2.2 Передача сигнала

Большое разнообразие сетей и условий нагрузки делает очень сложным подсчет уровня напряжения сигнала на радиочастоте в 50/60-герцовых системах.

Практические статистические измерения дают результаты, с каким затуханием передаются сигналы. На Рис. 3 (верхняя кривая) показано в качестве примера затухание напряжения в 300-метровом кабеле как функция частоты: напряжение падает в пределах 20 дБ при частоте 1 МГц, 80 дБ при 20 МГц.

Рисунок 3. Затухание напряжения сигнала и шум в 300-метровом кабеле.

В первом приближении оно может быть подсчитано в следующем порядке:

Тип линии                                            Затухание                   Радиус использования

                                                               1-30 МГц

Адресная область:

Кабель                                                   40-80 дБ                      300 м

Надземные линии                                40-80 дБ                      300 м

Внутренняя область                       до 80 дБ                       около 50 м

Когда невозможно достичь необходимого уровня отклика, требуется установка повторителей. Могут также потребоваться шлюзы между линиями обеспечения и внутренними линиями.

3.2.3 Уровень шума и помехи проводимости в сетях низкого напряжения

Уровень шума в линиях определяется для модемов. Рис. 3 (нижняя кривая) демонстрирует пример уровня шума в кабеле обеспечения. Существует три типа помех:

¾   

¾      «пики» (отдельные частоты)

¾   

Измерения шума основываются на нескольких факторах: ширина полосы и временная константа измерительного инструмента, пиковое, или квазипиковое, или среднее значение и т.д. Это делает сравнительные измерения сложными. Должен быть соответствующий метод, чтобы стандартизировать измерения, например, в соответствии с CISPR 16 (ширина полосы 9 кГц, пиковое значение). По общему мнению стоит рассматривать диапазон:

¾    <20 дБ мкВ до <30 дБ мкВ)

¾   

Измерения в зданиях показывают уровень шума в тех же пределах. Сравнимые уровни были зарегистрированы и в компьютерных сетях.

3.2.4 Ограничение уровня сигнала во избежание нарушения работы других сетевых устройств.

PLC-системы не должны нарушать работу других устройств, подключенных к той же сети. Защищенность таких устройств против проводимого «шума» в частотном диапазоне от 0,15 до 80 Мгц обеспечивается Общим стандартом EMC. Это намного больше, чем уровень сигнала PLC (см. параграф 5.6 ниже) и опасность такого воздействия исключена.

3.2.5 Ограничение уровня сигнала из-за излучаемых полей.

Напряжение в PLC-системах и токи, циркулирующие в сетях низкого напряжения, порождают электромагнитное излучение, которое может взаимодействовать с радиослужбами, работающими на той же частоте. Фактически, диапазон 1-30 Мгц, включающий в себя соответственно длины волн 300-10 м, занят коротковолновыми широковещательными службами и другими зарезервированными сервисами, такими как сигнализация, полиция и т.д. Конечно же, их функции не должны нарушаться PLС-системами, и это является основной заботой властей и пользователей.

Некоторые особенности электросетей:

¾   

¾    N+G) во внешней области, особенно когда N-проводник заземлен. Асимметрия становится еще значительнее в случае надземных линий.

Асимметрия возникает также внутри зданий и комнат вследствие «дикой» конфигурации внутренней проводки, розеток, бытовых приборов и т.д.

Пределы для PLC-сигналов даны на время в двух формах: как ограничения на излучаемые поля или как ограничения на уровень сигнала в сети. Рисунок 4 демонстрирует допустимые пределы для полей, излучаемых PLC-сигналами, определяемые различными национальными властями. Британские требования более жесткие, американские — более мягкие.

Рисунок 4. Ограничения на излучаемые поля в Британии, Германии и США.

Перед установкой новой PLC-системы необходимо определить поле, которое она может породить. Что касается силовых кабелей, в этом случае поля, создаваемые PLC-системой могут быть вычислены. Однако на практике оказывается, что, по сравнению с прямым измерением электрических полей, вычисления дают слишком большие значения. Это можно объяснить тем фактом, что рядом с кабелем мы не можем определить поле в удаленных областях. В зданиях конфигурация проводки настолько сложна, что практически применимы только статистические измерения. В основном дальнейшие статистические исследования и представляются необходимыми. Нас интересуют создающие помехи поля на расстоянии 1,3, максимум 10 м от силовых линий или внутри комнаты.

Чтобы с большей легкостью оценить эти поля, было предложено упрощение — использовать замещающую функцию, названную «коэффициент соединения». Он может быть определен как отношение:

      E(f) – Электрическое поле в В/м

kE =   ———————————————

                                U(f) — Напряжение передаваемого сигнала в В

Практически в этом частотном диапазоне легче измерять магнитное поле и преобразовывать результат в электрическое поле путем умножения на сопротивление пустого пространства Zo (377Ω)

E(f) μV/m = H(f) μA/m*Zo     или     E(f) dBμV = K(f)dB μA/m + 51,5dB

Замечание: Другое предложение заключается в том, чтобы соотнести коэффициент соединения с вводимой мощностью, но этот метод выглядит менее простым при проведении измерений в узле сети.

Рис. 5 иллюстрирует пример измерений коэффициента соединения. Практически существуют огромный разброс значений этого коэффициента, возможно, по причине эффекта резонанса, который делает прогноз полей крайне неточным.

Рисунок 5. Коэффициент соединения для напряжения поблизости от частного дома.

При первом приблизительном рассмотрении, могут быть получены следующие значения коэффициента соединения:

—    

—                                         от -20 до 40 дБ

3.3 Измерение полей.

Что касается узкополосных PLC-систем, было проведено множество измерений полей. Несколько систем, например, входящие в ENEL в некоторых итальянских городах, уже в регулярном использовании в течение некоторого времени или расширяются в данный момент.

Недавно в некоторых странах были проведены или стали рассматриваться на предмет запуска измерения полей, связанные с широкополосными PLC-системами.

Результаты, полученные в ходе этих измерений, привели к следующим заключениям:

¾   

¾   

¾    NB 30, может привести к снижению приемлемой дистанции для «последней мили» примерно вдвое. Ограничение в соответствии с EN 55022, Class B (жилой район), может вести к росту нерентабельности.

¾   

3.4 Модуляция сигнала и кодирование.

Методы модуляции сигналов и кодирование команд, в общем, не рассматриваются как проблемы, но, так как они тесно связаны с нарушениями работы сети, мы коротко рассмотрим их.

Что касается метода модуляции, в связи с передачей различных сигналов и иммунитету к импульсным помехам рассматриваются только широкополосные методы с частотным мультиплексированием. OFDM-модуляция (Orthogonal Frequency Division Multiplexing — Мультиплексирование с разделением по ортогональным частотам), похоже, пользуется наибольшим предпочтением. Она состоит в разделении доступного спектра на большое число подканалов и передаче данных по N из этих каналов с частотами f1,f2,…,fN. Преимущество этого метода состоит в том, что он позволяет избегать каналов, соответствующих запрещенным частотам и, в связи с этим, повысить уровень передаваемого сигнала. Подробнее мы остановимся на OFDM-модуляции, являющейся основой технологии PLC, немного позднее.

Метод кодирования должен выбираться в соответствии с конкретными выполняемыми функциями. Важный пункт, который надо учитывать — это одновременный запуск различных приложений, например, команд и Интернет или телефона. Каждому приложению при этом выделяется определенное количество каналов.

3.5 Руководство по определению уровня сигнала.

Различные факторы, описанные выше, которые должны быть учтены, делают относительно сложной оценку реальных характеристик PLC-системы. Следующий пример может служить руководством, принимая во внимание неуверенность в полученных коэффициентах. Предполагается система с операционной полосой шириной в 1Мгц (2Мбит/c), использование OFDM-модуляции (которая обеспечивает хорошую защиту против шумовых пульсаций) и средние значения учитываемых факторов.

Можно пойти следующим путем:

¾ Уровень широкополосных помех с В = 100 кГц » 35 дБ мкВ

                                                            В = 1 МГц ¾ до 45 дБ мкВ

¾ гарантийный резерв – 10дБ

¾ Затухание сигнала в силовом кабеле – 60 дБ

¾ Приложенное напряжение = 45+10+60 = 115 дБ мкВ / 0,56

¾ Коэффициент соединения: -45 дБ

¾ Излучаемое поле: 115 дБ  – 45 дБ = 70 дБ ® 30 мВ/м

Другой метод вычислений может базироваться на спектре плотности энергии (СПЭ).

Некоторые замечания:

¾    CISPR 22 (максимум 60 дБ)

¾   

¾    NB30, могут быть получены при сигнале, меньшим на 20 дБ. Некоторые производители заявляют, что они могут удовлетворить эти требования. Однако требования CISPR очень жесткие, и вопрос встает остро, если для PLC не будут установлены более щадящие пределы.

3.6 Мультиплексирование с разделением по ортогональным частотам

Технологию OFDM-модуляции рассмотрим на примере стандарта 802.11а.

По сути, OFDM является частным случаем техники передачи данных с использованием множества несущих (MultiCarrier Modulation -- MCM). Главный принцип MCM заключается в том, чтобы разделить основной поток бит на ряд параллельных подпотоков с низкой скоростью передачи и затем использовать их для модуляции нескольких несущих (поднесущих). При этом, вообще говоря, к каждой из поднесущих может быть применена любая техника модуляции. Общая структура MCM-системы представлена на рис. 1.

Традиционный метод разделения полосы пропускания заключается в применении частотных фильтров. Хорошо известным примером этой техники является мультиплексирование с разделением по частотам (Frequency Division Multiplexing -- FDM). На рис. 2 представлены типичные спектральные кривые для трех подканалов FDM. Чтобы избежать межканальной интерференции, спектры подканалов должны быть разделены защитной полосой. Такое требование приводит к неэффективному использованию выделенного частотного диапазона.

 Применение преобразования Фурье позволяет разделить частотный диапазон на поднесущие, спектры которых перекрываются, но все остаются ортогональными. Ортогональность поднесущих обозначает, что каждая из них содержит целое число колебаний на период передачи символа. Как видно из рис. 3, спектральная кривая любой из поднесущих имеет нулевое значение для "центральной" частоты смежной. Именно эта особенность спектра поднесущих и обеспечивает отсутствие интерференции между ними. В приведенном примере максимумы разделены диапазоном 300 Hz.

Еще одним преимуществом OFDM является ее устойчивость к так называемому эффекту многолучевого запаздывания. Он вызывается тем, что излученный сигнал, отражаясь от препятствий, приходит к приемной антенне разными путями. Это может привести к искажениям за счет межсимвольной интерференции. Для ослабления эффекта многолучевого запаздывания символы передаются с большим периодом. Устойчивость может быть повышена путем добавления защитного временного периода между передаваемыми символами. Обычно используют циклическое расширение -- конечную часть волны, кодирующей символ, добавляют к начальной части. Это увеличивает длину символа, не нарушая ортогональности. Кроме того, циклическое расширение позволяет выбрать окно для преобразования Фурье в любом месте временного интервала символа (рис. 4).

Физический уровень.

Стандарт 802.11a предусматривает использование полосы частот 5,15--5,825 GHz и скорость передачи данных до 54 Mbps. Полоса поделена на три рабочие зоны, каждая из которых имеет ширину 100 MHz и максимально допустимую мощность излучаемого сигнала (в США). Первые 100 MHz в нижней части диапазона (5,15--5,25 GHz) ограничены выходной мощностью 50 мВт, излучаемая мощность в средней зоне (5,25--5,35 GHz) не должна превышать 250 мВт, а в верхней зоне (5,725--5,825 GHz) -- 1 Вт. Предполагается, что верхняя зона частот будет использоваться для каналов, соединяющих здания, или других наружных приложений, тогда как две другие зоны -- для применения внутри зданий.

Схема модуляции

Высокая скорость передачи достигается за счет группировки множества низкоскоростных подканалов (поднесущих). Это выполняется следующим образом. Две нижние зоны делятся на восемь неперекрывающихся каналов шириной 20 MHz. В свою очередь, каждый канал разбивается на 52 подканала по 300 kHz (рис. 5). Из них 48 подканалов используются для передачи данных, а остальных четыре -- для кодов коррекции ошибок. Устройства, удовлетворяющие стандарту 802.11a, должны поддерживать скорости передачи 6, 9, 12, 18, 24, 36, 48 или 54 Mbps. Такое многообразие скоростей достигается с помощью применения различных схем кодирования. Так, на нижнем уровне иерархии скоростей используется бинарная фазовая модуляция (Binary Phase Shift Keying -- BPSK). Она обеспечивает пропускную способность подканала 125 Kbps, что, умноженное на 48, дает 6 Mbps для одного канала. Квадратурная фазовая модуляция (QPSK) удваивает это значение, доводя его до 12 Mbps.

Последующего удвоения удается добиться с помощью 16-уровневой квадратурной амплитудной модуляции (16QAM), которая кодирует 4 бита информации на 1 Hz, а применение схемы 64QAM дает скорость передачи данных 54 Mbps. В итоге восемь каналов предоставят суммарную пропускную способность 423 Mbps с поддержкой 512 пользователей. Безусловно, это не означает, что каждый из пользователей сможет передавать и получать данные со скоростью 54 Mbps, они будут просто разделять полосу пропускания в зоне покрытия определенного канала. Заметим, что стандарт 802.11b поддерживает лишь три неперекрывающихся канала по 11 Mbps каждый, т. е. обеспечивают суммарную полосу пропускания только 33 Mbps.

Генерация OFDM-сигнала

При формировании OFDM-сигнала необходимо обеспечить ортогональность поднесущих. Поэтому сначала, исходя из характера входных данных, определяются требуемый частотный спектр и необходимая схема модуляции. Каждая поднесущая связывается со своим подпотоком данных. Амплитуда и фаза поднесущей вычисляются на основе выбранной схемы модуляции (BPSK, QPSK или QAM). Затем с помощью обратного преобразования Фурье (ОПФ) амплитуда как функция фазы преобразуется в функцию от времени (преимущественно используется вариант обратного быстрого преобразования Фурье ¾ ОБПФ). Принимающая аппаратура с помощью БПФ преобразует амплитуду сигналов как функцию от времени в функцию от частоты, генерируя при этом набор ортогональных синусоид (рис. 6).