Комплементарная кодовая ключевая модуляция (CCK) в сетях 802.11b/g

Введение

Дополнительное кодирование несущей (CCK) — это схема модуляции, используемая в беспроводных сетях (WLAN), работающих по спецификации IEEE 802.11b. В 1999 году CCK был принят для дополнения кода Баркера в беспроводных цифровых сетях с целью достижения скорости передачи данных выше 2 Мбит/с, но при этом с уменьшением дальности. Это обусловлено более короткой последовательностью кодов в CCK (8 бит против 11 бит в коде Баркера), что означает меньшее разнесение сигнала для достижения более высокой скорости передачи данных, но большую восприимчивость к узкополосным помехам, приводящую к сокращению радиуса действия радиосвязи. Помимо более короткой последовательности кодов, CCK также имеет большее количество последовательностей кодов для кодирования большего числа бит (4 последовательности кодов при 5,5 Мбит/с и 8 последовательностей кодов при 11 Мбит/с), что еще больше увеличивает скорость передачи данных. В то время как код Баркера имеет только одну последовательность кодов. Дополнительные коды, впервые рассмотренные Голеем, представляли собой пары двоичных дополнительных кодов, и он отметил, что если элементы кода длиной N равны либо [-1 или 1], то из их определения непосредственно следует, что сумма соответствующих последовательностей автокорреляции равна нулю во всех точках, кроме нулевого сдвига, где она равна K×N (где K — количество кодовых слов в наборе). CCK является вариантом и усовершенствованием M-ary Orthogonal Keying и использует «полифазные дополнительные коды». Они были разработаны компаниями Lucent Technologies и Harris Semiconductor и приняты рабочей группой 802.11 в 1998 году. CCK — это схема модуляции, используемая при работе 802.11b на скоростях 5,5 или 11 Мбит/с. CCK был выбран по сравнению с конкурирующими методами модуляции, поскольку он использовал примерно ту же полосу пропускания и мог использовать ту же преамбулу и заголовок, что и существующие беспроводные сети со скоростью 1 и 2 Мбит/с, что обеспечивало совместимость. Полифазные дополнительные коды, впервые предложенные Сивасвами в 1978 году, — это коды, в которых каждый элемент является комплексным числом с единичной величиной и произвольной фазой, или, конкретно для 802.11b, одним из [1, −1, j, −j]. Сети, использующие спецификацию 802.11g, применяют CCK при работе на скоростях 802.11b.

Complementary code keying (CCK) is a modulation scheme used with wireless networks (WLANs) that employ the IEEE 802.11b specification. In 1999, CCK was adopted to supplement the Barker code in wireless digital networks to achieve data rate higher than 2 Mbit/s at the expense of shorter distance. This is due to the shorter chipping sequence in CCK (8 bits versus 11 bits in Barker code) that means less spreading to obtain higher data rate but more susceptible to narrowband interference resulting in shorter radio transmission range. Beside shorter chipping sequence, CCK also has more chipping sequences to encode more bits (4 chipping sequences at 5.5 Mbit/s and 8 chipping sequences at 11 Mbit/s) increasing the data rate even further. The Barker code, however, only has a single chipping sequence. The complementary codes first discussed by Golay were pairs of binary complementary codes and he noted that when the elements of a code of length N were either [−1 or 1] it followed immediately from their definition that the sum of their respective autocorrelation sequences was zero at all points except for the zero shift where it is equal to K×N. (K being the number of code words in the set). CCK is a variation and improvement on M ary Orthogonal Keying and uses 'polyphase complementary codes'. They were developed by Lucent Technologies and Harris Semiconductor and were adopted by the 802.11 working group in 1998. CCK is the form of modulation used when 802.11b operates at either 5.5 or 11 Mbit/s. CCK was selected over competing modulation techniques as it used approximately the same bandwidth and could use the same preamble and header as pre existing 1 and 2 Mbit/s wireless networks and thus facilitated interoperability. Polyphase complementary codes, first proposed by Sivaswamy, 1978, are codes where each element is a complex number of unit magnitude and arbitrary phase, or more specifically for 802.11b is one of [1, −1, j, −j]. Networks using the 802.11g specification employ CCK when operating at 802.11b speeds.

Математическое описание

CCK-модуляция, используемая в 802.11b, передает данные в символах, состоящих из восьми чипов, где каждый чип представляет собой пару комплексных QPSK-битов со скоростью 11 Мчип/с. В режимах 5,5 Мбит/с и 11 Мбит/с соответственно, 4 и 8 битов модулируются на восемь чипов символа c0, …, c7, где и определяются модулируемыми битами. Иными словами, изменение фазы применяется к каждому чипу, к каждому чипу с четным индексом (начиная с c0), к первым двум из каждых четырех чипов и к первым четырем из восьми чипов. Следовательно, это также можно рассматривать как форму обобщенного кодирования на основе преобразования Адамара.