Введение
Снижение помех радиосигналов
В телекоммуникациях используются защитные интервалы для предотвращения взаимных помех между различными передачами или перекрытия передач. Эти передачи могут осуществляться разными пользователями (как в TDMA) или одним и тем же пользователем (как в OFDM). Назначение защитного интервала – обеспечить устойчивость к задержкам распространения, эхо и отражениям, к которым цифровые данные обычно очень чувствительны.
In telecommunications, guard intervals are used to ensure that distinct transmissions do not interfere with one another, or otherwise cause overlapping transmissions. These transmissions may belong to different users (as in TDMA) or to the same user (as in OFDM). The purpose of the guard interval is to introduce immunity to propagation delays, echoes and reflections, to which digital data is normally very sensitive.
Использование в системах цифровой связи
В OFDM началу каждого символа предшествует интервал охраны. Пока эхо попадает в этот интервал, оно не повлияет на способность приемника безопасно декодировать полезные данные, поскольку данные интерпретируются только за пределами интервала охраны. В TDMA временной слот каждого пользователя заканчивается интервалом охраны. Таким образом, интервал охраны защищает от потери данных внутри одного и того же временного слота и защищает временной слот следующего пользователя от помех, вызванных временем распространения сигнала. Распространено заблуждение, что временные слоты TDMA начинаются с интервала охраны, как в OFDM. Однако в спецификациях для TDMA-систем, таких как GSM, охранный период определяется как период в конце временного слота. Более длительные охранные периоды позволяют компенсировать более отдаленные эхо, но снижают эффективность канала. Например, в DVB-T интервалы охраны доступны в значениях 1/32, 1/16, 1/8 или 1/4 периода символа. Самый короткий интервал (1/32) обеспечивает наименьшую защиту и наибольшую скорость передачи данных; самый длинный интервал (1/4) обеспечивает наибольшую защиту, но наименьшую скорость передачи данных. В идеале, интервал охраны устанавливается немного больше разброса задержки канала.
802.11 защитный интервал
Стандартный интервал охраны символов, используемый в IEEE 802.11 OFDM, составляет 0,8 мкс. Для повышения скорости передачи данных 802.11n добавил опциональную поддержку интервала охраны 0,4 мкс. Это обеспечивает увеличение скорости передачи данных на 11%. Для увеличения зоны покрытия IEEE 802.11ax (Wi-Fi 6) предоставляет опциональную поддержку интервалов охраны 0,8 мкс, 1,6 мкс и 3,2 мкс. Более короткий интервал охраны приводит к увеличению вероятности ошибок в пакетах, когда разброс задержки сигнала в канале превышает интервал охраны или если отсутствует точная синхронизация по времени между передатчиком и приемником. Можно разработать алгоритм для определения, будет ли использование короткого интервала охраны полезным для конкретного канала связи. Для упрощения реализации производители, как правило, используют короткий интервал охраны только на последнем этапе адаптации скорости передачи данных, когда устройство работает на максимальной скорости.