O Espectro

DSSS - Direct Sequence Spread Spectrum

A transmissão por sequência directa é uma técnica de espalhamento espectral, que pode ser utilizada para transmitir um sinal, de forma controlada, a partir de uma banda larga de frequências.

Figura 1 - Técnica DSSS básica

Esta técnica é aplicada em todas as versões comerciais 802.11a/b/g. O espectro electromagnético divide-se numa série de canais com uma largura de frequência fixa (aproximadamente 25MHz), dentro dos quais operam as componentes de uma célula. Sobre a informação a emitir é aplicada uma técnica de redundância, designada "Chipping". Através desta técnica, multiplica-se o tamanho da informação, para depois lhe aplicar os mecanismos de modulação de canal correspondentes. Ao contrário de outras técnicas de espalhamento espectral (o FHSS), as emissões para uma determinada célula estão confinadas num canal específico, sem ocupar o resto da banda disponível.

Definem-se então 13 canais com uma largura de banda de 22 MHz cada um. A frequência central do primeiro é, por exemplo, 2.412GHz (estende-se 11MHz para cada lado), estando todas separadas entre si por 5MHz. Portanto, são canais que se sobrepõem completamente entre eles via OFDM. Nos Estados Unidos apenas é permitida a utilização dos 11 primeiros.

OFDM

Orthogonal Frequency Dividion Multiplexing (OFDM) é uma técnica de transmissão multi-portadoras que foi recentemente reconhecida como um excelente método de transmissão de dados de alta velocidade bi-direccional. O seu surgimento data de 1960 mas apenas recentemente se tornou popular devido aos avanços relacionados com os circuitos integrados digitais que executam, a alta velocidade, as operações complexas que esta técnica necessita. OFDM “encolhe” a banda necessária do conjunto de portadoras moduladas mantendo-as ortogonais entre si. Esta técnica é utilizada em sistemas ADSL, WIMAX e, é claro, 802.11a/g.  

É baseada em FDM (Frequency Division Multiplexing), uma tecnologia que utiliza várias frequências para simultaneamente transmitir múltiplos sinais em paralelo. Cada sinal tem a sua gama de frequências (sub-portadoras). Cada sub-portadora é separada por uma banda de guarda para assegurar que não entram em overlap. No receptor essas sub-portadoras são desmoduladas a partir de filtros que fazem a separação dos canais.

Figura 2 - FDM com 9 sub-portadoras

OFDM é semelhante a FDM mas com melhor eficiência espectral ao espaçar as sub-portadoras muito perto entre si (até estarem no limite de overlap). Este processo é efectuado utilizando frequências que são ortogonais (perpendiculares) entre si, permitindo que o espectro de cada sub-canal entre em overlap com o seguinte, sem que isso cause interferência.

Figura 3 - OFDM com 9 sub-portadores

As Bandas Disponíveis

Banda dos 2.4 GIGAHERTZ

Vai dos 2.400 aos 2.4835 GHz, garantindo 83.5MHz para a sua utilização. A regulação portuguesa e europeia delimita as condições de uso na norma de utilização UN-85, que limita a potência máxima de emissão aos 100 miliwatts medidas como o equivalente à potência emitida por um radiador isotrópico (PIRE). A sua utilização é permitida para espaços interiores ou exteriores de curto alcance (embora não especifique que é curto). Nos Estados Unidos, as condições são um pouco mais flexíveis, com um limite de potência mais elevado.

Os standards Wi-Fi que utilizam esta banda são o 802.11, 11b e o 11g. No 802.11 definem-se 79 frequências separadas por 1 MHz, onde o sistema por FHSS (igual ao bluetooth) utiliza todo o canal disponível. No 802.11b/g definem-se 13 canais disponíveis com 22MHz cada, onde a frequência central do primeiro é 2.412GHz. Nos Estados Unidos, apenas são permitidos os 11 primeiros.

Banda Inferior dos 5GHz (5.150 a 5.250 GHz)

Vai dos 5.150 aos 5.250 GHz, o que representa uma largura de banda de 100 MHz. A norma de utilização nacional limita o seu uso a interiores com 3 limites de potência PIRE:

• Sem controlo de sinal – o limite de potência permitido é de 30 miliwatts.
• Com controlo de potência transmitida (TPS) – é um mecanismo que reduz automaticamente a potência de emissão caso estejam presentes, no mesmo canal, sinais provenientes de outras fontes (como radares). O limite é de 120 miliwatts.
• Com TPS e DFS – o mecanismo de selecção dinâmica de potência (DFS) analisa periodicamente o canal em uso. No caso de detectar outra fonte de emissão, procede a uma mudança automática para outro canal livre. A potência limite aumenta para os 200 miliwatts. Nos Estados Unidos, o limite é de 50 miliwatts só em interiores.

O standard, tanto para esta banda como para as restantes dos 5GHz que se mencionam a seguir, é o 802.11a. A delimitação de canais proposta habilita apenas 4 canais de 20MHz cada um, embora não interfiram entre si.

Banda Média dos 5GHz (5.250 a 5.350 GHz)

Estes 100 MHz também são regulados pela UN-128, mais uma vez só para interiores, embora com novos valores de potência PIRE:

• Só com DFS - limite de 60 miliwatts
• Com TPS e DFS - limite de 200 miliwatts

Nos Estados Unidos, permite-se a utilização para interiores e exteriores, com 250 miliwatts de limite. Mais uma vez, o standard para esta banda é o 11a, proporcionando outros 4 canais não interferentes de 20 MHz.

Banda Superior Europeia (5.470 a 5.725MHz)

Nesta banda são disponibilizados 255MHz. A norma UN-128 obriga a utilizar conjuntamente os dois sistemas de controlo (TPS e DFS), permitindo emitir até 1 Watt de potência PIRE. A banda só é válida na Europa e permite a utilização de 12 canais não-interferentes.

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