Universidad de Costa Rica Facultad de Ingeniería Escuela de Ingeniería Eléctrica

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1 Universidad de Costa Rica Facultad de Ingeniería Escuela de Ingeniería Eléctrica IE 0502 Proyecto Eléctrico Redes Inalámbricas de Área Local (WLAN) de Alta Velocidad Por: Róger Chavarría Rodríguez Emilio Murillo Hernández

2 IE-0502 Redes Inalámbricas de Área Local (WLAN) de Alta Velocidad ii Redes Inalámbricas de Área Local (WLAN) de Alta Velocidad Por: Róger Chavarría Rodríguez Emilio Murillo Hernández Sometido a la Escuela de Ingeniería Eléctrica de la Facultad de Ingeniería de la Universidad de Costa Rica como requisito parcial para optar por el grado de: BACHILLER EN INGENIERÍA ELÉCTRICA Aprobado por el Tribunal: Ing. Víctor Hugo Chacón Prendas Profesor Guía Ing. Federico Ruiz Ugalde Profesor Lector Ing. Luis Antonio Vargas Quesada Profesor Lector

3 IE-0502 Redes Inalámbricas de Área Local (WLAN) de Alta Velocidad iii DEDICATORIA A Dios que me permite la vida y a la Virgen que me protege, a mis padres que lucharon por darme la mejor educación con mucho amor y paciencia, a mis hermanas que siempre me apoyan y me dan consejos, a el resto de mi familia que siempre confiaron en mi, a mis amigos (Marco, Chema, Ana Lucia, Maria, Marie Ann, Cristina, Silvia, Luis A) que me alientan a no desmayar y conseguir mis metas cueste lo que cueste, a Tuti por darme la inspiración y el último empujón para cerrar una etapa de mi vida y a mi Ángel Guardián Oscar Luis y su familia que desde hace dos años interceden y me protegen muy de cerca. RACR. Dedico todo el esfuerzo puesto en este trabajo a mis padres que tanto me han apoyado toda mi vida, a mis hermanos, tíos y abuelos, así como a Evelyn por su grata compañía durante este último año. A mis amigos que celebran mis éxitos como si fuesen también suyos. LEMH.

4 IE-0502 Redes Inalámbricas de Área Local (WLAN) de Alta Velocidad iv RECONOCIMIENTOS A la Escuela de Ingeniería Eléctrica, su personal docente y administrativo por darnos las herramientas para llegar a ser unos buenos profesionales. A Víctor Hugo por la ayuda durante este año para realizar el proyecto de la mejor manera y el apoyo para buscar mejores oportunidades en su desarrollo.

5 IE-0502 Redes Inalámbricas de Área Local (WLAN) de Alta Velocidad v ÍNDICE GENERAL ÍNDICE DE FIGURAS... viii ÍNDICE DE TABLAS...x NOMENCLATURA...xi RESUMEN... xiii CAPÍTULO 1: Introducción Objetivo General Objetivos específicos Metodología...2 CAPÍTULO 2: Reseña de las normas x Técnicas de Modulación de Espectro Disperso Secuencias de pseudo-ruido (PN) Espectro Disperso de Secuencia Directa (DS-SS) Espectro Disperso de Frecuencia Saltante (FH-SS) Multiplexión por División de Frecuencia Ortogonal (OFDM) Los usos del OFDM MIMO-OFDM Otras Versiones del OFDM La Norma IEEE g...29 CAPÍTULO 3: Seguridad en WLANs Privacidad Equivalente a Alambrado (Wired Equivalent Privacy (WEP)) Llaves WEP Las llaves WEP estáticas El Uso de WEP Servidores de encriptación de llaves centralizados El Estándar de Encriptación Avanzada Filtrado Filtrado SSID Filtrado de la dirección MAC Filtrado de protocolo VPNs inalámbricos...46

6 IE-0502 Redes Inalámbricas de Área Local (WLAN) de Alta Velocidad vi 3.8 Protocolo de Integridad de Llave Temporal (TKIP) Soluciones basadas en AES Gateways inalámbricos x y el Protocolo de Autentificación Extensible...50 CAPÍTULO 4: Infraestructura de una red de área local inalámbrica Elementos Físicos comunes Puntos de acceso (Access Points) Modo Raíz Modo Puente Modo repetidor Puentes (Bridges) Modos raíz y no raíz Modo punto de acceso Modo repetidor Puentes de grupo de trabajo (Workgroup Bridges) Dispositivos Cliente Inalámbricos Tarjetas PCMCIA y Compact Flash Dispositivos PCI/ISA Convertidores Seriales y Ethernet Dispositivos USB Puertas de enlace residencial (Residential Wireless Gateways) Puertas de enlace empresarial (Enterprise Wíreless Gateways) Arquitectura de Redes Inalámbricas Señaladores (Beacons) Sincronización Conjuntos de parámetros FH o DS SSID Mapa de indicación de tráfico (TIM) Tasa de velocidad...67 CAPÍTULO 5: Antenas Tipos de Antenas Antenas Omnidireccionales Antenas Semidireccionales Antenas Direccionales Diseño de enlaces mediante antenas Propagación en el espacio libre Margen de operación del sistema Región de Fresnel Cobertura en interiores...79 CAPÍTULO 6: Diseño de una WLAN Diseño de un enlace Inalámbrico...81

7 IE-0502 Redes Inalámbricas de Área Local (WLAN) de Alta Velocidad vii 6.2 Enlace enrutador-pc CAPÍTULO 7: Conclusiones y recomendaciones...85 BIBLIOGRAFÍA...88 ANEXO 1: Hojas de datos de Enrutador Inalámbrico DI ANEXO 2: Hojas de datos de Tarjeta Inalámbrica DWL-G ANEXO 3: Hojas de datos de Cable WBC ANEXO 4: Datos de varios Puntos de Acceso g...98 ANEXO 5: Regulations Affecting Deployment...104

8 IE-0502 Redes Inalámbricas de Área Local (WLAN) de Alta Velocidad viii ÍNDICE DE FIGURAS Figura 2.1 Registro de Cambio de Regeneración...9 Figura 2.2 Diagrama de un Sistema DS con Modulación de Fase Binaria...10 Figura 2.3 Receptor DS...12 Figura 2.4 Espectro de la señal en el Demodulador...13 Figura 2.5 Sistema de FH-SS de Canal Único...15 Figura 2.7 Modulación de 8 símbolos usando BPSK en el dominio del tiempo Figura 2.8 Señal sin portadora, transmisión perfecta...20 Figura 2.9 Señal sin portadora, transmisión con interferencia intersímbolo Figura 2.10 Señales adyacentes...21 Figura 2.11 División de Frecuencia Ortogonal...22 Figura 2.12 Señal OFDM desde sus portadoras con sobreposición de símbolos...23 Figura 2.13 Modulación de la señal de banda base Figura 2.14 Datos antes de la transmisión (negro) y después de la transmisión (azul), con magnitud y fase afectadas Figura 2.15 Tasa de Datos esperada por la b, a y g a diferentes distancias del Punto de Acceso...34 Figura 3.1 Configuración de WLANs con servidor centralizado...42 Figura 3.2 Ejemplo de Filtrado MAC...45 Figura 3.3 Configuración VPN en WLANs...47 Figura 4.1 Puntos de Acceso en modo raíz...54 Figura 4.2 Puntos de Acceso en modo puente...55 Figura 4.3 Punto de Acceso en modo repetidor...56 Figura 4.4 Puente en modos raíz y no raíz...58 Figura 4.5 Puente en modo repetidor...59 Figura 4.6 Localización de un Puente inalámbrico de grupo de trabajo en una red...60

9 IE-0502 Redes Inalámbricas de Área Local (WLAN) de Alta Velocidad ix Figura 4.7 Localización de una Puerta de enlace residencial inalámbrica...63 Figura 4.8 Ubicación de una Puerta de enlace empresarial en una red...64 Figura 5.1 Patrón de radiación de un dipolo...68 Figura 5.2 Patrones de radiación de antenas semidireccionales...69 Figura 5.3 Patrones de radiación de antenas direccionales...70 Figura 5.1 Canales WLAN en América...74 Figura 5.2 Camino total de propagación en un enlace RF...76 Figura 5.3 Región de Fresnel...78 Figura 6.1 Topología...81 Figura 6.2 Sensitividad de tarjeta DWL-G520 (Anexo 2)...82

10 IE-0502 Redes Inalámbricas de Área Local (WLAN) de Alta Velocidad x ÍNDICE DE TABLAS Tabla 2.1 Capacidad máxima esperada por ambientes IEEE Tabla 5.1 Distribución de Canales b/802.11g para América...74 Tabla 6.1 Cálculo del Margen de Operación...83

11 IE-0502 Redes Inalámbricas de Área Local (WLAN) de Alta Velocidad xi NOMENCLATURA AES AP CCK db DHCP DS-SS EAP EMI FCC FIPS IEEE IFFT ISI ISM IV LAN LOS MAC MAI Mbps MIMO NIC NIST OFDM QoS Estándar de Encriptación Avanzada Punto de Acceso Código complementario Cambiante Decibeles Protocolo Dinámico de Configuración Espectro Disperso de Secuencia Directa Protocolo de Autentificación Extensible Interferencia Electromagnética Comité Federal de Comunicaciones Norma de Procesamiento de la Información Federal Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos Transformada Rápida Inversa de Fourier Interferencia Interna del Símbolo Industrial, Científica y Médica Vector de Inicialización Red de Área Local Línea de Visión Control de Acceso al Medio Interferencia de Acceso Múltiple Mega bits por segundo Múltiples Entradas, Múltiples Salidas Tarjeta para Interfase de Red Instituto Nacional de Normas y Tecnologías Multiplexión División de Frecuencia Ortogonal Calidad de Servicio

12 IE-0502 Redes Inalámbricas de Área Local (WLAN) de Alta Velocidad xii PAPR PCM PN PPP PSK QAM RADIUS SOHO SOM SSID TG TKIP UNII VPN WECA WEP WLAN Cresta para Promediar la Potencia de Radio Modulación de Código de Pulso Pseudo-ruido Protocolo Punto a Punto Demodulación de Fase Cambiante Modulación de Amplitud en Cuadratura Sistema de Autentificación para Conexión a Servicios de Usuario Oficina Pequeña Oficina en Casa Margen de Operación del Sistema Identificador de Grupo de Servicios Extendidos Grupo de Tarea Protocolo de Integridad de Llave Temporal Infraestructura Nacional de la Información Sin Licencia Red Virtual Privada Alianza de Compatibilidad de Redes Inalámbricas Privacidad Equivalente con la Alambrada Red Inalámbrica de Área Local

13 IE-0502 Redes Inalámbricas de Área Local (WLAN) de Alta Velocidad xiii RESUMEN En este trabajo se realizó un estudio de los esquemas de modulación en redes inalámbricas para obtener altas velocidades de transmisión de datos, también se analizaron los dispositivos y sus posibles aplicaciones, y se establecieron las bases para realizar un diseño de una WLAN. La necesidad de estudiar y entender el tipo de modulación que se utiliza en las normas de redes inalámbricas llevó no sólo a buscar en libros de referencia, sino también en artículos presentados por los fabricantes de los equipos y por los organismos encargados de estandarizarlos. La seguridad es un elemento que se ha cuestionado mucho a todas las normas de redes inalámbricas, por lo tanto es necesario estudiar y analizar las diferentes variedades de configuraciones que se pueden obtener hoy en día para realizar un diseño que sea lo suficientemente seguro, utilizando los mecanismos necesarios como llaves de encriptación o redes privadas virtuales. Los elementos básicos para la puesta en marcha de una red inalámbrica son los puntos de acceso y las tarjetas de acceso inalámbrico. Las antenas otorgan mayor versatilidad a las áreas de cobertura o enlaces entre edificios en las redes inalámbricas. Finalmente por limitaciones de equipo y de acceso a las instalaciones de la Facultad de Ingeniería los fines de semana, no fue posible realizar una propuesta para interconectar aulas donde se imparten lecciones de Ingeniería Eléctrica con la red de la escuela de forma inalámbrica.

14 IE-0502 Redes Inalámbricas de Área Local (WLAN) de Alta Velocidad 1 CAPÍTULO 1: Introducción 1.1 Objetivo General Investigar las redes inalámbricas con sus nuevas normas IEEE a y g, su esquema de modulación para obtener altas velocidades de transmisión de datos y su aplicación en el diseño de una WLAN para uso en el edificio de la Escuela de Ingeniería Eléctrica y otros edificios de la Universidad de Costa Rica Objetivos específicos Conocer la historia de las normas IEEE x y su estado actual. Repasar los esquemas de modulación utilizados por la norma b. Investigar sobre la norma IEEE g y la IEEE a. Conocer el esquema de Multiplexión por División de Frecuencia Ortogonal utilizado en las redes inalámbricas de alta velocidad. Investigar los diferentes mecanismos de seguridad en las WLANs. Investigar las características del diseño para antenas a usar en WLAN. Conocer las características de los elementos básicos de una WLAN para efectos de diseño. Realizar el diseño de la WLAN de la Escuela de Ingeniería Eléctrica para lograr acceso hasta las aulas, incluyendo los aspectos de seguridad.

15 IE-0502 Redes Inalámbricas de Área Local (WLAN) de Alta Velocidad Metodología Debido a que son tecnologías aprobadas recientemente por la IEEE es que se utilizará en su mayoría la investigación por Internet en las páginas de compañías fabricantes, de investigaciones por organismos relacionados y de artículos en revistas especializadas. Además se complementará con la teoría de libros existentes sobre las técnicas de modulación.

16 IE-0502 Redes Inalámbricas de Área Local (WLAN) de Alta Velocidad 3 CAPÍTULO 2: Reseña de las normas x Cuando el IEEE ratificó las normas de comunicaciones de redes inalámbricas a y b en 1999, su meta era crear una norma tecnológica base que pudiera medir tipos de codificaciones físicas múltiples, frecuencias y aplicaciones de la misma manera que la Norma de Ethernet se ha aplicado con éxito a 10-Mbps, 100-Mbps y 1-Gbps con tecnología sobre fibra y varios tipos de cables. Un año después, se tiene a disposición una amplia selección de productos b a 11-Mbps de una multitud de vendedores. Las normas IEEE forman una familia de especificaciones que definen cómo deben producirse los equipos de WLAN para que los equipos de los diferentes fabricantes puedan trabajar juntos. El grupo b se manejó grandemente por las Tecnologías de Lucent e Intersil S.A. La norma b fue diseñada para operar en la banda 2.4-GHz ISM (Industrial, Scientific and Medical) que usa la tecnología de espectro disperso de secuencia directa (DS-SS). La norma a, por otro lado, fue diseñada para operar en la banda de 5-GHz UNII (Unlicensed National Information Infrastructure) recientemente asignada. Y al contrario de la b, la norma a se desvía de la tecnología del espectro disperso tradicional, en cambio usa un esquema división de frecuencia multiplexado que se piensa es más amistoso a los ambientes de la oficina. La norma a, que soporta velocidades de datos de hasta 54 Mbps, es el Ethernet Rápido análogo a la b, que soporta velocidades de datos de hasta 11 Mbps.

17 IE-0502 Redes Inalámbricas de Área Local (WLAN) de Alta Velocidad 4 Así como el Ethernet y el Ethernet Rápido, la b y la a usan un MAC (Media Access Control) idéntico. Sin embargo, mientras el Ethernet Rápido usa el mismo esquema de codificación de la capa-física como el Ethernet (sólo que más rápido), la a usa un esquema de codificación completamente diferente, llamado OFDM (Multiplexión por División de Frecuencia Ortogonal). La reciente aprobación del borrador de la especificación g para red de área local inalámbrica (WLAN) ha llevado a un poco de confusión en la industria con respecto al estado de WLANs de gran velocidad. El borrador de la especificación se presentó en noviembre del 2001 por el Grupo de Tareas (TGs) g, que ha estado desarrollando un aditamento a la existente norma b 2.4-GHz WLAN para lograr una alta velocidad de datos y la extensión compatible hacia atrás. Desde que el IEEE aprobó el borrador de la especificación g, artículos en publicaciones de la industria del comercio así como comunicaciones originadas por los participantes de la industria han contribuido a la confusión declarando incorrectamente el estado propuesto de la norma g, embelleciendo lo que el borrador de la especificación ofrece al mercado WLAN y creando duda en las futuras perspectivas del mercado de la norma a. Actualmente, hay dos normas aceptadas por el IEEE de WLAN: b (operando en la banda 2.4-GHz de ISM) y la de alta velocidad a (operando en la banda 5-GHz). El borrador de la especificación g es una extensión de la norma b que trae la Multiplexión por División de Frecuencia Ortogonal (OFDM), el esquema de modulación usado por la a, a la banda 2.4-GHz del ISM.

18 IE-0502 Redes Inalámbricas de Área Local (WLAN) de Alta Velocidad 5 Para la claridad, es vital entender el estado del borrador de la especificación g en el contexto del proceso del IEEE para ratificar las nuevas normas. Para que la g sea ratificada con éxito, hay numerosos problemas de ingeniería que deben ser rotulados antes de ganar la aprobación de organizaciones como IEEE, FCC y WECA. Como un medio de comparación, es útil examinar la historia y el estado actual de los productos basados en la norma a, norma más recientemente ratificada por el IEEE. Como resultado del comportamiento, apoyo del mercado y tiempo en el mercado, la norma a en 5-GHz puede tener finalmente una ventaja por encima de los nuevos productos g. 2.1 Técnicas de Modulación de Espectro Disperso Desde que el ancho de banda es un recurso limitado, uno de los objetivos primarios del diseño de todos los esquemas de modulación detallados es minimizar el ancho de banda requerido para la transmisión. Las técnicas de espectro disperso, por otro lado, emplean un ancho de banda de transmisión que es mucho mayor que el ancho de banda mínimo requerido por la señal. Mientras este sistema tiene un ancho de banda ineficiente para un solo usuario, la ventaja del espectro disperso es que muchos usuarios pueden usar el mismo ancho de banda simultáneamente sin interferir entre si significativamente. En un múltipleusuario, ambiente de Interferencia de Acceso Múltiple (MAI), los sistemas de espectro disperso desarrollan un ancho de banda eficaz. Aparte de ocupar un ancho de banda muy grande, las señales de espectro disperso son pseudoaleatorias y tienen propiedades como el ruido cuando compara los datos de

19 IE-0502 Redes Inalámbricas de Área Local (WLAN) de Alta Velocidad 6 informaciones digitales. La forma de onda dispersa es controlada por una secuencia de pseudo-ruido (PN) o código de pseudo-ruido, las cuales son una sucesión binaria que aparece aleatoriamente pero pueden reproducirse de una manera determinística por los receptores intencionales. Las señales de espectro disperso son demoduladas al receptor a través de una correlación cruzada con una versión generada localmente del portador pseudoaleatorio. La correlación cruzada con la correcta secuencia PN junta la señal de espectro disperso y restaura el mensaje modulado en la misma banda estrecha de los datos originales, considerando que la señal de correlación cruzada de un usuario no deseado produce una cantidad muy pequeña de ruido de banda ancha en la salida del receptor. La modulación de espectro disperso tiene muchas propiedades que lo hacen particularmente estar bien preparado para su uso en el ambiente de la radio móvil. La ventaja más importante es su capacidad de rechazo de interferencia inherente. Desde que a cada usuario se le asigna un único código PN que es aproximadamente ortogonal a los códigos, aunque ellos ocupan el mismo espectro en todo momento. Esto implica que, hasta un cierto número de usuarios, la interferencia entre las señales de espectro disperso usando la misma frecuencia es despreciable. No sólo puede recuperarse una señal de espectro disperso particular de entre varias señales dispersas, también es posible recuperar completamente incluso una señal de espectro disperso cuando se bloquea por un filtro de banda angosta. Como la interferencia de banda angosta afecta sólo una porción pequeña de la señal de espectro disperso, puede quitarse fácilmente a través de filtros sin mucha pérdida de información. Desde que todos los usuarios pueden compartir el mismo espectro, el

20 IE-0502 Redes Inalámbricas de Área Local (WLAN) de Alta Velocidad 7 espectro disperso puede eliminar la planificación de frecuencia, desde que todas las celdas pueden usar los mismos canales. La resistencia a desvanecer multicaminos es otra razón fundamental para considerar los sistemas de espectro disperso para las comunicaciones inalámbricas. Como las señales de espectro disperso tienen energía uniforme sobre un ancho de banda muy grande, en cualquier momento dado sólo una porción pequeña del espectro sufrirá el desvanecimiento. Visto en el dominio de tiempo, las propiedades de resistencia de multicaminos son debidas al hecho de que las versiones tardadas de la señal PN transmitida tendrán una pobre correlación con la secuencia de PN original, y aparecerá así como otro usuario no correlacionado que es ignorado por el receptor. Los sistemas de espectro disperso no sólo son resistentes al desvanecimiento de multicaminos, ellos también pueden aprovecharse de los componentes del multicamino para mejorar la actuación del sistema. Esto puede ser hecho usando un receptor de señal que combina la información obtenida de varios componentes solubles del multicamino. Un receptor de señal consiste en un banco de correlaciones, cada uno de los cuales pone en correlación a un componente particular del multicamino de un banco de correlaciones, cada uno de los cuales pone en correlación a un componente particular del multicamino de la señal deseada. Los rendimientos de las correlaciones pueden pesarse según sus fuerzas relativas y pueden sumarse para obtener la estimación de la señal final.

21 IE-0502 Redes Inalámbricas de Área Local (WLAN) de Alta Velocidad Secuencias de pseudo-ruido (PN). Un pseudo-ruido (PN) o una secuencia pseudoaleatoria es una sucesión binaria con una autocorrelación que se parece, sobre un período, a la autocorrelación de una secuencia binaria aleatoria. Ésta autocorrelación también se parece aproximadamente a la autocorrelación de ruido blanco limitado de banda. Aunque es determinístico, una secuencia de pseudoruido tiene muchas características que son similares a aquellas de secuencias binarias aleatorias, como tener un número casi igual de 0s y 1s, una correlación muy baja entre cualesquiera dos sucesiones, etc. La secuencia de PN es normalmente generada usando circuitos lógicos secuenciales. Un registro de cambio de regeneración, que es visto en el diagrama de la Figura 2.1, consiste en etapas consecutivas de dos dispositivos de memoria de estado y regeneración lógica. Se cambian las secuencias binarias a través de los registros de cambio en respuesta a los pulsos del reloj, y la salida de varios estados son combinadas lógicamente y realimentada como la entrada de la primera etapa. Cuando las retroalimentaciones consisten en compuertas OR-exclusivas, que normalmente son el caso, el registro de cambio es llamado un generador lineal de secuencias PN. Los contenidos iniciales de las etapas de memoria y el circuito lógico de realimentación determinan los contenidos sucesivos de la memoria. Si un registro de cambio lineal alcanza el estado cero en algún momento, siempre permanecerá en el estado cero y la salida sería como consecuencia toda 0. Como hay exactamente 2m-1 estados noceros para una m-etapa la realimentación del registro de cambio no puede exceder 2m-1

22 IE-0502 Redes Inalámbricas de Área Local (WLAN) de Alta Velocidad 9 símbolos. Una secuencia de período 2m-1 generada por un registro de regeneración lineal es llamada una secuencia longitud máxima (ML). Figura 2.1 Registro de Cambio de Regeneración Espectro Disperso de Secuencia Directa (DS-SS) En un espectro disperso de secuencia directa (DS-SS) el sistema dispersa los datos de la banda base multiplicando directamente los pulsos de datos de la banda base con una secuencia de pseudo-ruido que se produce por un generador de código de pseudo-ruido. Un solo pulso o símbolo de la forma de onda de PN es llamado "chip".

23 IE-0502 Redes Inalámbricas de Área Local (WLAN) de Alta Velocidad 10 Figura 2.2 Diagrama de un Sistema DS con Modulación de Fase Binaria. Este sistema es una de las aplicaciones de secuencia directa más ampliamente usadas. Los Símbolos de datos sincronizados que pueden ser pedazos de información o símbolos código de canal binario, son agregados en el módulo-2 a los chips antes de ser modulados en fase. Una coherente o diferencialmente coherente demodulación de fase cambiante (PSK) puede ser usada en el receptor. La señal de espectro disperso recibida para un solo usuario puede representarse como S 2Es ( t) = m( t) p( t)cos(2π fct + θ ) T ss (1) s donde el m(t) es la secuencia de los datos, p(t) es el PN que dispersa la sucesión, fc es la frecuencia del portador, y θ es el ángulo de fase del portador a t=0. La forma de onda de

24 IE-0502 Redes Inalámbricas de Área Local (WLAN) de Alta Velocidad 11 los datos es una secuencia de tiempo de pulsos rectangulares no sobrepuestos, cada uno de los cuales tiene una amplitud igual a +1 o -1. Cada símbolo en el m(t) representa un símbolo de dato y tiene una duración Ts. Cada pulso en el p(t) representa un circuito, es normalmente rectangular con una amplitud igual a +1 o -1, y tiene una duración de Tc. Las transiciones de los símbolos de datos y los circuitos coinciden tal que la proporción de Ts a Tc es un entero. Si Wss es el ancho de banda de Sss(t) y B es el ancho de banda de m(t)cos(2πf c t), la dispersión debido a p(t) da que Wss >> B. La Figura 2.3 ilustra a un receptor DS. Asumiendo que la sincronización del código haya sido lograda por el receptor, la señal recibida pasa a través del filtro de banda ancha y se multiplica por una réplica local de la secuencia del código PN p(t). Si el p(t) = ± 1, entonces el p2(t)=1, y esta multiplicación proporciona la señal unida s(t) dada por 2Es s1( t) = m( t)cos(2π fct + θ ) T s (2) a la entrada del demodulador. Porque s1(t) tiene la forma de una señal de BPSK, la demodulación correspondiente extrae el m(t).

25 IE-0502 Redes Inalámbricas de Área Local (WLAN) de Alta Velocidad 12 Figura 2.3 Receptor DS La Figura 2.4 muestra los espectros recibidos de la señal deseada y la interferencia a la salida del filtro de banda ancha del receptor. La multiplicación por la forma de onda dispersada produce los espectros a la entrada del demodulador. La señal de ancho de banda se reduce a B, mientras la energía de la interferencia se dispersa sobre un ancho de banda que excede Wss. La acción de la filtro del demodulador quita la mayoría del espectro de la interferencia que no coincide con la señal del espectro. Así, la mayoría de la energía de la interferencia original se elimina y no afecta el rendimiento del receptor. Una medida aproximada de la capacidad de rechazo de interferencia se da por la proporción Wss/B, que es igual a la ganancia del proceso definida como

26 IE-0502 Redes Inalámbricas de Área Local (WLAN) de Alta Velocidad 13 PG = T T s c = R R c s = W ss 2R s (3) Una ventaja es la ganancia del proceso del sistema, otra ventaja será su habilidad de suprimir la interferencia en banda. Figura 2.4 Espectro de la señal en el Demodulador Espectro Disperso de Frecuencia Saltante (FH-SS) Los saltos en frecuencia involucran un cambio periódico de la frecuencia de transmisión. Una señal de frecuencia saltante puede considerarse como una secuencia de ráfagas de datos modulados con tiempo variante, frecuencias de portador pseudoaleatorias. El grupo de posibles frecuencias del portador se llama "hopset". Los saltos ocurren sobre

27 IE-0502 Redes Inalámbricas de Área Local (WLAN) de Alta Velocidad 14 una banda de frecuencia que incluye varios canales. Cada canal está definido como una región espectral con una frecuencia central en el hopset y un largo ancho de banda suficiente para incluir la mayoría de la energía en una ráfaga de la modulación de banda estrecha (normalmente FSK) teniendo la frecuencia del portador correspondiente. El ancho de banda de un canal usado en el hopset se llama el ancho de banda instantáneo. El ancho de banda del espectro sobre el cual los saltos ocurren se llama el ancho de banda saltante total. El dato es enviado por el salto del portador del transmisor a los canales aparentemente aleatorios que sólo son conocidos por el receptor deseado. En cada canal, se envían ráfagas pequeñas de datos usando la modulación de banda estrecha convencional antes que el transmisor salte de nuevo. Si solo una única frecuencia del portador (único canal) es usado en cada salto, la modulación de datos digital es llamada modulación de canal único. La duración de tiempo entre los saltos es llamado la duración de salto o el período de salto y se denota por Th. El ancho de banda total del salto y el ancho de banda instantáneo son denotados por Wss y B, respectivamente. La ganancia del proceso es igual a Wss/B para los sistemas de FH.

28 IE-0502 Redes Inalámbricas de Área Local (WLAN) de Alta Velocidad 15 Figura 2.5 Sistema de FH-SS de Canal Único Después que el salto de frecuencia ha sido removido de la señal recibida, la señal resultante se dice que es "no saltante". Si el modelo de frecuencia producida por el sintetizador del receptor es sincronizada con el modelo de frecuencia de la señal recibida, entonces la salida del mezclador es una señal no saltante que es aplicada a un receptor convencional.

29 IE-0502 Redes Inalámbricas de Área Local (WLAN) de Alta Velocidad 16 Figura 2.6 Sintetizador del Receptor En FH, siempre que un signo no deseado ocupe un canal de salto particular, el ruido y la interferencia en ese canal se traducen en frecuencia para que ellos entren en el demodulador. Así es posible tener las colisiones en un sistema FH dónde un usuario no deseado transmite al mismo tiempo en el mismo canal que el usuario deseado. Las frecuencias saltantes pueden ser clasificadas como rápidas o lentas. La frecuencia saltante rápida ocurre si hay más de un salto de frecuencia durante cada símbolo transmitido. Así, la frecuencia saltante rápida implica que la velocidad de salto iguala o excede la velocidad del símbolo de información. La frecuencia saltante lenta ocurre si se transmiten uno o más símbolos en el intervalo de tiempo entre los saltos de frecuencia. Si el FSK binario se usa, el par de posibles frecuencias instantáneas cambian con cada salto. El canal de frecuencia ocupado por un símbolo transmitido se llama el canal de transmisión. El canal que se ocuparía si el símbolo alternativo fuera transmitido se llama el

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