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這篇文章主要介紹layer1物理層802.11b的內容。

IEEE802.11b是一個工作在2.4GHz ISM頻段、物理層為改進的高速直接序列擴頻HR/DSSS（Barker，CCK，PBCC）、傳輸速率可高達11Mbps的無線區域網標準。該標準被IEEE組織於1999年正式批准。

為了獲得高的傳輸速率，IEEE802.11b協議定義了高速PLCP子層，用於HR/DSSS擴頻方式，以實現2、5.5和11Mbps的傳輸速率。
IEEE802.11b物理層滿足以下規範：
1.工作頻段：ISM 2.400-2.4835GHz
2.資料有效負載通訊能力：1、2、5.5、和11Mbps
3.調製方式為：差分二進位制相移鍵控（DBPSK）、差分正交相移鍵控（DQPSK）、補碼鍵控（CCK）和可選的分組二進位制卷積碼（PBCC）

前面有介紹，MPDU進入PLCP層以後，它的名字就換成了PSDU，PSDU加上前導碼和PLCP頭部以後，就形成了PPDU。在傳輸的過程中，傳送端通過向接收端傳送PLCP前導碼來提醒對方。前導碼是一序列0/1位元串，用於同步即將發生的傳輸。在802.11-2007 協議中有定義三種類型的前導碼格式：the Long PPDU format, the Short PPDU format, and the OFDM PLCP preamble。然而在802.11n中又定義了另外三種不同的PPDUs :non-HT legacy PPDU, HT-mixed PPDU, and HT-Greenf eld PPDU。下面來討論一下這些前導碼的格式。

1.Long PLCP Preamble
長前導碼的長度是144bit，前面128bit是同步域（sync field），後面16bit是Start of Frame Delimiter (SFD)，如下圖：

同步碼（SYNC）是128位經過擾碼後的“1”（擾碼器的種碼為“1101100”），它被用於喚醒接收裝置，使其與接收訊號同步。起始幀界定符（SFD）用於通知接收機，在SFD結束後緊接著就開始傳送與物理介質相關的一些引數。

128bit的sync field是用來提醒接收端一個潛在的可接收訊號已經到來，當接收端收到這個提醒的sync field以後，接收端將會開始和這個訊號同步。

在sync field後面的是16bit的SFD，這裡的值是1111 0011 1010 0000，當收到SFD的時候，表示接下來的PLCP頭部也將傳送。這個長PPDU前導碼是使用差分二進位制相移鍵控（DBPSK）進行調製的，以1M的速率進行傳送。長前導碼的調製演算法是固定的，PLCP

當傳送端傳送sync field的時候，接收端未必能夠馬上識別的到，但是沒關係，因為接收端沒必要接收全部的sync field,主要SFD接收並識別到了就行了。

前導碼結束後，就是PLCP頭資訊（PLCP Header），這些資訊中包含了與資料傳輸相關的物理引數。這些引數包括：信令（SIGNAL）、業務（SERVICE）、將要傳輸的資料的長度（LENGTH）和16位的CRC校驗碼。接收機將按照這些引數調整接收速率、選擇解碼方式、決定何時結束資料接收。信令（SIGNAL）欄位長8位，定義資料傳輸速率，它有四個值：0Ah、14h、37h和6Eh，分別指定傳輸速率為1Mbps、2Mbps、5.5Mbps和11Mbps，接收機將按此調整自己的接收速率。業務（SERVICE）欄位長度也是8位，它指定使用何種調製碼（CCK還是PBCC）。長度（LENGTH）欄位長16位，用於指示傳送後面的PSDU需用多長時間（單位為微秒）。16位CRC校驗碼用於檢驗收到的信令、業務和長度欄位是否正確。
前導碼和PLCP頭部資訊以固定的1Mbps速率傳送，而PSDU資料部分則可以1Mbps（DBPSK調製）、2Mbps（DQPSK調製）、5.5Mbps（CCK或PBCC）和11Mbps（CCK或PBCC）速率進行傳送。

2.Short PLCP Preamble

短PLCP的preamble長度是72bit（是long PLCP preamble 144的一半）,它由56bit的sync field和16bit的SFD組成：

16bit的SFD是0000 0101 1100 1111，和long SFD的順序相反，和長PLCP的一樣，Short PLCP Preamble 使用的是DBPSK調製，以1M的速率進行傳輸；但是Short PLCP Header使用的是DQPSK調製，傳輸速率是2M。前導碼的調製演算法是固定的，PLCP Header的調製演算法也是固定的，但是PSDU可以使用其他的調製演算法。

短PPDU幀結構的前導碼傳輸速率為1Mbps（DBPSK調製），整個PLCP頭部資訊的傳輸速率為2Mbps，PSDU資料傳輸速率為2Mbps、5.5Mbps、11Mbps。

3. OFDM PLCP Preamble（瞭解）

它也稱作OFDM訓練結構，它由10 short symbols and 2 long symbols組成：

t1-t10叫做short training symbols， GI2叫做long guard interval，T1和T2是兩個long training symbols，接下來的是SIGNAL feld and the DATA
felds，每個域都帶一個GI（守衛間隔）。前導碼的總長度是16us，短OFDM訓練字元由12個子載波組成，長OFDM訓練字元由53個子載波組成.

4. PPDU資料包的傳送過程

(以下內容來自http://blog.chinaunix.net/uid-26611973-id-3431390.html，也可以檢視《802.11-2012》 17.2.5 Transmit PLCP)

    當資料按上述幀格式封裝好後，就可以進入PPDU資料包傳送過程了。IEEE定義了一系列指令（Primitives），用這些指令對MAC層管理體（MLME）和PHY層管理體（PLME）進行控制，即通過修改、更新管理資訊庫MIB實現MAC層和PHY層的動作，從而實現PPDU資料包的傳送和接收。下圖是PPDU包的傳送過程。
MAC層通過傳送一個“請求開始傳送”指令PHY-TXSTART.req（帶引數TXVECTOR）來啟動PPDU的傳送。除DATARATE（資料傳輸速率）和LENGTH（資料長度）兩個引數外，其他象PREAMBLE_TYPE（前導碼型別）和MODULATION（調製型別）等引數也與PHY-TXSTART.req（帶引數TXVECTOR）指令一起，經由物理層業務訪問點（PHY-SAP）被設定。物理層的PLCP子層在收到MAC層的傳送請求後，就向PMD子層發出“天線選擇請求”指令（PMD_ANTSEL.req）、“傳送速率請求”指令（PMD_RATE.req）和“發射功率請求”指令（PMD_TXPWRLVL.req）對PHY進行配置。

    配置好PHY後，PLCP子層立即向PMD子層發出“請求開始傳送”指令（PMD_TXSTART.request），同時PHY實體（PLME）開始對PLCP前導碼（Preamble）進行編碼併發送。發射功率上升所需的時間應該包括在PLCP的同步（SYNC）欄位中。一旦PLCP前導碼傳送完畢，資料將在MAC層和PHY層之間通過一系列“資料傳送請求”指令（PHY_DATA.reqest）和“資料傳送確認”指令（PHY_DATA.confirm）完成頻繁的資料交換。
從PSDU資料包中第一個資料符號傳送開始，資料傳輸速率及調製方式就有可能根據PLCP頭資訊的定義而發生改變。隨著MAC層的資料位元組不斷流入，PHY層持續按8位一組地按由低到高的順序把PSDU資料包傳送出去。
     傳送過程也可以被MAC層用指令PHY_TXEND.request提前終止。只有在PSDU最後一個位元組被髮送出去後，傳送才算正常結束。PPDU資料包傳送結束後，PHY管理實體就立即進入接收狀態。

5.PPDU資料包接收過程

(以下內容來自http://blog.chinaunix.net/uid-26611973-id-3431390.html，也可以檢視《802.11-2012》 17.2.6 Recieve PLCP)

    討論PPDU的接收時，就必須介紹一個重要概念CCA（Clear Channel Assessment）：空閒通道評估，它的作用是PHY根據某種條件來判斷當前無線介質是處於忙還是空閒狀態，並向MAC通報。高速PHY至少應該按照下面三個條件中的一個來進行通道狀態評估：
－CCA模式1：根據接收端能量是否高於一個閾值進行判斷。如果檢測到超過ED（能量檢測，Energy Detection）閾值的任何能量，CCA都將報告介質當前狀態為忙。
－CCA模式2：定時檢測載波。CCA啟動一個3.65ms長的定時器，在該定時範圍內，如果檢測到高速PHY訊號，就認為通道忙。如果定時結束仍未檢測到高速PHY訊號，就認為通道空閒。3.65ms是一個5.5Mbps速率的PSDU資料幀可能持續的最長時間。
－CCA模式3：上述兩種模式的混合。當天線接收到一個超過預設電平閾值ED的高速PPDU幀時，認為當前介質為忙。
當接收機收到一個PPDU時，必須根據收到的SFD欄位來判斷當前資料包是長PPDU還是短PPDU。如果是長PPDU，就以1Mbps速率按BPSK編碼方式對長PLCP頭資訊進行解調，否則以2Mbps速率按QPSK編碼方式對短PLCP頭資訊進行解調。接收機將按照PLCP頭資訊中的信令（SIGNAL）欄位和業務（SERVICE）欄位確定PSDU資料的速率和採 用的調製方式。
    為了接收資料，必須禁止PHY_TXSTART.request指令的使用，以保證PHY管理實體處於接收狀態。此外，通過PLME（物理層管理實體）將站點的物理層PHY設定到合適的通道並指定恰當的CCA規則。其他接收引數，如接收訊號強度指示（RSSI）、訊號質量（SQ）及資料速率（DATARATE）可經由物理層業務訪問點（PHY-SAP）獲取。
當接收到發射能量後，按選定的CCA規則，隨著RSSI強度指示逐漸達到預設閾值（ED_THRESHOLD），PMD子層將向PLCP子層發出PMD_ED指令，意思是通知PLCP，介質上的能量已到達可接收水平，並且/或者在鎖定發射訊號的編碼方式後，PMD繼續向PLCP發出一個PMD_CS指令，即通知PLCP已檢測到訊號載波。在正確接收發射訊號的PLCP頭資訊之前，這些當前已被PHY探知的接收條件都將被PLCP子層用PHY_CCA.indicate（BUSY）指令通報MAC。 PMD子層還將用PMD_SQ和PMD_RSSI指令重新整理通報給MAC的SQ（接收訊號質量）和RSSI（接收訊號的強度）引數。
     在發出PHY_CCA.indicate訊息後，PHY實體就將開始搜尋發射訊號的SFD欄位。一旦檢測到SFD欄位，就立即啟動CRC-16冗餘校驗處理，然後開始接收PLCP的信令（SIGNAL）、業務（SERVICE）和長度（LENGTH）欄位。如果CRC校驗出錯，PHY接收機將返回接收空閒狀態（RX IDLE State），CCA狀態也回到空閒。
如果PLCP頭資訊接收成功（並且信令欄位的內容完全可識別，且被當前接收機支援），接收機PLCP子層就向MAC發出一個帶接收引數的請求開始接收指令PHY_RXSTART.indicate(RXVECTOR)，通知MAC準備開始接收資料。此後，PHY不斷將收到的PSDU的bit按8位一組重組後，通過與MAC之間不斷交換一系列的PHY_DATA.indicate（DATA）指令完成資料向MAC的傳遞。當接收完PSDU的最後一位後，接收機返回空閒態，PHY向MAC發出一個接收完成指令PHY_RXEND.indicate，通知MAC接收資訊已完成，最後向MAC發出一個通道空閒指示PHY_CCA.indicate(IDLE)。

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