Курсовая работа по дисциплине

 «Системы и сети связи с подвижными объектами».

Тема: «Голосовая радиопочта»

Часть 2: Физический уровень

                                                                                                                           Выполнила:

                                                                                                         студентка группы 319

                                                                                                                    Лукашова Е.В.

 

 

Целью данного курсового проекта является проектирование системы голосовой почты, предназначенной для объединения в единую сеть мобильных терминалов с целью доставки речевых сообщений другим пользователям сети в пределах ограниченной территории. 

 

Основные требования к системе:

-off-line доставка сообщений: при отсутствии в сети адресата сообщение должно быть доставлено позже;

- возможность доставки голосовых сообщений абонентам других подобных сетей.

 

Исходные данные к проекту:

·         Максимальное количество абонентов в сети: 700;

·         Радиус зоны радиопокрытия: 5000 м;

·         Гарантируемая (минимальная) скорость передачи данных: 256Kбит/с;

·         Тип местности: городская застройка;

·         Вероятность ошибки на бит Pb: 5*10-7;

·         Мощность излучения подвижной станции Ризл :< 0.5 Вт ;

·         Рекомендуемая технология передачи: OFDM PR: 75%;

·         Диапазон частот, вид модуляции выбирается самостоятельно.

 

 

 

 

1.6. Обоснование  и  подробное  описание  задач, выполняемых  на  физическом  уровне.                                                  Проработка  вопросов, связанных с обеспечением синхронизации сетевых устройств на физическом уровне. Обоснование структуры полей пакета физического уровня.

      Физический уровень  - нижний уровень модели, предназначенный непосредственно для передачи потока данных .Основной задачей ФУ является сформировать необходимое для L2 уровня количество/тип ФК и обеспечить достоверную доставку битов по назначению. На физическом уровне могут быть реализованы любые технические решения, направленные на повышение достоверности приема битов.

 

 

1.6.1. Анализ и обоснованный выбор мер по защите физического уровня от многолучевости.


         Для борьбы с многолучевым распространением будем использовать сигналы с ортогональной частотной модуляцией (OFDM)  и перемежения потока битов. Технология OFDM построена таким образом, что сама по себе является эффективной мерой защиты физического уровня от многолучевости. Поэтому разработка дополнительных мер по борьбе с многолучевым распространением не требуется.

 

    Суть технологии OFDM заключается в применении большого числа параллельных потоков передачи данных, разнесенных по поднесущим. В результате на передачу одного символа на каждой отдельной несущей может быть отведено большее время,чтобы сделать передачу каждого символа независимой от наличия отраженных сигналов, возникающих при многолучевом распространении.

Применение данной технологии изменит структуру символа, а также внесет дополнительную избыточность по частоте ( например, пилот-сигналы, они не несут информативной составляющей, но для их передачи все равно будет затрачиваться частотный).

 

Для уменьшения последствий возникновения многолучевости будем использовать помехоустойчивое кодирование. Его суть заключается в том, что на передающей стороне добавляются избыточные биты, позволяющие исправить возникающие в канале ошибки на приёмной стороне.

Применение такого кодирования  отразится на структуре сообщений физического уровня, а именно внесёт дополнительную избыточность – поле FEC. Подробнее об этом будет говориться в п1.6.3 .

 

1.6.2. Пояснение способа реализации проведения радиоизмерений на физическом уровне.

 

Радиоизмерения проводятся при помощи преамбулы сообщения физического уровня и пилот-сигналов, равномерно распределенных по поднесущим OFDM.

 

Результаты измерений делятся на 3 вида:

        1)Результаты измерений мощности сигнала - получаются путем прямого измерения мощности принимаемого сигнала (в дБм).          
        

      2) Передаточная функция канала - определяется на известных позициях пилот-сигналов и, с помощью использования интерполяции, получается вектор полной частотной характеристики для всех поднесущих. На основе полученной передаточной функции происходит настройка фильтра-эквалайзера, который производит компенсирование неравномерности АЧХ канала связи.

      

       3)дисперсия различных символов сигнально-кодового созвездия - позволяет оценить отношение сигнал-шум и выбрать соответствующий профиль передачи. Чем больше дисперсия символа, тем меньше ОСШ и наоборот. 

  Рассмотрим реализацию радио измерений в случаи, когда терминал захотел передать сообщение(рисунок 1) .Прежде чем осуществить передачу данных, терминал и ТД  должны настроиться на одинаковый профиль функционирования физического уровня.


Рисунок 1. Схема проведения процесса радиоизмерений при установлении сеанса связи.

Терминал посылает ТД запрос на предоставление канала по RACH и в этом же запросе содержится его профиль передачи. На приемной стороне подсистема радиоизмерений отправляет служебные сообщения, содержащие в своем составе информацию о проведенных радиоизмерениях, на сетевой уровень. На сетевом уровне полученные данные анализируются и принимается решение о выборе рекомендуемого профиля передачи. ТД  в ответ по каналу AGCH вместе с сообщением о предоставлении канала отправляет информацию о профиле передачи и о регулировке мощности излучения передатчика. Как только подстройка профилей закончится начинается передача сообщений от терминала.

Так же необходимо рассмотреть организацию радио измерений во время проведения сеанса связи( на примере передачи сообщения от терминала к ТД), т.к. в условиях мобильности абонентов помеховая обстановка постоянно изменяется. В этом случае информация о профиле передачи может передаваться по каналу TCH вместе с сообщением трафика. На приемной стороне информация о проведенных радиоизмерениях так же передается на L3уровень, на нем принимается решение об измерении профиля передачи и о регулировки мощности передатчика. Выбранные параметры профиля передаются терминалу вместе с отчетом о получении (не получении)сообщения (или его фрагмента)  по каналу TCH.

При поступлении сообщения на физическом уровне  вычисляется мощность принятого сигнала (  изменение уровня мощности для обеспечения энергосбережения,  для достижения уверенного приёма и  для предотвращения переусиления ). дисперсия различных символов СКС (для вычисления ОСШ и принятии решения о выборе профиля передачи) и  передаточная функция КС (для настройки фильтра- эквалайзера).

Информация о дисперсии и мощности сигнала передается на L3 уровень для принятия соответствующих решений .

В системе планируется использование OFDM-модуляции. На известных позициях пилот-сигналов, входящих в состав OFDM символа,  с помощью использования интерполяции, получается вектор полной частотной характеристики для всех поднесущих. Это и есть передаточная функция необходимая для настройки эквалайзера, который производит компенсирование неравномерности АЧХ канала связи.

При прохождении через КС с неравномерной АЧХ, в ОFDM символ вносятся искажения. После приёма OFDM символа и прохождение его через эквалайзер, изменяется  уровень пилот-сигналов (после проведения эквалайзинга уровень пилотов будет одинаковым).  

1.   

1.6.3. Проработка структуры радиоинтерфейса L1-уровня, обеспечивающего двусторонний обмен пакетами физического уровня. Проработка профилей физического уровня и сценария их выбора. Определение типов пакетов физического уровня, обоснование структуры полей пакетов каждого типа, оценка размеров полей.

 

          Радиоинтерфейс физического уровня организован таким образом, что  интервалы времени передачи данных от терминалов и ТД  представляют собой мультикадр, каждый из которых разбивается на некоторое количество кадров. В рамках одного кадра происходит передача широковещательной информации, происходит запрос на канал и предоставление его, передача данных и передача пакета подтверждения принятия. Соответственно, каждый кадр разделен на временные слоты, в каждом из которых происходит передача сообщений определенных типов одним из терминалов или ТД. Количество временных слотов было выбрано в соответствии со статьей "Голосовая радиопочта" Часть 2 (канальный уровень) исправленная п.1.5.2  и отображено на рисунке 2 . 




Рисунок 2. Организация двухстороннего обмена пакетами L1 уровня. 



В сети планируется реализация 100 каналов трафика TCH в обоих направлениях.


    В сети используется временное разделение каналов.

    Суть временного разделения каналов в следующем: время доступа к каждому физическому каналу разделено на интервалы - тайм-слоты, которые под определенным номером располагаются в каждом кадре. Таким образом для каждого канала выделяется несколько временных интервалов, что свидетельствует о разрывном характере передачи, так как осуществляется передача голосовых сообщений не в реальном масштабе времени, метод подходит для реализации в данной сети. 
   В составе кадра первые 3 слота отведены под каналы ВССН, RACH и AGCH, следующие 100 тайм- слотов отведены под 100 каналов трафика ТСН.

Проработка профилей физического уровня и сценария их выбора :

           В разрабатываемой сети предполагается использование двух профилей передачи данных: профиль QPSK (базовая скорость передачи данных) и профиль QAM-16 (увеличенная скорость передачи данных).

              Выбор того или иного профиля осуществляется точкой доступа на основании результатов работы подсистемы радиоизмерений .По умолчанию устанавливается профиль с низкой скоростью и высокой помехозащищенностью передачи данных – QPSK. При выявлении улучшения или ухудшения качества канала связи, уровень управления сетевым соеденением формирует команду на смену профиля функционирования.

В случае, если измеренные параметры обеспечивают необходимое качество передачи, узел связи переключится на профиль передачи с повышенной скоростью   QAM-16.

             Если позже, из-за подвижности терминалов, изменится помеховая обстановка и окажется, что рекомендуемой мощности и вида модуляции будет недостаточно для уверенного приема сигнала (отправитель не сможет с первого раза правильно передать сообщение), то уровень управления сетевым соединением установит модуляцию QPSK и максимальную для нее мощность. Эти параметры затем снова скорректируются в ходе радиоизмерений.

Таблица1.Сравнение профилей передачи QPSK и QAM-16.

Профиль

Скорость кодирования

Скорость передачи, Мбит/с

Количество бит на поднесущую

Выигрыш в ОСШ при применении кодирования, дБ

Требуемый уровень мощности, мВт

QPSK

1/2

15,6

2

3,7

2,04

QAM-16

1/2

31,2

4

3,6

9,78

   Исходя из задач физического уровня, можно представить структурную схему сообщения L1 (Рисунок 3), представляющую собой последовательность символов OFDM. Сообщение физического уровня состоит из нескольких полей: преамбулы, служебного поля и поля данных.


Рисунок3.Структура сообщения физического уровня

·         Преамбула (8бит)предназначена для временной и частотной синхронизации, а также для работы подсистемы радиоизмерений. В преамбуле использованы 10 «укороченных» по времени и 2 полных OFDM символа.

 

·         Служебное поле содержит номер используемого профиля передачи  (1 бит) .Оно подвергается сверточному кодированию со скоростью ½ (размер поля становиться равным 2 бита).

 

·         Поле FEC (8бит) - поле избыточных битов, используется для исправления ошибок при приеме

 

·         Поле данных необходимо для непосредственной передачи данных и исправления ошибок в процессе передачи. Поле данных содержит закодированные и перемеженные со скоростью ½ пакеты L2 объемом  800 бит  каждый ( 400 до кодирования) в случае передачи пакета трафика и широковещательных сообщений  и 400 (200) бита в случае служебного сообщения.   

                                                                                                                                            

Учитывая структуру сообщения в п.1.2 (Рисунок 5) одно сообщение физического уровня может содержать несколько пакетов данных L2-уровня.  Общая длинна поля данных равняется произведению количества пакетов в сообщении L1 и размерности закодированного пакета L2 (800 бит для пакетов трафика и широковещательных пакетов и 400 бита для служебных) . Минимальная длинна: 1 * 200 = 200 бита. Максимальная: 32* 800 = 25600 бит.


      Количество бит на IQ-символ (квадратурный символ) различно в зависимости от выбранного профиля:

·         для QPSK: 2 бита на IQ-символ;

·         для QAM-16: 4 бит на IQ-символ.

 

Поле служебной информации и преамбула модулируются QAM-16 с целью повышения помехоустойчивости. Модуляция последующих символов зависит от содержания служебного поля.

 

Соответственно, для QAM-16 информационная часть будет состоять минимум из 800/4 =  200 символов, а для QPSK из 800/2 = 400 символов. Следовательно, при передаче каждой поднесущей одного символа модуляции, для оптимальной передачи одного пакета трафика (без заполнения OFDM-символов незначащими IQ-символами) количество информационных поднесущих должно равняться 50. Тогда, для QAM-16 один пакет трафика будет передаваться ровно 4-мя OFDM-символами, а для QPSK 8-ю OFDM-символами, в том числе для широковещительных сообщений. В случае передачи служебных  сообщений для QAM-16 информационная часть будет состоять из 200/4 = 50 символов, а для QPSK из 200/2 = 100 символов. Они будут передаваться 1-м и 2-мя  OFDM-символами соответственно.


Из-за того, что для формирования OFDM-сигнала используется ДПФ, желательно чтобы число поднесущих было кратно степени двойки, тогда вместо ДПФ можно использовать его более эффективный аналог – БПФ.

Зададим количество поднесущих равное 26 = 64. Распределим их следующим образом:

·         50 поднесущих содержат информацию;

·         по 4 поднесущим передается пилот-сигнал для проведения радиоизмерений;

·         10 поднесущих по краям OFDM-символа являются защитными интервалами.

 

Структура поднесущих представлена на (Рисунок 4)

 


Рисунок4. Структура поднесущих.

 

1.6.4. Пояснение способа обеспечения частотной и временной синхронизации.

       В разрабатываемой системе выберем для использования алгоритмы временной и частотной синхронизации, использующие для своих целей специальные вспомогательные символы. Это обосновано тем, что применение вспомогательных символов позволяет избавиться от негативного воздействия многолучевого распространения при оценке частотного и временного рассогласований. В роли этих вспомогательных символов выступает преамбула в составе сообщения физического уровня.

Преамбула состоит из набора укороченных OFDM-символов, которые используются для грубой частотной и временной синхронизации, а так же для обнаружения OFDM-сигнала, и двух полных OFDM-символов, представляющих собой настроечные последовательности, используемые для точной частотной подстройки. 

Оценка временного рассогласования при применении вспомогательных символов вычисляется путем определения минимума среднеквадратичного отклонения между двумя блоками отсчетов.

Задача оценки частотного рассогласования так же будет решаться при помощи вспомогательных символов. Этот способ заключается в передаче в составе преамбулы двух идентичных OFDM символов.

1.6.5. Оценка пропускной способности физического канала связи с учетом избыточности, вносимой на L1-уровне. Оценка требуемых частотных ресурсов.

    Оценка пропускной способности производилась "Голосовая радиопочта" Часть 2 (канальный уровень) исправленная п.1.5.8. В ней были учтены затраты на сверточное кодирование, синхронизацию, защитные интервалы и др.Из этого следует что значение пропускной способности физического канала связи должна быть не менее 0,6 [Мбит/c].

На основании полученного значения оценим минимально необходимую полосу частот. Для QPSK , минимально необходимая (эффективная) полоса сигнала:

 

Δf = R / log2n = 0,6 × 106 / 2 = 0,3 МГц,

где: R – скорость передачи бит/с, n – кратность модуляции.

 

где: Δf – эффективная полоса сигнала для QPSK для 1 КС, n – кратность модуляции

 

Если учить, что используется OFDM модуляция и то, что нужно организовать 100 каналов трафика, эффективная полоса будет рассчитываться :

 

ΔfOFDM= Δf / m * M, где m - количество информационных OFDM поднесущих, М - общее количество OFDM поднесущих

  ΔfOFDM = 0,3 * 106 /50 * 64 = 0,384 МГц

скорость передачи по 1 КС для QAM-16:

R = Δf ∙ log2n = 0,384 × 4 × 106 = 1,536 Мбит/с,

 

где: Δf – эффективная полоса сигнала 1 КС для QPSK, n – кратность модуляции.

 

1.6.6. Обоснованный  выбор  частотного  диапазона (на  основании  документов  ГКРЧ); аргументированный выбор модели оценки потерь при распространении радиоволн выбранного диапазона, расчет уровня потерь.

 

На основании Постановления Правительства Российской Федерации от 25 июля 2007 г. № 476 ("О внесении изменений в постановление Правительства Российской Федерации от 12 октября 2004 г. № 539 "О порядке регистрации радиоэлектронных средств и высокочастотных устройств"), предусмотрено свободное использование частотного диапазона 446 МГц с мощностью излучения до 0,5 Вт включительно и выберем рабочую полосу частот: 446-446,1 МГц.

Проектируемая радиосеть будет работать в условиях городской застройки. Основная часть потери сигнала будут возникать при переотражении радиоволн от зданий.  Для расчета потерь воспользуемся моделью Окамуры — Хата, полученной в итоге многолетних измерений поля в Токио.

В рамках этой модели потери L для случая квазиплоского города рассчитывается следующим образом:

  

Где hB — эффективная высота установки антенны БС в диапазоне(30 - 200)м; R — расстояние от БС (базовая станция) до АС (абонентская станция) в диапазоне (1 - 10) км; f— частота излучения БС, МГц; k — поправочный коэффициент, учитывающий протяженность трассы; a(hM) — поправочный коэффициент, зависящий от высоты мобильной антенны hM и для большого города при f > 400 МГц, определяемый как 

Данные  для расчета: Частота излучения БС: f=446,5 МГц. Пусть антенна базовой станции размещена на 9-этажном здании высотой около 25 м. Для обеспечения устойчивой связи антенна приподнята на 10 м над уровнем крыши. Следовательно, можно считать hB=35 м. Абонентские терминалы преимущественно размещаются на улицах (hM = 1,5 м). Расстояние от базовой станции до терминалов будет определяться радиусом зоны обслуживания – R=5 км. К=1 приR<20 км.

Тогда потери L для модели Окамура — Хаты рассчитываются следующим образом:

  

1.6.7.Расчет  отношения  сигнал/шум, требуемого  для  обеспечения  заданной  вероятности битовой  ошибки для выбранного вида и типа модуляции/демодуляции. Обоснование выбора метода помехоустойчивого кодирования, перемежения/деперемежения, расчет эффективности кодирования. Коррекция данных расчета  отношения  сигнал/шум  с учетом  метода  помехоустойчивого  кодирования. Окончательная оценка требуемых частотных ресурсов

Расчет необходимого отношения сигнал/шум производился в утилите BER Analysis Tool из пакета программ Matlab. Согласно ТЗ необходимо обеспечить вероятность битовой ошибки менее 5×10-7. В ходе анализа были получены следующие зависимости, для двух видов модуляции (Рисунок5).

 

Рисунок5. Зависимость вероятности битовой ошибки от ОСШ (без кодирования).

Исходя из изображенных графиков (Рисунок 9), можно сделать вывод, что для обеспечения заданной вероятности битовой ошибки требуется ОСШ равное:

·         11,5 дБ для профиля QPSK;

·         15,2 дБ для профиля QAM-16.

 

Очевидно, что в условиях низкого отношения сигнал-шум данная система будет работать неэффективно. Для увеличения порога ОСШ в системе используется добавление определенной избыточной информации к исходной последовательности.

Оценим необходимое для выполнения ТЗ ОСШ, с учетом сверточного кодирования, по умолчанию выставлен порождающий многочленом          (171, 133), для двух профилей передачи (Рисунок 6).



Рисунок 6. Зависимость вероятности битовой ошибки от ОСШ (без кодирования и с применением кодирования)

 Исходя из изображенных графиков (Рисунок 6), можно сделать вывод, что для обеспечения заданной вероятности битовой ошибки требуется ОСШ равное:

·         7,8 дБ для модуляции QPSK, что на 3,7 дБ эффективнее по сравнению с передачей без кодирования;

·         11,6 дБ для модуляции QAM-16, что на 3,6 дБ эффективнее по сравнению с передачей без кодирования.

 

     В разрабатываемой системе применяется сверточный код с параметрами (7, [171 133]) и жестким декодированием по Витерби, что позволяет декодировать полученную последовательность кодовых слов с большой степенью правдободобия.

 

    Перемежение в данной сети используется для обеспечения борьбы с пакетными ошибками. Оценка минимально необходимой полосы производилась в пункте 1.6.5 и коррекции не требует.

1.6.8. Оценка уровня мощности передачи с учетом необходимого запаса мощности сигнала для его уверенного приема с вероятностью PR %  на границе радиопокрытия, оценка размера зоны радиопокрытия.

 

Перед началом расчетов зададимся некоторыми параметрами среды и системы:

 

·         Кол-во поднесущих OFDM: 64;

·         Коэффициент усиления передающей антенны: GT = 13 дБ;

·         Коэффициент усиления приемной антенны: GR = 13 дБ;

·         Цифровое отношение сигнал/шум исходя из п. 1.6.7:

·         для QPSK Eb/N0 = 7,8 дБ;

·         для QAM-16 Eb/N0 = 11,6 дБ;

·         Затухания в канале связи из п. 1.6.6: L = 147,64 дБ;

·         Скорость передачи данных после кодирования из п. 1.5.8:

·         для QPSK RC = 0.6 Мб/с;

·         для QAM-16 RC = 1.536 Мб/с;

·         Шумы каскадов: Nk = 2 дБ;

·         Резерв мощности из-за замираний в канале связи: Pз = 2 дБ;

·         Постоянная Больцмана: k = 1,38 × 10-23 Дж/К;

·         Шумовая температура (нормальные условия): Т = 296 К.

 

Энергетический расчет

 

Расчет уровня мощности передачи для профиля QPSK. Сначала расчет ведется для одной информационной поднесущей.

 

Скорость передачи данных по каждому из параллельных каналов OFDM:

RN = RC / 50 = 0,768 × 106  / 50 = 15,6 × 103 бит/с = 15,6 кбит/с.

 

Минимально необходимая полоса пропускания одного OFDM канала:

Δf = RN / log24 = (15,6 × 103) / log24 = 7,88 × 103 Гц = 7,88 кГц.

 

Шумовая полоса одного OFDM канала:

Пш = Δf × 1,1 = 7,88 × 103 × 1,1 = 8,67 × 103 Гц = 8,67 кГц.

 

Мощность шума:

Pш = k ∙ T ∙ Пш = 1,38 × 10-23 ∙ 296 ∙ 8,67 × 103 = 3,54× 10-17 Вт = -165 дБ.

 

Аналоговое отношение сигнал/шум:

C/N = (Eb / N0) + 10 log(RN / Пш) = 7,8 + 10 log(15,6/ 8,67) = 10,35 дБ.

 

Чувствительность приемника:

Pпрм = Pш + Nk + C/N = -165 + 2 + 10,35 = -152,65 дБ.

 

Мощность передатчика (на один канал OFDM):

Pизл = Pпрм + Pз + L – GT – GR = -152,65 + 2 + 147,64 – 13–13 = -29,9 дБ = 1290 мкВт.

 

Суммарная мощность передатчика (с учетом 50-х информационных и 4-х пилотных поднесущих):

PизлСУМ = (50 + 4) × 1290× 10-6  = 69,6 мВт.

 

69,6 мВт < 0,5 Вт что с существенным запасом удовлетворяет требованиям технического задания. 69,6  мВт < 0,5 Вт что так же, с запасом, удовлетворяет требованиям законодательства РФ

 

Расчет уровня мощности передачи для профиля QAM-16. Сначала расчет ведется для одной информационной поднесущей.

 

Скорость передачи данных по каждому из параллельных каналов OFDM:

RN = RC / 50 = 1,56× 106  / 50 = 31,2× 103 бит/с = 31,2 кбит/с.

 

Минимально необходимая полоса пропускания одного OFDM канала:

Δf = RN / log2(16 )= (31,2 × 103) / 4 = 7,8 к Гц

 

Шумовая полоса одного OFDM канала:

Пш = Δf × 1,1 = 7,8× 103  × 1,1 = 8,58 к Гц

 

Мощность шума:

Pш = k ∙ T ∙ Пш = 1,38 × 10-23 ∙ 296 ∙ 8,58× 103 = 3,5× 10-17 Вт = -165 дБ.

 

Аналоговое отношение сигнал/шум:

C/N = (Eb / N0) + 10 log(RN / Пш) = 11,6 + 10 log(31,2 / 8,58) = 17,207 дБ.

 

Чувствительность приемника:

Pпрм = Pш + Nk + C/N = -165+ 2 + 17,207= -145,793 дБ.

Мощность передатчика (на один канал OFDM):

Pизл = Pпрм + Pз + L – GT – GR = -145,793 + 2+ 147,64 – 13 – 13= -22,083 дБ = 6190 мкВт.

 

Суммарная мощность передатчика (с учетом 42-х информационных и 4-х пилотных поднесущих):

 

PизлСУМ = (50 + 4) × 6190 ×10-6    = 334,26 мВт.

 

334,26  мВт < 0,5 Вт что с существенным запасом удовлетворяет требованиям технического задания. 334,26  мВт < 0,5 Вт что так же, с запасом, удовлетворяет требованиям законодательства РФ

 

По ТЗ PR = 75%.

 

Оценим область уверенного приема в соответствии с ТЗ.

Вероятность приема в 75% точек:

χ = PR/100 = 75/100 = 0,75.

 

По таблице функции Лапласа определяется W:

F(-W) = χ – 0,5 = 0,75 – 0,5 = 0,25, W = - 0,68

 

значение r50 оценим по графику, представленному на рисунке 7:

 

Рисунок7. Определение площади уверенного приема.

 

Тогда область радиопокрытия в 75% точек:

r75 = 10^(Wσ / 10n) × r50 = 10 ^ (-6,8 / 50) × 0,78 = 5,7 км

 

где σ = 10 – дисперсия по месту, n = 5 – коэффициент потерь

 

Тогда затухания в канале связи: 

  

 

 

Произведя перерасчет мощности излучения по описанным выше формулам, и в соответствии с пересчитанным затуханием в канале связи, получим, что требуемая для обеспечения PR = 85% в радиусе 5 км. мощность излучения равна:

·         для QPSK: -26,92 дБ = 2,04 мВт;

·         для QAM-16: -20,103 дБ = 9,78 мВт.

·          

 

 

1.6.9. Построение блок-схем алгоритмов приема/передачи сообщений физического уровня.

  

Исходя из всего вышесказанного, можно построить алгоритм передачи сообщения физического уровня (Рисунок 8).

 

Рисунок 8. Алгоритм передачи сообщений физического уровня.

 

Представленный алгоритм передачи можно разделить на 5 этапов: 

1.      Инициализация и расчет параметров передачи. На данном этапе физический уровень получает от верхних уровней информацию о виде модуляции, мощности излучения, количестве пакетов L2 для передачи и соответствующим образом производит настройку своих блоков;

 

2.      Формирование информационного поля сообщения ФУ. На этом этапе физический уровень производит канальное кодирование (сверточное кодирование + перемежение) и накопление поступающих пакетов L2. Затем накопленные пакеты L2 проходят квадратурную модуляцию и образуют одно информационное поле сообщения L1;

3.      Формирование служебного поля сообщения ФУ. Этот этап заключается в формировании, сверточном кодировании и квадратурной модуляции служебного поля, состоящего из профиля передачи и значения количества пакетов L2 в сообщении L1;

 

4.      Этап формирования OFDM-символов. На данном этапе происходит процесс OFDM-модуляции, на основе полученных в предыдущих этапах IQ-символов;

 

5.      Этап окончательной сборки сообщения и передачи. В ходе выполнения этого этапа формируются символы преамбулы, к которым затем присоединяется служебное и информационное поля. После этих преобразований, окончательно сформированное сообщение физического уровня усиливается и излучается в радиоканал.

 

Блок схема алгоритма приема сообщения представлена на рисунке 9:


Рисунок 9. Алгоритм приема сообщений физического уровня

 

 

Используемая литература:

 

1. Бакке А.В. "Лекции по курсу: Системы и сети связи с подвижными объектами";
2. Бакке А.В. "Основы построения беспроводных сетей стандарта 802.11" – Рязань: РГРТУ, 2008;
3. Курсовой проект «Локальная радиосеть». Жуков А.Ю.;
4. Курсовой проект «Локальная радиосеть». Савко Виктор;
5. Постановление Правительства Российской Федерации от 25 июля 2007 г. № 476 ("О внесении изменений в постановление Правительства Российской Федерации от 12 октября 2004 г. № 539 "О порядке регистрации радиоэлектронных средств и высокочастотных устройств");
6. Статья «Почему в WiMax и LTE используют OFDM». Автор неизвестен;
7. Набор статей «Технология беспроводного доступа WiMAX. Физический уровень». Автор неизвестен;
8. Статья «Протоколы беспроводных локальных сетей». Пахомов Сергей;
9. Алгоритмы синхронизации в OFDM – системах. Автор неизвестен;
10. Лекция Лундского университета Швеции «Synchronization for OFDM systems»;
11. Переисправленная часть 1. «Локальная радиосеть». Волков И.Ю., Севостьянова К.В.;

12. Статья «Синхронизация OFDM - основы». Бакке А.В;
13. Основы теории мягкого декодирования избыточных кодов в стирающем канале связи / А. А. Гладких. – Ульяновск : УлГТУ, 2010. – 379 с.

14. "Голосовая радиопочта" статья1 (исправленная)

15. "Голосовая радиопочта" Часть 2(канальный уровень) исправленная

16. "Голосовая радиопочта" Часть3 (канальный уровень)

3.