Радиосеть передачи данных. Физический уровень. Часть 3

Исходные данные к проекту:

· Количество абонентов в сети: 50;

· Радиус зоны радиопокрытия: 80 м;

· Тип местности: городская застройка;

· Вероятность ошибки на бит Pb: 10-6;

· Мощность излучения подвижной станции Ризл :< 0.1 Вт ;

· Диапазон частот, вид модуляции выбирается самостоятельно;

PR: 75%;

1.7. Построение результирующих иерархических моделей терминала и выделенных узлов сети (в соответствии с концепцией OSI) с отражением путей доставки служебных, так и информационных сообщений.

В разрабатываемой сети используются три нижних уровня взаимодействия модели OSI: физический, канальный и сетевой.

К Основный задачам, выполняемым на физическом уровне, относится сформирование необходимого для L2 уровня количество/тип ФК и обеспечение достоверной доставки битов по назначению.

Для выполнения задачи достоверной доставки применяются меры:

· синхронизация;

· помехоустойчивое кодирование;

· модуляция;

· эквалайзинг.

На Рисунке 1 представлена результирующая иерархическая модель сети в соответствии с концепцией OSI

Рисунок1 - Иерархическая модель системы

Физический уровень – это самый нижний уровень системы, который отвечает за непосредственный передачу (прием) сигнала в (из) радиоканал(а). Основная задача уровня – сформировать необходимое для L2 уровня количество/тип ФК и обеспечить достоверную доставку битов по назначению

Канальный уровень отвечает за формирование пакетов стандартного вида, адресную доставку сообщений и контроль правильности приема. Здесь производится управление доступом к сети, обнаруживаются ошибки передачи.

Уровень принятия решений является управляющим ядром узла сети. Он обрабатывает данные полученные с нижних уровней и принимает решения на основе анализа этих данных. Например, он обрабатывает данные радиоизмерений и передает на физический уровень команды о выборе профиля передачи и регулировки мощности. А так же, на ряду с пользовательским устройством, он может являться источником служебных сообщений.

С уровня принятия решений на физический уровень поступают результаты радиоизмерений (профиль передачи и мощность излучения). От канального уровня на физический поступают пакеты L2 и информация об их количестве. Пакеты L2 проходят через следующие процедуры: канальное кодирование, квадратурная модуляция. Далее образуется информационное поле сообщения физического уровня.

Буфер накопления пакетов L2 предназначен для накопления нескольких пакетов, для добавления преамбулы к BCCH. Далее служебное сообщение усиливается до необходимого уровня и излучается в радиоканал.

На приемной стороне происходят аналогичные преобразования, которые так же отображены на рисунке 1.

Для физического уровня данной системы существует разделения на служебные сообщения и сообщения трафик, принятые сообщения будут подвергаться различным преобразованиям т.к. имеют разный профиль.

2. Экспериментальная часть. Разработка и экспериментальное исследование программной модели канала передачи данных

2.1. Разработка и описание блок-схемы алгоритма модели

На рисунке2 и рисунке3 представлены блок схемы алгоритмов передающей и приемной части системы, основанные на алгоритмах , проработанных во второй части (физический уровень).

Рисунок2 - Блок-схема передающей части модели

Рисунок3 - Блок- схема приемной части модели

Передающая часть модели.

Сначала происходит формирования служебного поля, модуляции и кодирование. Служебное поле всегда модулируется BPSK для лучшей защищенности.

После того как служебные поля BCCH закодированы начинается цикл канального кодирования каждого L2 пакета SACCH и TCH их накопление для последующих преобразований.

Дальше происходит квадратурная модуляция BPSK для SACCH и16-QAM для TCH.

Приемная часть модели.

При приеме сообщения происходит сопоставление принятого пакета временному интервалу. Если система не синхронизирована происходит поиск преамбулы , далее происходит квадратурная демодуляция и канальное декодирование служебного поля BCCH для осуществления синхронизации.

Далее происходит квадратурная демодуляция и канальное декодирование полей согласно временному интервалу(BPSK, QAM-16). Затем начинается настройка фильтра эквалайзера

Далее происходит сравнение длины информационного поля на передающей и приемной стороне (FEC). Если ошибки обнаружены - происходят оповещение КУ, если же ошибки не обнаружены начинается цикл чтения пакетов L2 и их декодирование.

Далее приведена модель программного стенда, реализующая создание и передачу BCCH сообщения физического уровня. Его модуляция и демодуляция.

Передатчик:

clc;

clear all;

%% исходные данные

% Определение структуры пакета L2

LengSinhro=342; % длинна сообщения Sinhro

LengECV=10; % длинна сообщения настройка эквалаййзера

LengL2=324; % длинна сообщения L2-BCCH

LengFEC=8; % длинна сообщения FEC

%% Создание сообщения L2 уровня

messegeSinhro=zeros(1,LengSinhro); % заполнение фреймов

messegeEVC=[1 0 1 0 1 0 1 0 1 0]; % заполнение фреймов

messegeL2=ones(1,LengL2); % заполнение фреймов

messegeFEC=[0 1 0 0 0 0 1 0]; % заполнение фреймов

messegeBCCH=cat(2,messegeSinhro,messegeEVC);

messegeBCCH=cat(2,messegeBCCH,messegeL2);

messegeBCCH=cat(2,messegeBCCH,messegeFEC);

disp('Т1: создание сообщения L1 завершено');

disp('T1: сообщение передано');

bpskModulator = comm.BPSKModulator;

bpskDemodulator = comm.BPSKDemodulator;

errorRate = comm.ErrorRate;

for counter = 1:684

txData = messegeBCCH; % Generate data

modSig = bpskModulator(txData); % Modulate

rxSig = awgn(modSig,5); % Поставим шум

end

%pause;

% T2;

Приёмник:

%% исходные данные

% Определение структуры пакета L2

LengSinhro=342; % длинна сообщения Sinhro

LengECV=10; % длинна сообщения настройка эквалаййзера

LengL2=324; % длинна сообщения L2-BCCH

LengFEC=8; % длинна сообщения FEC

LengBCCH=682; % длинна сообщения BCCH

% Находжение приамбулы

%% прием сообщения

rxData = bpskDemodulator(rxSig); % Demodulate

errorStats = errorRate(txData,rxData); % Collect error stats

% end

if messegeBCCH(1:342)==0; % Выделение типа

disp('найдено сообщение BCCH');

dataBCCH=messegeBCCH(352:676);

dataECV=messegeBCCH(342:352);

dataFEC=messegeBCCH(676:684);

disp('отправим BCCH на L2 уровень')

end;

Практическое выполнение кода:

Т1: создание сообщения L1 завершено

T1: сообщение передано в канал

Т2: найдено сообщение BCCH

Вывод:

В ходе выполнения курсовой работы была спроектирована работоспособная радиосеть Ad_Hoc рассчитанная на 50 абонентов. Проработан порядок передачи трафика, а также команд управления и синхронизации.

1.Бакке А. В. "Лекции по курсу: Системы и сети связи с подвижными объектами".

2. Статьи с сайта Omoled.ru прошлых лет.

3. http://omoled.ru/publications/view/663