В рамках данной статьи рассмотрены следующие пункты задания к курсовой работе:

         2.8.1. Анализ и обоснованный выбор мер по защите приема от многолучевости, искажений и помех в канале связи. При необходимости, проработка профилей физического уровня и сценария их выбора.

        2.8.2. Пояснение способа обеспечения частотной и временной синхронизации.

        2.8.3. Определение типов пакетов физического уровня, пояснение структуры полей пакетов каждого типа.

        2.8.4. Построение временной диаграммы, отражающей двустороннюю доставку всех видов пакетов L1 уровня. Оценка пропускной способности физического канала связи с учетом избыточности, вносимой на L1-уровне. Оценка требуемой полосы частот.

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

        2.8.6. Расчет отношения сигнал/шум, требуемого для обеспечения заданной вероятности битовой ошибки для выбранного вида и типа модуляции/демодуляции без помехоустойчивого кодирования. Обоснование выбора метода помехоустойчивого кодирования, перемежения/деперемежения, расчет эффективности кодирования. Повторный расчет отношения сигнал/шум с учетом метода помехоустойчивого кодирования. Окончательная оценка требуемой полосы частот.

        2.8.7. Обоснование размерности полей пакетов каждого типа. Расчет временного масштаба, отражающего двустороннюю доставку всех видов пакетов L1 уровня (п.2.8.4).

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

        2.8.9. Построение функциональной схемы разработанного физического уровня.

2.8. Проработка задач физического уровня. Решение вопросов, связанных с обеспечением синхронизации сетевых устройств на физическом уровне.

2.8.1.Анализ и обоснованный выбор мер по защите приема от многолучевости, искажений и помех в канале связи. При необходимости, проработка профилей физического уровня и сценария их выбора.

Для того,  чтобы приступить к выбору мер по защите приема от многолочевости, нужно немного пояснить что это за эффект, и насколько он опасен для системы связи. Многолучевость возникает как результат многократного отражения передаваемого сигнала от зданий и других препятствий на пути распространения радиоволн. Поскольку существует несколько путей распространения радиоволн от передатчика к приемнику, то в точке приема разные копии одного и того же сигнала интерферируют друг с другом, создавая глубокие замирания радиоволны. Многолучевость представляет собой основную проблему систем подвижной связи, решаемую на физическом уровне.  По этой причине, необходимо серьезно подходить к данной проблеме, т.е. к поиску мер по защите от многолучевости.

Касаемо конкретно моей радиосети:

- согласно заданному условию в техническом задании, радиосеть будет функционировать  в условиях городской застройки, что увеличивает вероятность проявления эффекта многолучевости.

Бороться со столь неприятным эффектом, в данной сети, решено используя технологию OFDM, плюс ко всему, будет применено помехоустойчивое кодирование, стоит напомнить, скорость кодирования будет различна для различных пакетов.

OFDM позволяет бороться с:

-многолучевостью

-межсимвольной интерференцией

-замираниями

Важным преимуществом OFDM  является то, что появляется возможность адаптации к параметрам канала связи, а именно:

-при усиленной помеховой обстановке, скорость передачи будет понижаться, но вместе с этим, будет увеличиваться помехоустойчивость.

-при ослаблении помеховой обстановки, скорость передачи будет увеличиваться,  тем самым будет снижаться помехоустойчивость.

Процесс адаптации к параметрам канала связи, будет связан с выбором профиля передачи. В свою очередь, профили передачи будут различаться используемой модуляцией. В своей радиосети, я предполагаю использовать три вида модуляции:

-BPSK

-QPSK

-QAM-16

BPSK является самым помехозащищенным видом модуляции, из представленного списка.  Представленные виды модуляции, будут использованы под передачу информационного трафика, а также и для служебного.

Процесс выбора необходимой модуляции будет зависеть от уровня принимаемого сигнала, если быть точнее, от отношения сигнал/шум. Анализ отношения сигнал/шум будет происходить постоянно, т.к. изменение параметров канала связи  будет происходить достаточно быстро. Таким образом, измерение отношения сигнал/шум будет сравниваться с двумя порогами (р1, р2), иными словами:

1) Рсигн ≤  р1 – будет использоваться BPSK

2) р1 ˂  Рсигн  ≤ р2  - будет использоваться QPSK

3) Рсигн ˃ р2 – будет использоваться QAM-16

Таким образом, на основе полученного  отношения сигнал/шум, подсистема радиоизмерений формирует сообщение на модуль управления нашего терминала. Там происходит обработка и  принимается решение:

- изменять профиль передачи или нет, и если менять, то на какой именно. Соответственно, формируется сообщение в обратную сторону о принятом решении, в зависимости от принятого решения,  определяется изменение профиля.

2.8.2.Пояснение способа обеспечения частотной и временной синхронизации.

Обеспечение частотной и временной синхронизации позволяет получить высокую помехоустойчивость нашего передаваемого сигнала при  применении технологии OFDM. Процесс синхронизации может осуществляться в двух областях:

- во временной области

- в частотной области

Синхронизация во временной области позволяет добиться менее высокой точности оценки, по этой причине данная синхронизация применяется на этапе грубой оценки временного и частотного рассогласования. Для  точной оценки необходимо использовать процесс синхронизации в частотной области.

Стоит немного рассказать и о преамбуле.  Частотная и временная синхронизация может быть грубой и точной – определяется составом преамбулы. Для грубой   частотной и временной синхронизации применяются укороченные OFDM-символы преамбулы.

Для точной подстройки используются две длинные настроечные последовательности, которые передаются двумя OFDM-символами в составе преамбулы, но после укороченных последовательностей.

2.8.3. Определение типов пакетов физического уровня,  пояснение структуры полей пакетов каждого типа.

Согласно концепции моей радиосети, пакеты, которые будут использоваться на физическом уровне следующие:

- пакеты BCCH

- пакеты TCHaudio

- пакеты TCHvideo

- пакеты TCHdata

- пакеты SDCCH

- пакеты SACCH

Рассмотрим структуру полей пакетов каждого типа.

1)Пакет TCHaudio

Рисунок 1. Структура пакета физического уровня для TCHaudio

- Преамбула - используется  для частотной и временной синхронизации в сети.

- Msg_L2 – здесь будут передаваться OFDM-символы. Количество символов будет определяться размерностью пакета и используемой модуляцией. 

В состав данного поля будут входить  FEC.

Для различных видов модуляции, будет различное количество требуемых символов. (В конце данного  будет приведена таблица зависимости количества требуемых OFDM-символов от используемой модуляции)

- FEC – здесь находятся биты, необходимые для помехоустойчивого кодирования, соответственно, для различных пакетов, будет отличаться длина FEC. Для  пакета TCHaudio будет использоваться поле FEC  размерностью 384 бита. Скорость кодирования будет  равна ½,  Стоит отметить, длина Msg_L2 + FEC = 768бит. Данная длина будет использоваться во всех типах пакетов на физическом уровне. Данная длина будет удобна для планировщика, а именно, для различных профилей разделение  Msg_L2 + FEC на OFDM-символы будет целочисленным.

2)Пакет TCHvideo:

Рисунок 2. Структура пакета физического уровня для TCHvideo

Для всех пакетов, будет наблюдаться абсолютная схожесть  в преамбуле. Различие будет только в размерности FEC, но повторюсь еще раз, сумма Msg_L2 + FEC для всех пакетов физического уровня будет одинаковой.

Длина Msg_L2 будет составлять 592 бита, т.к. изображение (видео)  будет передаваться фрагментарно, в моём случае, была выбрана фрагментация размерностью 28х21, что и будет составлять  588 бит +Type. Соответственно, FEC будет представлено длиной 176 бит. Скорость кодирования будет  отличаться от скорости ½, т.к. ранее, было сказано о том, что при передаче видео не требуется  высокая помехозащищенность.

3)Пакет TCHdata: 

Рисунок 3. Структура пакета физического уровня для TCHdata

Длина Msg_L2 будет составлять 768 бита, соответственно, FEC будет представлено длиной 384 бита, т.к. основная часть поля Msg_L2 будет равна 384 битам . Скорость кодирования будет равна 1/2 , т.к. ранее , было сказано о том, что передача данных будет самым ответственным моментом относительно передачи видео или аудио. Причина этого была также изложена в первой части курсовой работы. С целью того, чтобы организовать скорость кодирования достаточно приемлемой, была выбрана  соответствующая длина пакета Msg_L2.

4) Пакет SDCCH. Пакет SACCH. Пакет BCCH.

Рисунок 4. Структура пакета физического уровня для BCCH,SACCH, SDCCH

Анализ данных пакетов проведем одновременно, из-за того, что их размерность полностью совпадает.

Длина части поля Msg_L2 составляет 148 бит без учета FEC. Данная длина выбрана из расчета того, что скорость помехоустойчивого кодирования будет отличаться от скорости 1/2 . FEC будет представлено длиной 46 битами. Т.о. нам потребуется 1 OFDM-символ для передачи одного пакета.

В заключении данного пункта, для наглядности, приведена таблица зависимости количества требуемых OFDM-символов от используемой модуляции, при условии, что Msg_L2 + FEC для всех пакетов TCH одинакова. На данном этапе необходимо сказать о том, что количество поднесущих которое будет использовано равно 53. Более подробно об этом пойдет речь немного позднее. 

Рисунок 5. Зависимость количества требуемых OFDM-символов от используемой модуляции для пакетов TCH

2.8.4. Построение временной диаграммы, отражающей двустороннюю доставку всех видов пакетов L1 уровня. Оценка пропускной способности физического канала связи с учетом избыточности, вносимой на L1-уровне. Оценка требуемой полосы частот.

Согласно рекомендации находящейся в техническом задании, в моей радиосети будем применена технология OFDM для передачи данных. При передаче данных могут быть применены три профиля передачи, описанные в п 2.8.3..На рисунке 5 четко отражено необходимое количество OFDM-символов для каждого профиля. Ввиду того, что мы используем технологию OFDM, будем использовать некий планировщик, который  в зависимости от заложенных алгоритмов будет распределять между различными видами пакетов канальный ресурс. Таким образом, будет осуществляться передача OFDM-символов.

Изобразим на рисунке 6 один из возможных вариантов распределения пакетов и канального ресурса выполненного планировщиком.

Рисунок 6. Примерный план распределения канального ресурса планировщиком.

Рисунок 7 Обозначения символов для рисунка 6

На рисунке 6 изображен примерный вариант планирования канального ресурса, когда передается одновременно видео, аудио и данные.

Во-первых 4-х символах передается TCHaudio, в соответствии с рисунком 5, в данных четырех символах осуществилась передача 1 пакета аудио, при использовании модуляции QAM-16. В 5 символе, передается 1 пакет служебного сообщения (типа, *увеличить мощность передачи*).  С 6 по 773 символ, передается 192 пакета TCHvideo. С 775 символа, передается 306 пакетов TCHdata.

Период передачи будет составлять 35 мс. Т.к. мы используем модуляцию QAM-16, размер одно OFDM-символа будет равен:  48*4= 192бита. Рассчитаем пропускную способность  физического канала связи. Необходимо отметить следующее:

Скорость передачи аудио = 16кбит/с.

Скорость передачи видео = 3Мбит/с

Скорость передачи данных = 4,896Мбит/с

Найдём соотношение данных скоростей и сделаем вывод:

Полученное соотношение:  1:192:306,  т.е. на один пакет аудио приходится 192 пакета видео и 306 пакетов данных.

С учетом периода передачи 35 мс, найдем пропускную способность:

-скорость передачи информационного трафика:

(1+192+306)*4=2000 OFDM-символов за период

Что касаемо служебного трафика:

Т.к. невозможно точно рассчитать количество требуемых пакетов служебных сообщений для передачи за период, то смоделируем определенную ситуацию, и отведем определенное количество данных пакетов, которое будет передаваться за период:

При передаче 306 пакетов данных:

- с учетом того, что при передаче каждых 16 пакетов данных, служба ARQ может потребовать повторной передачи определенных пакетов, а в случае, если за период все пакеты передадутся без повреждений, но такое практически не возможно, но всё же, то потребуется порядка 20 символов OFDM, поэтому примем, например, 139 символов отведенных, для обратной передачи и повторной передачи информации.

При передаче 192 пакетов видео  данных:

- на каждые переданные 20 пакетов трафика, будет передаваться служебной сообщение. Руководствуясь данной логикой, потребуется порядка 10 служебных сообщений при передаче 192 пакетов трафика.

С учетом того что за период будет передаваться один пакет аудио трафика, то воспользуемся максимальным количеством возможной передачи служебных сообщений, т.е. на 1 пакет трафика будет передаваться один OFDM-символ, т.к. это несущественно повлияет  на изменение скорости передачи, таким образом приведем некоторые вычисления:

 139+10+1=150 служебных символов потребуется передать за период.

Таким образом, в данной смоделированной ситуации, будет передаваться 2150 символов за период:

2150*192бита = 419250 бит за период

11978571бит/с = 11,97 Мбит/с скорость передач всего трафика.

В проектируемой мной радиосети, дуплексный режим передачи данных не предусмотрен. Будет использоваться режим двойного симплекса:

- как было сказано ранее, будет использован принцип временного разделения канала. Терминал мастер осуществляет передачу информационного трафика, и в определенные моменты времени, когда канал будет предоставлен ведомому терминалу, будет осуществляться обратная передача служебного трафика, типа *увеличить мощность излучения* (более подробно об этом сказано во второй части курсовой работы).

Поэтому посчитанная  немного выше, скорость передачи всего трафика подразумевает под собой скорость передачи как в прямом, так и в обратном направлении.

Соответственно, по найденной скорости можно определить необходимую для передачи полосу частот,  например, для QAM - 16 модуляции она будет составлять порядка 11,97 МГц.

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

Для выбора частотного диапазона используем решение Государственной комиссии по радиочастотам при Минкомсвязи России от 21 декабря 2011 г. N 10-49-34 " Об утверждении Таблицы распределения полос радиочастот между радиослужбами Российской Федерации и признании утратившими силу некоторых постановлений Правительства Российской Федерации "

Проанализировав данную таблицу, выберем несущую частоту равной 2375 МГц (диапазон 2300-2450 МГц) отведен для любительской связи и радиолокации. Занимаемая полоса частот составит от 2369,015 МГц до 2380,985 МГц.

Согласно техническому заданию, терминалы, а соответственно вся наша радиосеть, находится в условиях плотной городской застройки. В качестве модели потерь я решил выбрать  модель для широкополосных систем связи 3-го поколения. Она является приемлемой для применения в моей радиосети, т.к. заданная зона радиопокрытия относительно небольшая  в условиях городской застройки, и по заданию, расстояние между терминалами  не будет превышать 800м  (не рассматриваем вариант выхода одно из терминалов из зоны радиопокрытия).

Выбрав модель потерь, с помощью которой будет рассчитан уровень потерь на границе зоны радиопокрытия. Математическая модель имеет вид:

L = 49 + 40 lg(R) + 30 lg(F0)

1) R - расстояние между терминалами нашей радиосети

2) F0 – выбранная несущая частота.

Расстояние между терминалами выберем равным 800м.

В результате вычислений, получим следующее:

L = 49 + 40 lg (0,8) + 30 lg (2375) = 146,393 дБ

Подводя итог, можно констатировать, о том, что согласно используемой модели для расчета уровня потерь на границе зоны радиопокрытия радиосети, уровень потерь будет равен 146,393 дБ.

2.8.6. Расчет отношения сигнал/шум, требуемого для обеспечения заданной вероятности битовой ошибки для выбранного вида и типа  модуляции/демодуляции без помехоустойчивого кодирования. Обоснование выбора метода помехоустойчивого кодирования, перемежения/ деперемежения, расчет эффективности кодирования. Повторный расчет отношения сигнал/шум с учетом метода помехоустойчивого кодирования. Окончательная оценка требуемой полосы частот.

Для расчета отношения сигнал/шум, требуемого для обеспечения заданной вероятности битовой ошибки для модуляции BPSK, QPSK, QAM-16 без помехоустойчивого кодирования необходимо воспользоваться  утилиту BER Analysis Tool, входящую в состав программ среды MATLAB. Согласно моему техническому заданию  вероятность ошибки на бит, не более Pb: 10^-7

На рисунке 8 изображен график зависимости вероятности битовой ошибки от ОСШ для трех видов модуляции.

Рисунок 8 Зависимость вероятности битовой ошибки от ОСШ без  помехоустойчивого кодирования.

Проанализировав изображенный график, можно сделать вывод о том, что для обеспечения заданной вероятности ошибки на бит необходимо обеспечить следующее ОСШ:

-для BPSK = 11,285 дБ

-для QPSK = 11,285 дБ

-для QAM-16 = 15,18 дБ

В разрабатываемой радиосети, будем использовать:

-сверхточный алгоритм перемежения/деперемежения

-помехоустойчивое сверточное декодирование

-сверточное кодирование

Теперь, построим и проанализируем зависимость вероятности битовой ошибки от ОСШ с учетом используемого алгоритма помехоустойчивого кодирования. Изобразим данную зависимость на рисунке 9.

Рисунок 9  Вероятность битовой ошибки от ОСШ без применения кодирования и с применением сверточного кодирования

Проанализировав изображенный график, можно сделать вывод о том, что для обеспечения заданной вероятности ошибки на бит необходимо обеспечить следующее ОСШ:

-для BPSK = 7,762 дБ

-для QPSK = 7,762 дБ

-для QAM-16 = 11,35 дБ

Подводя итог расчета отношения сигнал/шум, требуемого для обеспечения заданной вероятности битовой ошибки для модуляции BPSK, QPSK, QAM-16 без помехоустойчивого кодирования и с помехоустойчивым кодированием, можно сделать вывод:

-профиль с помехоустойчивым кодированием позволяет обеспечить выигрыш в ОСШ порядка  4дБ, иными словами, используя помехоустойчивое кодирование, возможно понизить порог ОСШ, обеспечивающий заданную вероятность ошибки на бит, указанную в техническом задании.

Произведем повторный расчет отношения сигнал/шум, но уже с учетом помехоустойчивого кодирования.

Как было рассчитано немного ранее, а именно в пункте 2.8.4. скорость передачи, которая будет реализовываться в нашей радиосети, составляет 11,97 Мбит/с, соответственно, необходимая ширина полосы пропускания должна составлять порядка 11,97 МГц. В моей радиосети  используется технология OFDM, как было сказано ранее, количество используемых поднесущих, составляет 53. Имея такого рода данные, можно подсчитать ширину полосы, которую занимает каждая из поднесущих.

2.8.7. Обоснование размерности полей пакетов каждого типа. Расчет временного масштаба, отражающей двустороннюю доставку всех видов пакетов L1 уровня (п.2.8.4).

Перед тем, как начать обоснование размерностей полей пакетов каждого типа, обратимся к пункту 2.8.3., в данном пункте подробно приведено обоснование принципа определения размерности всех полей, кроме поля

*Преамбула*. На рисунке 10 изображена общая структура пакета физического уровня, передаваемого по каналу связи.

Рисунок 10. Общая структура пакета физического уровня

Напомню, длина Msg_L2 + FEC = 768бит для пакетов TCH, и 192 бита для остальных пакетов. Данная длина будет удобна для планировщика, а именно, для различных профилей, разделение  Msg_L2 + FEC на OFDM-символы будет целочисленным. Но в том пункте не была учтена длина  поля *Преамбула*. В связи с тем, что в пункте 2.8.4.  достаточно удачно и структурированно предложен план распределения канального ресурса, размерность поля *Преамбула* определена таким образом, чтобы не испортить ту самую структурированность, о которой говорилось немного выше. Преамбула представляет собой CAZAC последовательность длиной 96 битов или 1 OFDM-символ при QPSK модуляции.  Так как, пакеты типа TCH  на физическом уровне имеют одинаковую длину и пакеты служебных сообщений на физическом уровне имеют одинаковую длину, говоря о каком-то отдельно взятом TCH пакете или пакете служебного сообщения, мы касаемся сразу всех соответствующих им типов пакетов. Таким образом, теперь суммарная длина всего пакета TCH физического уровня с учетом преамбулы,(с учетом того, что сама прембула не входит в состав пакета) будет составлять 768+96 = 864 бита, это означает, что передаваться один пакет физического уровня при QPSK модуляции будет с помощью 18 OFDM-символов. а при QAM-16 модуляции будет с помощью 5 OFDM-символов, а один пакет служебного сообщения 96+192=288 бит, передаваться будет  с помощью 2 OFDM-символов. Обратимся вновь к пункту 2.8.4.         

С учетом периода передачи 35 мс, найдем пропускную способность:

-скорость передачи информационного трафика:

(1+192+306)*5=2500 OFDM-символов за период

-скорость передачи служебного трафика:

150+150=300 OFDM-символов за период

2800*192 = 537600 бит за период

15360000 бит/с = 15,36 Мбит/с скорость передач общего трафика.

Соответственно, по найденной скорости определим необходимую для передачи полосу частот 15,36МГц.

Можно рассчитать ширину полосы, которую занимает каждая из поднесущих.

Определим длительность OFDM-символа следующим образом:

Нам известно общее количество OFDM-символов передающих трафик за период, а также известен период передачи, который равняется 35 мс. Длительность одного OFDM-символа составляет

Вспомним, что мы выбрали несущую частоту 2375 МГц, в соответствии с новыми значениями, занимаемая полоса частот составит от  2367,32 МГц до 2382,68 МГц

Введем защитный  разноса между крайними поднесущими, т.е. между 1-й поднесущей и нижним крае общей полосы пропускания, а также между 53-й поднесущей и верхним краем общей полосы пропускания соответственно по 70 кГц

В конечном итоге,  ширина полосы пропускания составит 15,5 МГц.

В результате выполнения данного пункта, можно скорректировать рисунок 6 отображающий примерный план распределения канального ресурса, согласно новым значениям полученным в результате расчета. Для удобства, скорректирую часть плана, с целью улучшения визуального восприятия. Данный план является примерным, т.е. он не обходим только лишь для того, чтобы немного глубже понять примерный принцип работы планировщика, а также для небольшой конкретизации написанного материала. На рисунке 11 приведена иллюстрация данного плана.

Рисунок 11. Итоговый вариант примерного плана распределения канального уровня планировщиком

Рисунок 12. Обозначения символов для рисунка 11

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

Согласно моему техническому заданию, радиус зоны радиопокрытия составляет 800м.

Напомним, в пункте 2.8.7. уже была рассчитана скорость передача данных, которая составляет 15,36 Мбит/с, соответственно получим эффективную полосу пропускания  ∆f= 15,36 МГц.

Рассчитаем шумовая полоса приемника:

∆f_ш=1,1 * ∆f =1,1 * 15,36МГЦ = 16,896МГц

Произведем расчет мощности шума на выходе приемника:

Pш = k * T * Пш =(1,38 * 10^-23) * 296 * (16,896 * 10⁶) = 69,01* 10^-15 Вт = -131,6 дБ

k = 1,38 * (10 ^-23)  Дж/К - постоянная Больцмана

T = 296 К - шумовая температура.

Рассчитаем аналоговое сигнал/шум  на основе полученного в п. 2.8.6. ОСШ      (для QAM - 16 - E_b/N₀ = 11,35 дБ)

SNR = E_b/N₀ + 10* log(∆f /∆f_ш) = 11,35 + 10*log((15,36*10⁶)/ (16,896 * 10⁶))=

= 10,93 дБ

Коэффициент шума первых каскадов приемника примем равным Nk = 2. Тогда чувствительность приемника:

Pпрм = Pш + Nk + Eb/N0 = -131,6 дБ + 2 + 11,35дБ = -118,25 дБ

Мощность излучения подвижной станции:

Pизл = Pпрм + L - G_T - G_R

L - затухание в радиоканале, которое рассчитано в пункте 2.8.5.

G_T и G_R - коэффициенты усиления передающей и принимающей антенн

Примем G_T = G_R = 16 дБ.

Получим суммарную излучаемую мощность, с учетом того, что расчет проводился для всей полосы частот , включающей 53 поднесущих OFDM.

P_Σизл = P_прм + L - G_T - G_R = -118,25 дБ+ 146,393дБ – 16дБ – 16дБ = -3,857 дБ

= 0,41 Вт

В результате проведенных расчетов, значение излучаемой мощности подвижной станции удовлетворяет указанному в техническом задании условию:  Ризл  < 0,5 Вт

Следующим этапом выполнения данного пункта, является анализ оценки мощности передатчика терминалов для обеспечения уверенного приема сигналов с вероятностью  PR = 87% на границе зоны радиопокрытия, радиус которой составляет 800 м. Радиус зоны радиопокрытия рассчитывается по формуле :      

Рисунок 13. Определение r₅₀

Ввиду того, что наша радиосеть будет функционировать в условиях городской застройки, то  значения σ и n будут следующими:

σ = 10

n = 5

σ/ n=2, значит r₅₀= 0,78

W – функция Лапласа

σ – дисперсия по местоположению

n – коэффициент потерь

r₅₀ – радиус зоны радиопокрытия с вероятностью уверенного приема сигнала PR = 50%

Определим значение функции Лапласа по таблице функций Лапласа.

В моем случае  W((100 – PR(0,87)) / 100) = W(0,13) = 0,34

   – полученная площадь уверенного приема

2.8.9. Построение функциональной схемы разработанного физического уровня.

Функциональная схема физического уровня реализуемой системы приведена на рисунке 13

Рисунок 13.  Функциональная схема физического уровня реализуемой системы

Рассмотрим функционирование L1 уровня в соответствии со схемой.

На физическом уровне у нас имеются различные виды пакетов, а именно:

- BCCH

- TCHvideo

- TCHaudio

- TCHdata  

- SDCCH

- SACCH     

Данные пакеты  претерпевают различного рода преобразований:

-подвергаются помехоустойчивому кодированию с различной скоростью.

-подвергаются перемежению

-подвергаются модулированию, вид модуляции выбирается,  в зависимости от выбранного профиля.

Стоит отдельно сказать про модулятор OFDM. У нас имеется 53 поднесущие.

Например,  для QAM-16 OFDM-символ будет иметь размерность 192 бита.  Т.о. пакет будет иметь размерность равную 5 OFDM- символам для TCH, для всех остальных типов пакетов,  размерность равную 2 OFDM- символам  Каждая из понесущих занимает полосу частот равную 0,289 МГц. К каждому пакету добавляется преамбула длиной 96 бит.

Таким образом, формируется пакет физического уровня, служащий для транспортировки информации по радиоканалу. На приеме производится обратный процесс. Блок синхронизации осуществляет обнаружение преамбулы, происходит этап демодуляции OFDM символов,  демодуляция сигнала,  деперемежение,  а также сверточное декодирование. В результате из пакетов физического уровня преобразовались пакеты L2 уровня. Данные пакеты передаются на L2 уровень для последующих преобразований.

Список используемой литературы:

1)Бакке А.В. - лекции по курсу «Системы и сети связи с подвижными объектами».

2) Методические указания к лабораторной работе №4: "Исследование методов обработки сигналов в приемнике стандарта GSM"

3) http://omoled.ru/publications/view/811

Ссылки на предыдущие публикации и соответствующий раздел форума:

1)http://omoled.ru/publications/view/1160

2)http://omoled.ru/publications/view/1174

3)http://omoled.ru/publications/view/1189

4)http://radiolay.ru/viewtopic.php?f=83&t=452