В работе приводятся ссылки на п. 1.7: http://omoled.ru/post/228
1.8. Разработка физического уровня системы.
1.8.1.Расчет полной пропускной способности физического КС соединения “терминал–БС”.
Исходя из результатов расчета, приведенного в п.  1.7.4, полная пропускная способность физического канала связи равна сумме пропускных способностей всех каналов связи (прямого и обратного – для канала трафика, и служебного канала):
R=1080+135+45=1260 кбит/с.
Это было бы так, если бы в системе был всего один абонент. Но в нашей сети количество абонентов может достигать 55. Представим, что все они решили воспользоваться каналом выхода в интернет. Точка доступа обслуживает какой-либо терминал, предоставляя ему весь канал связи. Но вот время этого терминала заканчивается, и точка доступа переходит к обслуживанию следующего терминала. К этому терминалу она вернется лишь обслужив еще 54 терминала. Следовательно, пропускная способность 1260 кбит/с не обеспечивает гарантированной скорости передачи данных (по ТЗ DownStream: 1024 кбит/с, UpStream: 128 кбит/с). Для обеспечения заданной скорости необходимо обеспечить пропускную способность физического канала в 55 раз большую:
R = 55*1260 = 69300 кбит/с
1.8.2. Анализ и обоснованный выбор мер по защите физического уровня от многолучевости.
Очень эффективную меру защиты от многолучевости несет в себе сама технология OFDM. Дело в том, что неотъемлемой частью этой технологии является циклический префикс – циклическое повторение окончания символа, переставляемое в начало символа. Циклический префикс является избыточной информацией и снижает полезную скорость передачи, но именно он служит защитой от возникновения межсимвольной интерференции. Эта избыточная информация добавляется к передаваемому символу в передатчике и отбрасывается при приеме символа в приемнике. Наличие циклического префикса создает временные паузы между отдельными символами, и если длительность циклического префикса превышает максимальное время задержки сигнала в результате многолучевого распространения, то межсимвольной интерференции не возникает.
Так что, разработка дополнительных мер защиты от многолучевости не требуется.
1.8.3. Энергетический расчет системы: Обоснованный выбор частотного диапазона (на основании документов ГКРЧ); оценка уровня потерь при распространении радиоволн выбранного диапазона; обоснование выбора вида модуляции; расчет отношения сигнал/шум, требуемого для обеспечения заданной вероятности битовой ошибки для выбранного вида и типа модуляции/демодуляции.

В соответствии с приложением 1 “Инструкции о порядке регистрации и эксплуатации любительских радиостанций” [2], полоса частот 1260-1300 МГц может использоваться любительской службой с мощностью передатчика до 5 Вт на вторичной основе. В отдельных случаях (для любительских ретрансляторов) допускается использование передатчиков с мощностью до 100 Вт при условии согласования мест размещения станций в установленном порядке. Мощность излучения подвижной станцией по ТЗ менее 2,5 Вт. В соответствии с “Приложением к решению ГКРЧ от 10 марта 2011 г. № 11-11-03” [3]
, уточняем выбранный диапазон: 1270,000-1290,994 МГц, предназначенный для всех видов модуляции и использования с уровнем излучаемой мощности до 10 Вт.

Наш выбор пал на УВЧ, так как в этом диапазоне можно разместить большое число поднесущих , из-за высокой несущей частоты. Благодаря распространению волн только в пределах прямой видимости и отсутствию поверхностной волны практически полностью исключены явления интерференции волн и, следовательно, искажения сообщений. Так же важным преимуществом данного диапазона является использование антенн малых размеров.

Выбранный диапазон является дециметровым:

𝜆=c/F, где c=3*108

Т.е. 𝜆
=(23,2÷23,6)см.

Ослабление волн при дожде характерно для сантиметровых длин волн. Ослаблением в граде и сухом снеге можно пренебречь. Ослабление в мокром снеге такое же как в дожде, следовательно, для дециметровых волн так же пренебрегаем.

Зависимость коэффициента ослабления в воздухе от длины распространяемой волны представлена на графике (рис. 21)

По графикам можно показать, что ослабление радиоволн выбранного диапазона в кислороде составляет 5*10-3 дБ/км. Ослаблением в водяных парах пренебрегаем.
Таким образом, мы видим, что ослабление радиоволн в тропосфере приобретает практическое значение лишь для сантиметровых и более коротких длин волн. Выбранный нами диапазон не чувствителен к влиянию тропосферы.
Для учета потерь при распространении сигнала в пригороде воспользуемся моделью Хата для пригородной зоны:
L=A + B lg r –
C ,
где r – радиус зоны обслуживания в километрах; А, В, С – аппроксимирующие коэффициенты:
A = 69.55 + 26.16 lg (f) – 13.82 lg (hAP) – α
(hT);
B = 44.9 – 6.55 lg (hAP);
C = 2 lg (f/28)2 + 5.4.
В качестве несущей частоты f используем частоту из выбранного диапазона (1270,000-1290,994 МГц): f = 1280 МГц. f выражается в мегагерцах.
Высота антенны абонентского терминала  hT соответствует среднему уровню над землей, на котором будет находиться сам терминал (так как антенна конструктивно находится в самом терминале, или закреплена на нем), то есть, hT = 1м.
α(hT) – параметр учитывающий влияние высоты антенны T:
α
(hT) = [1.1 lg (f) – 0.7]hT – [1.56 lg (f) – 0.8]
hAP – высота размещения антенны точки доступа. Определяется высотой самого высокого здания на обслуживаемой территории, плюс длина мачты, на которую крепится антенна. Примем  hAP
= 30м.
С учетом вышеизложенного:
α(hT) = [1.1 lg (1280) – 0.7]*1 – [1.56 lg
(1280) – 0.8] = -1.33 дБ
A = 69.55 + 26.16 lg (1280) – 13.82 lg (30) – (-1.33) = 131.75 дБ
B = 44.9 – 6.55 lg (hAP) = 44.9 – 6.55 lg (30)= 35.23 дБ
C = 2 lg (1280/28)2 + 5.4 = 12.04 дБ
L=131.75 + 35.23
lg1.8 – 12.04 = 128.7 дБ
Для выбора вида модуляции проведем некоторый анализ. Будем использовать весь выбранный диапазон (F = 20 МГц). Учитывая расстояние между поднесущими ΔF = 15 кГц, найдем общее количество частотных интервалов:
F/ΔF=1333 (1)
Как было указано в п. 1.7.4, для организации всех каналов необходимо соблюдение следующих пропорций при распределении поднесущих по каналам:
Канал трафика(DownStream) : Канал трафика (UpStream) : Служебный канал =
24 : 3 : 1
Следовательно, число поднесущих, необходимых для приема/передачи должно быть кратным 28. С учетом защитных интервалов и пилот-сигналов, покажем фрагмент OFDM-символа (рис. 22)
Можем видеть, что, алгебраически, на каждые 28 поднесущих приходится 3,5 защитных интервала и 3,5 пилот-сигнала. Физически, на каждые 56 поднесущих (2×28) приходится 7 защитных интервалов и 7 пилот-сигналов. Итого, 70 частотных интервалов. Из 1333 частотных интервалов (выражение (1)), 70×16=1120 отведем под прием/передачу, пилот-сигналы и защитные интервалы. Оставшиеся 1333 – 1120 = 213 частотных интервалов используем в качестве защитных (107 в начале OFDM-символа, и 106 – в конце). Таким образом на прием/передачу используется 16×56=896 поднесущих.
Длительность одного OFDM-символа составляет 1/ΔF=66,7 мкс. Длительность циклического префикса 4,7 мкс. Следовательно, общая длительность:
T = 66,7 + 4,7 = 71,4 мкс.
В интервале времени равным 1с содержится 1/T=14005 OFDM-символов. Такое количество символов за 1 секунду может обеспечить пропускную способность 14005(символов)×896(поднесущих)=12548480 бит/с при модуляции BPSK. В п. 1.8.1 определено, что полная пропускная способность должна составлять R=69300 кбит/с. Для обеспечения более высокой пропускной способности будем использовать более высокий порядок модуляции. Так, модуляция QAM–64, способна обеспечить заданную пропускную способность, перенося на каждой поднесущей не по одному, а сразу по шесть бит, т.е.
12548480 × 6 = 75290880 бит/с > 69300 кбит/с.
Таким образом, будем использовать модуляцию QAM–64.
Для модуляции пилот-сигналов применяется BPSK.
На рис. 23 представлена зависимость значения битовой ошибки от ОСШ для разных порядков модуляции. По графикам видно, что для заданной битовой ошибки 5*10-7 (по ТЗ), и для выбранного типа модуляции (QAM–64), необходимо обеспечить ОСШ на уровне 19 дБ.
1.8.4. Обоснованный выбор метода помехоустойчивого кодирования, перемежения, деперемежения, оценка эффективности кодирования. Коррекция данных расчета п. 1.8.3 и проверка на обеспечение исходных данных. Анализ необходимости наличия разных профилей настройки физ. уровня.
При выборе метода помехоустойчивого кодирования остановимся на использовании кодов Рида–Соломона. Код Рида–Соломона является подклассом БЧХ-кодов. Кодом Рида–Соломона называется циклический (N, K)–код, где N – полная длина кода, являющаяся степенью двойки (N = 2n – 1) , а K – информационная часть кода. При фиксированных N и K не существует кода, у которого минимальное кодовое расстояние больше, чем у кода Рида–Соломона. По этой причине мы им и воспользуемся. Коды Рида–Соломона всегда оказываются короче всех других циклических кодов над тем же алфавитом. Число символов, исправляемых с помощью кода Рида–Соломона, определяется соотношением (N - K)/2.
Будем использовать код, длиной N = 256 – 1 = 255. Зададимся условием: обеспечить возможность обнаружения и исправления 5-ти % ошибок. Это означает возможность исправления 13-ти ошибок на блок из 255 бит. Для этого необходимо будет ввести 2×13=26 избыточных бит. Тогда, на информационную часть останется 255-26=229 бит. Таким образом имеем код (255,229).
Далее учтем, что при кодировании в исходный код добавляется некоторое количество избыточных бит. Следовательно, при рассчитанной пропускной способности канала 69300 кбит/с, реальная скорость передачи информации несколько упадет (из-за необходимости передачи избыточных бит, не несущих информации). С учетом скорости кодирования необходимо обеспечить следующую пропускную способность:
RКОД = (R*255)/229= 69300*255/229=77169 кбит/с
В п. 1.8.3 установлено, что система обеспечивает пропускную способность, порядка 75 Мбит/с. С учетом применения помехоустойчивого кодирования этого недостаточно. Для устранения проблемы попробуем убрать часть защитных интервалов с начала и с конца OFDM-символа. Если это не поможет, то придется искать, либо другой разрешенный диапазон F (более широкий), либо уменьшать значение частотного интервала ΔF. Оба этих значения вносят свой вклад в формулу (1), увеличивая количество поднесущих.
Исходя из расчетов в п. 1.8.3 отведем 70×18=1260 поднесущих на прием передачу, пилот-сигналы и защитные интервалы между информационными поднесущими. Тогда, на защитные интервалы по краям OFDM-символа остается 1333-1260=73: 37 – в начале OFDM-символа, и 36 – в конце. На прием/передачу информации отводится 18×56=1008 поднесущих. Тогда,
14005 (символов) ×1008 (поднесущих) = 14117040 бит/с – пропускная способность при модуляции BPSK.
При модуляции QAM–64:
14117040 × 6 = 84702240 бит/с > RКОД
.
Следовательно, принятых мер достаточно для обеспечения пропускной способности с учетом помехоустойчивого кодирования.
Рассчитаем число поднесущих, отводимых на формирование каждого из каналов. Поднесущие делятся по каналам в соотношении 24:3:1 (п. 1.7.4). Всего мы располагаем 1008 поднесущими для приема/передачи. 1008/28=36 поднесущих приходится на одну часть. Следовательно, на канал трафика DownStreamотводится 24×36=864 поднесущие, на канал трафика UpStream – 3×36=108 поднесущих, на широковещательный канал – 1×36=36 поднесущих.
После кодирования необходимо произвести перемежение бит, чтобы устранить групповую ошибку, превратив ее в несколько рассредоточенных, которые в большей степени поддаются исправлению. Для реализации перемежения формируется матрица. Определимся с размерностью матрицы.  Так как число поднесущих, отводимых под каждый из каналов, кратно 36, то это значение будет наименьшей единицей. Таким образом, при организации перемежения/деперемежения необходима организация матрицы, накапливающей биты для переноса на 36-ти поднесущих. Учтем, что при использовании QAM–64 на каждой поднесущей переносится состояние, соответствующее шести битам информации. То есть, матрица должна обеспечивать накопление 36×6=216 бит.Соответственно, обладать размерностью [27×8] (рис. 24).
 Биты в двумерный массив загружаются последовательно, в соответствии с нумерацией на рис. 24, по строкам. Считываются биты из матрицы по столбцам. Соответственно, на приемной стороне, при деперемежении, биты должны загружаться в массив по столбцам, а считываться по строкам.
1.8.5. Оценка уровня мощности излучения передающего устройства, сравнение с заданным значением Pизл АС; сделать выводы, при необходимости вернуться к п. 1.8.3, 1.8.4. Расчет чувствительности приемников АС (БС).
Проверим, хватит ли нам мощности излучения, заданной ТЗ, для нормальной работы системы.
Уровень сигнала на входе приемника определяется по формуле:
PПРМ = PИЗЛ + КУПРМ + КУПРД – L.                                                                    
(2)
PИЗЛ – мощность, излучаемая передатчиком (по ТЗ 2,5 Вт). В пересчете на dBm:
PИЗЛ = 10lg (2,5 Вт /1 мВт) = 33,98 dBm.
КУПРМ и КУПРД – коэффициенты усиления приемной и передающей антенн, соответственно. Примем, что антенны точки доступа и терминалов ненаправленные, т.е. излучают одинаково во все стороны, и их КНД=1. Соответственно, КУПРД=0 и КУПРМ=0.
Потери на пути распространения радиоволн на дальность 1,8 км были учтены моделью Хата для пригородной зоны в п. 1.8.3, и составляют L=128,7 dB.
В соответствии с выражением (2), уровень сигнала на входе приемника составит:
PПРМ = PИЗЛ – L = 33,98 – 128,7 = -94,72 dBm
Для поддержки модуляции QAM–64 уровень OFDM-сигнала на входе приемника (PПРМ) в полосе пропускания канала должен превышать, соответствующий этой модуляции, уровень чувствительности, т.е. входной сигнал на величину ОСШ должен превышать уровень теплового шума с учетом внутреннего шума приемника и потерь реализации.
Формула для вычисления чувствительности приемника имеет следующий вид [5]:
RXQAM–64 = N0 + ОСШQAM–64
+10lg(BW) +Nf + Implementation Loss                                (3)
N0 = 10lg(kT0) = -144 dB – спектральная плотность мощности теплового шума приемника.
Требуемый уровень ОСШ для модуляции QAM–64 составляет ОСШQAM–64 = 19 dB (рис. 23)
Nf – значение собственного шума приемника. Принимаем его равным  -8 dB [5].
Значение Implementation Loss   равно 5 dB [5].  Эта  величина  отражает  так  называемые  потери реализации,  учитывающие  неидеальность приемника, ошибки квантования ,фазовый шум  и др.
BW – ширина спектра группового OFDM-сигнала. Эта  величина пропорциональна  количеству  используемых  поднесущих  в  спектре  группового  сигнала. Так как мы используем не все 1333 поднесущие, а всего 1008, то BW = 1008 × 15кГц = 15,12 МГц.
Таким образом по формуле (3) найдем чувствительность приемника:
RXQAM–64 = -144 + 19 + 10lg(15,12) + 8 + 5 = -100,2 dBm
Таким образом видим, что сигнал на входе приемника PПРМ = -94,72 dBm превышает требуемое значение, соответствующее чувствительности приемника RXQAM–64 = -100,2 dBm. Следовательно, система будет работать нормально.
1.8.6. Пояснение структурной схемы физического уровня системы.
Перейдем к построению структурной схемы физического уровня. На вход схемы поступает пакет (информационный или широковещательный), который на физическом уровне представляет собой ничто иное как поток бит. В самом начале в поступающий поток бит вводится избыточность, в процессе реализации помехоустойчивого кодирования. Кодирование осуществляется над блоком, размером 229 бит, к которому кодер добавляет 26 избыточных бит. Следовательно, сначала в буфер накапливаются 229 бит, затем, на выходе кодера имеем код Рида–Соломона, длиной 255 бит. Далее, этот код в перемежителе загружается построчно в матрицу (рис. 24).  После того, как произошло полное заполнение матрицы перемежителя, биты считываются по столбцам и отправляются на QAM-модулятор. После этого новая партия бит загружается в буфер перемежителя. В QAM-модуляторе каждые шесть бит подвергаются амплитудно -фазовой модуляции. Затем сигнал поступает на схему OFDM-преобразователя. Схема OFDM-преобразователя имеет непосредственную связь с контроллером, сообщая, по какому из каналов пришла информация, или, получая указания, на каких поднесущих отправлять сигнал (распределение поднесущих по каналам в п. 1.8.4). На приемной стороне происходит обратный процесс. Таким образом, структурная схема физического уровня системы выглядит в соответствии с рис. 25.
1.8.7. Обоснование видов и назначения логических каналов связи, используемых на физическом уровне.
Виды и назначение логических каналов связи описаны в п. 1.7.4. Их организация на физическом уровне раскрывается в п. 1.7.5, а распределение по поднесущим в п. 1.8.4.
1.8.8. Определение типов пакетов физического уровня, обоснование структуры полей пакетов каждого типа, оценка размеров полей, длительности пакета.
На физическом уровне все пакеты имеют одинаковую структуру. Различить, какой из пакетов пришел, можно лишь посмотрев на какой поднесущей он был передан. Размер пакета соответствует числу бит передаваемых на 36-ти смежных поднесущих, т.е. 36×6=216 бит. Это связано с тем, что число поднесущих, отводимых под каждый из каналов, кратно 36 (п. 1.8.4). Так как размер широковещательного пакета равен 44 бита, с учетом избыточности 49 бит, то оставшиеся до 216 биты в пакете заполняются нулями. Во времени, передача каждого отсчета на каждой из поднесущих (шести бит для QAM–64) дополняется вставкой циклического префикса.
Используемые материалы:
1) http://www.nporapira.ru/doc35.html
2) http://www.srr.ru/DOCUMENTS/suppl1.php
3)  http://files.radioscanner.ru/files/download/file12863/resenie_gkrc_ot_10_marta_2011_g._n_11-11-03.pdf
4) Тихвинский В.О. «Перспективы развития и эволюция технологий радиоинтерфейса от GERAN/UTRAN в направлении LTE» (находится в Интернете по адресу: http://www.google.ru/url?sa=t&rct=j&q=ofdm%20%D1%81%D0%B8%D0%BC%D0%B2%D0%BE%D0%BB&source=web&cd=3&sqi=2&ved=0CDgQFjAC&url=http%3A%2F%2Fwww.raenitt.ru%2Fpublication%2Fwhite_paper_0002.doc&ei=ZoXnTvXwNY-8-Qba4ri9Cg&usg=AFQjCNGCp5h8FPD-BSturfFBFMNSQhyYTg&cad=rjt
)
5) Васильев В.Г. «Технология   фиксированного широкополосного беспроводного доступа WiMAX   стандарта  IEEE 802.16-2004» (находится в Интернете по адресу: http://www.unidata.com.ua/files/Wi-MAX_Technology.pdf)
 6) 
Золотарёв В. В., Овечкин Г. В.Помехоустойчивое кодирование. Методы и алгоритмы,М.:Горячая линия-Телеком, 2004.