1.4.1. Проработка структуры радиоинтерфейса L1-уровня, обеспечивающего двусторонний обмен пакетами физического уровня. Проработка вида и структуры пакета физического уровня, оценка размерности структуры пакета.

Основные параметры физического уровня Bluetooth Low Energy:


В качестве способа организации ФКС используется TDMA. Сетевой топологией является звезда: обмен данными проходит между терминалами и базовой станцией. В BLE имеется только 1 пикосеть. Информацией передаваемой в сети являются пакеты данных, а значит будет использоваться только ACL режим. В BLE используются 40 частотных каналов, 3 из которых отданы под каналы управления.

Разберемся с используемыми физическими каналами:

• Базовый физический канал пикосети (Basic piconet physical

channel) BPPC  используется для передачи данных между соединенными устройствами. Все устройства, которым необходимо передать пакет данных, должны быть синхронизированы по этому каналу. Доступ к базовому каналу контролирует ведущая станция пикосети, передавая свои пакеты первой, после завершения передачу начинает терминал.

  Также в нем резервируются временные слоты для передачи сигнальных (beacon) пакетов. Эти пакеты используются терминалами для уведомления мастера о готовности к соединению, носит широковещательный характер.

Физический канал вызова (Page scan physical channel) PSPC

  Этот канал используется для подключения slave-устройств к терминалу-мастеру. Мастер прослушивает сигналы вызова (page requests), передаваемые по физическому каналу вызова, и передает ответ на этот запрос.

Для передачи сигналов управления могут применяться четыре типа пакетов:

NULL – Не содержит поля данных. Используется для передачи подтверждения (ARQN).

POLL – Для периодического определения доступности устройств стандарта Bluetooth, когда они находятся в состоянии ожидания. Получив этот пакет, устройство должно передать пакет обратно. Поле данных отсутствует.

FHS – Для обмена информацией. Поле данных 18 байт.

 • DM1- Для передачи данных со средней скоростью. Для надежности используется дублирование передаваемой информации.Поле полезной нагрузки может содержать до 17 байт, используется CRC, FEC 2/3

 

Структура пакета физического уровня:

На физическом уровне происходит инкапсуляция пакета сообщения канального уровня.

                                                                  Рис.1 . Структура сообщения физического уровня.

 На физическом уровне добавляется поле Код доступа. Оно используется для синхронизации и определения временного сдвига псевдослучайной последовательности CLK Offset. Помимо этого для обеспечения помехоустойчивости заголовок пакета, содержащий важные данные кодируется с коэффициентом повтора 1/3.

 

 1.4.2. Анализ методов помехоустойчивого кодирования, оценка эффективности кодирования. Оценка полной пропускной способности ФК соединения «терминал-БС» («терминал-терминал») с учетом избыточности, вносимой на физическом уровне.

Для обеспечения помехоустойчивого кодирования применяются следующие методы:

FEC кодирование с R=1/3. Защищает заголовок пакета.

MIC – контроль целостности сообщения. Вычисляет контрольную сумму полезной нагрузки.

•СRC – контроль целостности пакета. Вычисляет контрольную сумму всего сообщения.

В случае несовпадения контрольных сумм, терминал отправляет на точку доступа сообщение NAK, в этом случае мастер повторяет передачу. Точка доступа же запросить повторную передачу не может. Если сообщение  от терминала будет передано с ошибкой, мастер подождет приход данных в следующем соединении.

 1.4.3. 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.

Оценка уровня потерь при распространении радиоволн выбранного диапазона.

Международным союзом телекоммуникаций была предложена модель предсказания потерь TU-R P.1238-7.

ƒ – несущая частота (МГц);

N – дистанционный коэффициент потерь мощности;

d – расстояния разнесения (м) между базовой станцией и переносным терминалом (где d>1м);

коэффициент потерь за счет прохождения сигнала через пол (дБ);

n – количество этажей между базовой станцией и переносным терминалом (n>=1).


Расчет отношения сигнал/шум, требуемого для обеспечения заданной вероятности битовой ошибки для выбранного вида и типа модуляции/демодуляции.

  

 Из приведенной битовой ошибки видно, что для обеспечения заданной в тз вероятности битовой ошибки   , нужно обеспечить ОСШ равный 8,5дБ.

1.4.4. Оценка уровня мощности передачи с учетом необходимого запаса мощности сигнала для его уверенного приема с вероятностью 75 % на границе радиопокрытия, оценка размера зоны радиопокрытия.

Оценим уровень мощности излучения передающего устройства:


Чувствительность приемника:



Мощность шума:


Минимальная полоса пропускания это полоса 1 частотного канала, т.е. 2 МГц.


Использованная литература:

1.http://www.ti.com/lit/an/swra367a/swra367a.pdf

2. http://www.ti.com/lit/ug/swru271f/swru271f.pdf

3. http://www.wireless-e.ru/assets/files/pdf/2011_02_16.pdf

4. http://www.compel.ru/wordpress/wp-content/uploads/2014/04/TI_Wireless_SS2541_BluetoothSmart.pdf

5. Лекции "По курсу ССПО" Бакке А. В.

6. Учебное пособие Bluetooth.