Радиосеть передачи данных. Часть 2.


Выполнил: 

студент гр. 218

Лошкарев А.


1.4. 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.

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

Многолучевость возникает в том случае, если радиоволны приходят в точку приема, предварительно отразившись от различных препятствий. В результате сигналы, пришедшие по разным путям, имеют разную задержку. В итоге могут возникнуть замирания результирующего сигнала, что приведет к увеличению вероятности битовой ошибки.

Для борьбы с многолучевым распространением в нашей работе используется технология мультиплексирования с ортогональным частотным разделением каналов (OFDM).

Весь частотный диапазон разбивается на поднесущие. Каждая поднесущая модулируется по обычной схеме модуляции на низкой символьной скорости, сохраняя общую скорость передачи данных.

 

Рис.1. Заполнение частотного диапазона поднесущими.

1.4.2. Пояснение способа реализации проведения радиоизмерений на физическом уровне.

На физическом уровне измеряется уровень сигнала на уровне посторонних шумов и отчет отправляется на уровень принятия решения. В зависимости от полученных результатов измерения на уровне L3 формируется сообщение управления передающему терминалу.

 

1.4.3. 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.

Двусторонний обмен пакетами физического уровня достигается использованием двух трактов: приема и передачи.

 

Рис.2. Структура радиоинтерфейса L1-уровня.

 

 

 

1.4.4. Пояснение способа обеспечения частотной и временной синхронизации.

Частотная и временная синхронизация основывается на маячковом сообщении. Маячок содержит в себе настроечную последовательность. Момент прихода маячка является меткой времени для терминала.

 

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

Оценочные показатели пропускной способности физического канала связи были

Пропускная способность физического канала:

На основании полученных результатов вычислим минимально необходимую полосу частот:

для QAM-16 минимально необходимая полоса сигнала

Δf = R / log2n = 525000 / log24 = 252,6 кГц

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

 

1.4.6. 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") [6], предусмотрено свободное использование частотного диапазона 2,4 ГГц с мощностью излучения до 100 мВт. Согласно п. 1.4.5 и [6] выберем рабочую полосу частот: 2400 – 2408,32 МГц.

Предполагается что терминалы находятся внутри производственного здания.

1.4.7.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 Toolиз пакета программ Matlab. Исходя и ТЗ, требуется обеспечить вероятность битовой ошибки не более 3*10-6.


Рис.3. ОСШ для QAM-16 без использования кода Хэмминга  и с его использованием.

Исходя из полученных графиков, можно сделать вывод, что при использовании кода Хэмминга выигрыш в ОСШ составляет около 1дБ.

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

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


Рис.4. Блок-схемы алгоритмов приема и передачи сообщения.

 

Используемая литература:

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

2. Скляр Б. "Цифровая связь";

3. 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");