Другие разделы пояснительной записки

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовому проекту по дисциплине:

 

«Системы и сети связи с подвижными объектами»

 

на тему: «Помехозащищенная сеть передачи данных»

 

Выполнил: ст. гр.7110

Анохин А. А.

 

Проверил:

Бакке А. В.

 

Рязань 2011 г.

РЯЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ РАДИОТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра телекоммуникаций и основ радиотехники

Задание № 28

на курсовой проект

по дисциплине «Системы и сети связи с подвижными объектами»

специальности ___ 210402 ___ студенту _ Анохину А. А._ группы 7110

Руководитель Бакке А.В.

Срок представления законченной работы 21 ноября 2011 г.

1. Тема работы: Помехозащищенная сеть передачи данных

Краткое описание темы.

Система предназначается для организации широкополосной помехозащищенной сети передачи данных, предоставляющая некоммерческие услуги обмена сообщениями между небольшим числом участников сети: телеметрические данные, речевые сообщения, видеонаблюдение и.т.п. Основные требования к системе:

- минимально возможная мощность излучения абонентской станции;

- использование заданной полосы частот;

- масштабируемость системы – возможность расширения числа участников сети.

Исходные данные к проекту

Максимальное количество абонентов в сети: 20

Радиус зоны обслуживания: 10 км

Выделенная полоса частот: 10 МГц

Гарантируемая (минимальная) скорость передачи данных в прямом (DownStream) и обратном

(UpStream) каналах: подлежит расчету

Модель предсказания потерь: выбрать самостоятельно

Тип местности: пригород

Вероятность ошибки на бит Pb: 5*10-6

Мощность излучения подвижной станции Ризл АС: < 4 Вт

Технология передачи: FHSS

Параметры FHSS: подлежат определению.

Содержание разделов пояснительной записки

Расчетная часть

1.1. Анализ поставленной задачи и исходных данных, выявление особенностей работы системы. Цель – проработка идеи создания сети как целостной системы. Краткое описание концепции функционирования системы связи на основе проведенного анализа. Определение списка основных и дополнительных услуг системы, предоставляемых пользователям. Обоснование необходимости организации различных профилей функционирования.

1.2. Проработка обобщенной функциональной схемы системы: выявление основных ее компонент и определение возможных функциональных связей. Анализ подходящих топологий организации сети и обоснованный выбор достойного решения.

1.3. Определение и обоснование структуры информационной подсистемы сети. Выявление важнейших регистров подсистемы, пояснение необходимых информационных связей.

1.4. Построение иерархической модели разрабатываемой системы в соответствии с рекомендациями OSI. Краткий анализ необходимых уровней и подуровней модели с обоснованием основных выполняемых задач.

1.5. Проработка сценариев взаимодействия абонентских терминалов с базовой станцией (точкой доступа) или другими терминалами сети – в зависимости от выбранной в пп.1.1, 1.2 концепции построения сети. Определение необходимых для взаимодействия идентификаторов и широковещательных параметров сети. Анализ способов обеспечения энергосбережения.

1.6. Разработка физического уровня (PHY) системы.

1.6.1. Формулирование требований к физическому уровню системы. Описание концепции взаимодействия абонентских терминалов с базовой станцией или другими терминалами сети на физическом уровне предварительный анализ радиоинтерфейса.

1.6.2. Обоснованный выбор параметров модуляции и FHSS, определение требуемого ОСШ на входе приемника. Оценка необходимости использования методов помехоустойчивого кодирования перемежения, деперемежения, оценка эффективности кодирования, проработка функциональной схемы физического уровня приемного устройства.

1.6.3. Анализ необходимости наличия разных профилей настройки физ. уровня.

1.6.4. Расчет бюджета канала связи системы: обоснованный выбор частотного диапазона (на основании документов ГКРЧ); оценка уровня потерь при распространении радиоволн выбранного диапазона.

1.6.5. Оценка уровня мощности излучения передающего устройства, сравнение с заданным значением Ризл; сделать выводы, при необходимости вернуться к п.1.6.1. Расчет требуемой чувствительности приемников АС (БС).

1.6.6. Обоснование видов и назначения логических каналов связи, используемых на физическом уровне.

1.6.7. Определение типов пакетов физического уровня, обоснование структуры полей пакетов каждого типа, оценка размеров полей, длительности пакета.

1.7. Построение канального уровня системы.

1.7.1. Определение способов адресной доставки сообщений канального уровня. Обоснование способа назначения идентификаторов сетевым устройствам системы и определение их параметров.

1.7.2. Обоснование необходимости управления потоком сообщений. Оценка возможности применения ARQ (Automatic Repeat-reQuest).

1.7.3. Обеспечение (оценка) достоверности принимаемых сообщений на канальном уровне.

1.7.4. Обоснование логических каналов связи (ЛКС), используемых на канальном уровне. Пояснение основных видов сообщений, передаваемых по каждому ЛКС. Расчет (оценка) пропускной способности ЛКС с учетом избыточности сообщений канального уровня. Расчет основного трафика системы. Составить сводную таблицу ЛКС с указанием наименования, назначения и типа КС.

1.7.5. Пояснение способа организации доступа к физическому каналу. Управление профилями физического уровня.

1.7.6. Пояснение структуры сообщения (пакета) канального уровня: описание предполагаемых видов пакетов и необходимых полей.

1.8. Проработка общих идей радиоинтерфейса в прямом и обратном направлениях: пояснение возможной иерархии интерфейса (слот-кадр-мультикадр-суперкадр и т.д.); определение способа размещения ЛКС в радиоинтерфейсе.

Техническая часть

2.1. Разработка подробного алгоритма работы приемного тракта устройств системы.

Содержание

Введение 5

1. Расчетная часть 6

1.1. Анализ задачи и исходных данных 6

1.2. Проработка обобщенной функциональной схемы системы 7

1.3. Обоснование структуры информационной подсистемы сети 9

1.4. Построение иерархической модели сети 10

1.5. Проработка сценариев взаимодействия абонентских терминалов с базовой станцией 13

1.6. Разработка физического уровня (PHY) системы 15

1.7. Построение канального уровня системы 26

1.8. Проработка общих идей радиоинтерфейса 31

2. Техническая часть 32

2.1. Разработка подробного алгоритма работы приемного тракта устройств системы 32

 

Заключение 33

Список использованной литературы 34

Введение

В соответствии с техническим заданием необходимо разработать и исследовать возможность построения помехоустойчивой сети передачи данных. Данная сеть должна покрывать пригородную территорию радиусом 10км и обслуживать небольшое число абонентов и использовать технологию передачи с расширенным спектром методом частотных скачков (FHSS). Также известно, что вероятность битовой ошибки не должна превышать , а максимально допустимая мощность излучения передатчика Pпд = 4Вт.

Расчетная часть.

Анализ поставленной задачи и исходных данных, выявление особенностей работы системы. Цель – проработка идеи создания сети как целостной системы. Краткое описание концепции функционирования системы связи на основе проведенного анализа. Определение списка основных и дополнительных услуг системы, предоставляемых пользователям. Обоснование необходимости организации различных профилей функционирования.

Итак, в соответствии с темой КП ставится задача разработки широкополосной помехозащищенной сети передачи данных между небольшим числом абонентов (в том числе и подвижных). На данном этапе картина такой сети представляется следующим образом:

 

Рисунок 1. Черный ящик.

 

Проведя беглый анализ исходных данных, выясняем, что данная сеть не является коммерческой и расположена в пригородной местности. Таким образом, можем предположить следующую ситуацию. Допустим, существует некое крупное техническое предприятие, занимающее обширную территорию. У данного предприятия есть несколько отделов, занимающихся самыми разными задачами (разработка чертежей каких-либо изделий, написание проектной документации, испытание образцов и т. д и т. п.), которые рассредоточены на территории радиусом 10 км. Можно даже положить, что сфера деятельности данного предприятия связана с радиотехникой. Соответственно возникает необходимость передачи данных между отделами с высокой скоростью. Также политика руководства компании постоянно направлена на повышение производительности труда и всестороннюю модернизацию. В связи с этим было принято решение обеспечить всех сотрудников средствами связи. Для инженеров – это мобильные USB радиомодемы для доступа к сети передачи данных посредством ПК или ноутбуков, а для рабочих более низких квалификаций – терминалами для передачи голосовых сообщений. Помимо этого было принято решение организовать систему видеонаблюдения на ключевых объектах. Видеокамеры сопряжены с радиомодулем и передают видеоинформацию через сеть на пост охраны.

Таким образом, сеть должна предоставлять следующие услуги:

· пересылка данных непосредственно связанных с деятельностью предприятия между абонентами, перемещающимися в пределах предприятия от отдела к отделу;

· пересылка данных с камер видеонаблюдения;

· организация передачи речевых сообщений между сотрудниками;

· в качестве дополнительной услуги можно выделить доступ абонентов к сети Интернет.

Получается, что с точки зрения поддержки протоколов передачи данных данная система вполне может ограничиться поддержкой одного только IP протокола, с помощью которого возможно организовать как передачу речи, так и данных. Следует отметить, что на данный момент существуют мобильные терминалы, передающие голос посредством IP, поэтому с технической реализацией такого устройства не должно возникнуть проблем. Теперь картина нашей сети может быть представлена как на рис. 2.

 

Рисунок 2.Сеть связи.

Подобная система также должна обладать гибкостью в плане обеспечения различных профилей функционирования, так как сеть передает разные виды трафика. Если передача данных носит пульсирующий характер, то речь и видеоинформация передается постоянными потоками (скорость которых естественно сильно отличается). Кроме того некоторые абоненты являются подвижными, следовательно, характеристики канала связи могут существенно меняться, это говорит о том, что система должна поддерживать несколько схем канального кодирования.

Также необходимо отметить обязательные процедуры аутентификации абонентов и шифрование трафика для противодействия злоумышленникам, стремящимся заполучить наработки данного предприятия. Пока данные процедуры представляются несколько туманно, но очевидно, что каждый терминал должен обладать идентификаторами, несущими информацию, как о самом абоненте, так и о том, что за оборудование используется.

Не стоит забывать и о физическом уровне данной системы. Здесь задача решается применением технологии расширения спектра (FHSS), которая обеспечивает хорошие показатели помехозащищенности, но по сравнению с другими системами имеет меньшие показатели дальности связи. В данной системе все абоненты ведут передачу в одной широкой полосе частот, поэтому стоит задача их эффективного разделения, которую можно решить, используя уникальный код расширения для каждой мобильной станции.

 

Проработка обобщенной функциональной схемы системы: выявление основных ее компонент и определение возможных функциональных связей. Анализ подходящих топологий организации сети и обоснованный выбор достойного решения.

На данном этапе мы должны принять во внимание то, что сеть должна покрывать достаточно большую территорию при как можно меньшей излучаемой мощности мобильных терминалов. Следует также отметить, что сеть является некоммерческой, следовательно, мы можем рассчитывать на работу в свободном от лицензирования диапазоне частот, например в диапазоне ISM - 2,4ГГц. В свою очередь это означает большую величину затухания сигнала на дальних расстояниях. Решить данную задачу представляется возможным только путем распределения на данной территории нескольких базовых станций, через которые будет осуществляться передача всего трафика в сети, причем расстояние от мобильного терминала до БС должно быть относительно небольшим. Функции, возлагаемые на систему БС:

· преобразование радиоинтерфейса между МС и БС к интерфейсу высокоскоростной радиорелейной линии между БС и контроллером.

· управление установлением, поддержанием и разъединением соединения по радиоканалу.

· измерение мощности и качества канала связи в направлении вверх.

· широковещательная рассылка системной информации (идентификатор сети, идентификатор БС, параметры синхронизации, информация о соседних БС). Причем для каждой БС последовательность смены частот должна быть уникальной.

Так как данная сеть относительно небольшая, то можно предположить, что функции контроля БС и маршрутизации сигналов между абонентами можно реализовать в виде программных модулей для одного мощного вычислительного устройства. Таким образом, данное устройство должно решать следующие задачи:

· управление радиоресурсами подчиненных БС;

· обработка информации о качестве канала связи и осуществление передачи обслуживания;

· управление мощностью (весьма актуально, т. к. полоса для всех абонентов является общей);

· синхронизация БС;

· маршрутизация сигналов между абонентами внутри сети и выход на внешние сети (у каждого устройства внутри сети есть свой домашний IP адрес, если же какой-то терминал обращается во внешнюю сеть (интернет), то с ним должен быть сопоставлен адрес, который идентифицировал бы его как участника глобальной сети).

Описанные сетевые объекты замыкаются на подсистему мобильных станций, которая включает в себя мобильные терминалы для передачи речевой информации, мобильные USB радиомодемы для передачи данных, а также камеры видеонаблюдения сопряженные с радиомодулем. Терминалы должны осуществлять следующие функции:

для ip телефонов:

· Кодирование и передача речи в соответствии с IP протоколом.

· Отображение информации о вызывающем/вызываемом абоненте.

для USB модемов

· Передача данных с персональных компьютеров.

для видеокамер:

· Фиксация, кодирование и потоковая передача видеоинформации с постоянной скоростью.

а также:

· Частотная и временная синхронизация с сетью.

· Анализ мощности сигналов базовых станций и качества соединения с целью осуществления передачи обслуживания.

· Контроль изменения местоположения.

· Идентификация абонента в сети. В терминале устанавливается аналог SIM-карты, содержащий уникальный ID абонента. В абонентском регистре данному идентификатору соответствует регистрационная информация об абоненте (ФИО, должность, номер отдела и т. д.). Также в SIM может храниться идентификатор доступных для данного терминала услуг (например «только видео», «речь и данные», «только данные») и идентификатор сети к которой принадлежит SIM.

Таким образом, в данной сети присутствуют следующие подсистемы:

Подсистема мобильных станций:

Подсистема базовых станций:

Подсистема управления БС и коммутации абонентов:

Анализируя подходящие топологии сетей, следует сказать, что число базовых станций в сети относительно небольшое (т. к. нет необходимости на территории радиусом 10 км устанавливать тысячу БС), и они могут управляться всего одним контроллером. Поэтому мы можем сделать вывод, что уместным здесь будет использование только топологии типа «звезда». Соединить БС с контроллером можно с помощью радиорелейных линий, что сократит расходы на прокладку оптических кабелей и уменьшит само время развертывания сети.

Таким образом, можно предположить, что функциональная схема данной сети будет выглядеть следующим образом:

 

Рисунок 3. Функциональная схема сети.

Физический уровень

Очевидно, что ни одна система связи не может обойтись без физического уровня. На данном уровне определяются параметры электрического и конструктивного соединения 2-х устройств. Физический уровень отвечает за установление, разъединение и поддержание физического соединения. Основная задача PHY – это надежная передача символов/битов по каналу связи. Отсюда вытекают следующие подзадачи, которые он решает.

· реализация метода передачи данных.

· символьная/битовая синхронизация

· восстановление параметров радиосигнала (устранение интерференции)

· модуляция/демодуляция

· перемежение/деперемежение

· помехоустойчивое кодирование/декодирование

Таким образом, можно предположить, что структурная схема передатчика на физическом уровне будет выглядеть как:

Рисунок 5. Структурная схема передатчика на физическом уровне.

Соответственно для приемника:

Рисунок 6. Структурная схема приемника на физическом уровне.

Канальный уровень

Канальный уровень определяет функции, отвечающие за организацию каналов передачи данных. На данном этапе решаются следующие задачи:

· надежная доставка пакета между двумя любыми узлами сети

· проверка доступности физического канала

· реализация алгоритмов множественного доступа

· обнаружение и исправление ошибок в пакете

· пакетная синхронизация

Итак, главная задача канального уровня в данной системе – передача пакета. Очевидно, что в системе будут присутствовать различные типы пакетов (пакеты каналов управления, пакеты с данными, пакеты речи или видео). Для передачи этих пакетов физический уровень должен быть особым образом сконфигурирован. Например, для передачи пакетов с данными необходимо предусмотреть возможность повторной передачи, в свою очередь для других пакетов это будет неуместно и поэтому необходимо применение более мощных схем канального кодирования.

Помимо сказанного выше на КУ возлагается задача управления доступом к среде, которую можно выделить в отдельный подуровень (уровень MAC). MAC уровню предстоит решать специфичные для FHSS систем вопросы (выделение временных слотов в зависимости от типа трафика, определение последовательностей смены частот, а также их количество для каждого абонента).

Сетевой уровень

Ранее было сказано, что некоторые абоненты разрабатываемой сети должны иметь доступ к internet, т.е. взаимодействовать с другой сетью. В связи с этим необходимо упомянуть и сетевой уровень модели OSI.

Основная задача, возлагаемая на СУ, заключается в обеспечении возможности взаимодействия с протоколом IP, использующимся в интернет. Решать эту задачу предстоит центру коммутации, который терминалам внутри сети должен сопоставить IP адреса для идентификации в рамках глобальной паутины (рис 5). Таким образом, на СУ данные поступившие с канального уровня оформляются в виде IP пакетов и отправляются во внешнюю сеть.

Рисунок 7. Иллюстрация работы сети на сетевом уровне модели OSI.

 

Описывать верхние уровни модели OSI, пожалуй, нет необходимости, так как они непосредственно не связаны с проектируемой сетью и в большей степени относятся к приложениям, которые используют нижние уровни в качестве транспорта.

 

1.5. Проработка сценариев взаимодействия абонентских терминалов с базовой станцией (точкой доступа) или другими терминалами сети – в зависимости от выбранной в пп.1.1, 1.2 концепции построения сети. Определение необходимых для взаимодействия идентификаторов и широковещательных параметров сети. Анализ способов обеспечения энергосбережения.

 

Поскольку в системе несколько видов терминалов, которые генерируют трафик разного типа и работают в разных режимах, следовательно, для каждого вида терминала сценарии взаимодействия с БС будут отличаться.

Т.к. видеокамеры являются стационарными и ведут передачу постоянно, то очевидно для них сценарий взаимодействия с сетью будет самым простым. После монтажа происходит включение питания, радиомодуль обнаруживает сеть, посылает запрос на регистрацию, в ответ сеть выделяет несколько слотов в кадре и комбинаций по смене частот (рис 6).

Рисунок 8. Сценарий взаимодействия радиомодуля камеры видеонаблюдения с сетью.

Сценарий взаимодействия мобильных терминалов и сети представлен на рис. 7.

Рисунок 9. Сценарий взаимодействия мобильных терминалов и сети.

Зарегистрировавшись в сети, терминалы находятся в режиме пониженного энергопотребления, в котором происходит лишь синхронизация с сетью. Затем если необходимо передать данные терминал отправляет запрос на выделение канального ресурса. Тут следует пояснить, что для радиомодемов и телефонов выделение каналов будет происходить по-разному. Голосовой трафик более чувствителен к задержкам, поэтому для него должны выделяться синхронные каналы, т. е. к уже занятым под видео слотам добавляются слоты с речью, причем в рамках одного слота речь могут передавать несколько терминалов, разделенных различными кодами частотных скачков. Остальные слоты в кадре и коды скачков предоставляются для передачи данных мобильными модемами. После завершения сеанса связи (передачи блока данных или при окончании разговора) терминалы вновь переходят в режим энергосбережения.

На данном этапе можно говорить о том, что в системе будут присутствовать следующие идентификаторы:

· ID терминала, представляющий конкретного абонента сети;

· ID оборудования, по которому сеть определяет возможности терминала;

· SSID - идентификатор сети, передаваемый по широковещательному каналу, необходим для разделения двух сетей (если рядом есть сеть подобного типа);

· ID базовой станции необходим для различения БС (например при передачи обслуживания);

Обоснованный выбор параметров модуляции и FHSS, определение требуемого ОСШ на входе приемника. Оценка необходимости использования методов помехоустойчивого кодирования перемежения, деперемежения, оценка эффективности кодирования, проработка функциональной схемы физического уровня приемного устройства.

PHY в частотной области:

Для того чтобы лучше понять, что собой представляет ЧВМ приведем пример (рис. 10).

Рисунок 10. ЧВМ для 3-х кодов.

На данном рисунке изображены три ЧВК, которые можно сопоставить с тремя МС ведущими передачу одновременно. В каждый момент времени МС находятся на разных частотных каналах, которые изменяются по псевдослучайному закону и не мешают друг другу. Данные псевдослучайные последовательности удобно генерировать с помощью регистра сдвига. На выходе данного устройства имеем М-последовательность с периодом . Для нашей системы наиболее актуальны последовательности с периодом 63 (k = 6), генератор которых представлен на рис. 11. Элементы памяти содержат в себе двоичный код десятичного числа, которое соответствует номеру частотного канала. Следует отметить, что различные характеристические многочлены, в соответствии с которыми устанавливаются линии отводов на элемент XOR, порождают различные псевдослучайные последовательности. Также различные коды можно получить, меняя начальное состояние элементов памяти.

Рисунок 11. Формирование ПС кода.

В системах с FHSS обычно применяют MFSK модуляцию. Различают когерентную и некогерентную FSK. При некогерентной частотной манипуляции минимальное расстояние между тонами составляет:

;

В свою очередь при когерентном детектировании:

;

Видим, что при когерентной MFSK расстояние между тонами в 2 раза меньше. Это значит, что при одной и той же полосе частот можно использовать большие значения M, хотя при этом сложность приемника возрастает.

Зададим основную скорость передачи данных для самого простого случая (для FSK-2). Пусть R=250кбит/с, тогда длительность одного символа равна Tc=4мкс, а расстояние между тонами f1-f2=125 кГц. При этом требуемая полоса будет в два раза больше .

Очевидно, если использовать диапазон ISM-2.4 ГГц то можно рассчитывать на 63 частотных канала шириной 1МГц. Поэтому в данном случае целесообразно использовать FSK-8. При этом один символ (одна частота) несет информацию сразу о трех битах, следовательно, R будет в три раза выше чем при FSK-2, т.е. R=750 кбит/с. Наиболее наглядно ситуация представлена на рис. 12.

Рисунок 12. иллюстрация двух частотных каналов при FSK-8.

Как видим полоса частот, занимаемая FSK-8 сигналом (но в каждый момент времени передается только один символ/тон ширина которого ). Также считаю необходимым учесть защитные интервалы на расфильтровку между частотными каналами (допустим, это будут 125 кГц с каждой стороны). Тогда полоса одного частотного канала будет равна: Общая используемая полоса частот, занимаемая системой связи в таком случае: . По условию ТЗ выделенная полоса не должна превышать 10МГц, однако это несоответствие можно обосновать тем, что используется не лицензируемый диапазон частот, в котором доступная полоса составляет 83,5 МГц. К тому же при использовании только 10МГц полосы не получится обеспечить передачу больших объемов информации.

Следует отметить, что в один момент времени (в рамках одного слота) могут вести передачу не более 63 абонентов, иначе будут происходить коллизии из-за одновременного нахождения 2х или более абонентов на одном частотном канале. Таким образом, в системе должны существовать 63 псевдослучайных кода для разделения абонентов или логических каналов между собой. Необходимо также пояснить, что в пределах одной БС не могут использоваться сразу все 63 кода, так как зоны БС сильно перекрываются, что неизбежно будет приводить к нахождению нескольких абонентов на одних и тех же частотных каналах. В связи с этим необходимо провести некий аналог частного планирования, если быть точнее, то кодового планирования. Для этого весь набор из 63 кодов необходимо разделить на 3 группы и присваивать их БС, чьи зоны обслуживания не перекрываются (рис. 13). Таким образом, получим, что каждая БС в системе будет располагать набором из 21 кода, при этом абонентам в зависимости от требуемой скорости передачи может выделяться более одного кода.

Рисунок 13. распределение кодов между БС.

PHY во временной области:

Итак, ситуация в частотной области немного прояснилась, теперь опишем как происходит работа системы во времени.

Пусть временная ось разбита на кадры длительностью 10мс. В свою очередь кадры разбиты на временные слоты, которые выделяются абонентам. Скорость голосового трафика в системе является наименьшей. Предположим, что для организации голосового соединения в одном направлении (дуплекс можно реализовать использованием разных кодов) будет выделяться один слот. Таким образом, используя всего один слот в 10мс кадре, должна обеспечиваться приемлемая скорость для передачи речи. Проведя некоторые прикидки, приходим к следующему варианту (рис. 14). Кадр разделен на 20 слотов длительностью 500 мкс. Полная физическая скорость системы при использовании всех 20 слотов R=750 кбит/с. При выделении одного слота на канал, скорость будет составлять 37,5 кбит/с, чего вполне достаточно для передачи речи от одного абонента. Данные значения скоростей справедливы при использовании одного ЧВК. Для более гибкой подстройки скорости канала в рамках одного слота, могут выделяться несколько ЧВК. Подробнее данная ситуация будет описана при рассмотрении различных профилей функционирования системы.

 

Рисунок 14. структура кадра.

 

В данной системе помеха от ближайшей соты, работающей на тех же кодах смены частот, будет влиять на Pb в большей степени. Следовательно, целесообразней пользоваться отношением сигнал/интерференция (ОСИ). ОСИ определяется как:

– сумма мощностей интерферирующих сигналов;

– расстояние между БС

Т. к. размерность кластера C = 3, то имеем 6 источников помех (рис. 13). Тогда ОСИ можно вычислить следующим образом:

;

где, n – параметр учитывающий среду распространения. Примем n = 3,2.

Построим зависимость Pb от Eb/N0 для когерентной FSK-8 (рис. 15).

Рисунок 15. зависимость Pb от Eb/N0 для когерентной FSK-8.

Как видим из графика, для обеспечения требуется, чтобы сигнал превышал шум на 8,65дБ, однако ОСИ = 7,5дБ. Это значит, что интерференция влияет на полезный сигнал в большей степени и заданная Pb не обеспечивается. В связи с этим, появляется необходимость в использовании схем канального кодирования.

Оценка уровня мощности излучения передающего устройства, сравнение с заданным значением Ризл; сделать выводы, при необходимости вернуться к п.1.6.1. Расчет требуемой чувствительности приемников АС (БС).

 

Полоса частот, занимаемая одним тоном:

.

Шумовая полоса:

.

Коэффициент шума каскадов в приемнике:

.

Мощность шума на входе приемника:

,

где k – постоянная Больцмана, Т - шумовая температура.

 

Для сверточного кодирования:

Аналоговое ОСШ:

.

Тогда, чувствительность приемника:

.

Т. к. мощность сигнала на приемной стороне:

.

Тогда мощность передатчика:

, где

- КНД антенны передатчика базовой станции.

- КНД антенны мобильной станции (ненаправленная антенна).

Для блочного кодирования:

Аналоговое ОСШ:

.

Тогда чувствительность приемника:

.

Мощность передатчика:

.

Таким образом, получили, что мощность передатчика не превышает заданного в ТЗ максимального значения, следовательно, перерасчет не требуется.

 

Проработка общих идей радиоинтерфейса в прямом и обратном направлениях: пояснение возможной иерархии интерфейса (слот-кадр-мультикадр-суперкадр и т.д.); определение способа размещения ЛКС врадиоинтерфейсе.

 

Как уже упоминалось, вся временная шкала в системе разбита на мультикадры. Каждый мультикадр включает в себя 5 кадров и длится 50мс. В свою очередь каждый кадр разбит на 20 слотов по 500мкс (рис. 25 и рис. 14).

Определение способов размещения ЛКС было изложено в пункте 1.7.4.

 

Техническая часть

Заключение

 

В данной работе была исследована возможность построения некоммерческой помехоустойчивой сети передачи данных. Разрабатываемая сеть должна обслуживать относительно небольшое число абонентов и предоставлять им как услуги передачи речевых сообщений, так и услуги передачи данных и видео. Основной особенностью данной системы является применение технологии расширения спектра с помощью частотных скачков (FHSS).

В ходе работы была определена основная концепция функционирования системы, выявлены её основные компоненты, а также разработаны как физический, так и канальный уровни системы. Помимо этого был предложен алгоритм работы приемного тракта устройств системы.

 

Список использованной литературы

1. Скляр Б. Цифровая связь. Теоретические основы и практическое применение. Изд. 2-е, испр.: Пер. с англ. – М.: Издательский дом «Вильямс», 2003. – 1104 с.: ил. – Парал. Тит. Англ.

2. Весоловский К. Системы подвижной радиосвязи/Пер. с польск. И.Д. Рудинского; под ред. А.И. Ледовского. – М.: Горячая линия-Телеком, 2006. – 536 с.

1. Методические указания к лабораторным работам по курсу ССПО.
2. Лекции и слайды по курсу ССПО.

 

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовому проекту по дисциплине:

 

«Системы и сети связи с подвижными объектами»

 

на тему: «Помехозащищенная сеть передачи данных»

 

Выполнил: ст. гр.7110

Анохин А. А.

 

Проверил:

Бакке А. В.

 

Рязань 2011 г.

РЯЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ РАДИОТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра телекоммуникаций и основ радиотехники

Задание № 28

на курсовой проект

по дисциплине «Системы и сети связи с подвижными объектами»

специальности ___ 210402 ___ студенту _ Анохину А. А._ группы 7110

Руководитель Бакке А.В.

Срок представления законченной работы 21 ноября 2011 г.

1. Тема работы: Помехозащищенная сеть передачи данных

Краткое описание темы.

Система предназначается для организации широкополосной помехозащищенной сети передачи данных, предоставляющая некоммерческие услуги обмена сообщениями между небольшим числом участников сети: телеметрические данные, речевые сообщения, видеонаблюдение и.т.п. Основные требования к системе:

- минимально возможная мощность излучения абонентской станции;

- использование заданной полосы частот;

- масштабируемость системы – возможность расширения числа участников сети.

Исходные данные к проекту

Максимальное количество абонентов в сети: 20

Радиус зоны обслуживания: 10 км

Выделенная полоса частот: 10 МГц

Гарантируемая (минимальная) скорость передачи данных в прямом (DownStream) и обратном

(UpStream) каналах: подлежит расчету

Модель предсказания потерь: выбрать самостоятельно

Тип местности: пригород

Вероятность ошибки на бит Pb: 5*10-6

Мощность излучения подвижной станции Ризл АС: < 4 Вт

Технология передачи: FHSS

Параметры FHSS: подлежат определению.

Содержание разделов пояснительной записки

Расчетная часть