Προσομοίωση Συστήματος Επικοινωνίας Software Radio. Καλοχριστιανάκης Μιχάλης Επόπτης: Α. Τραγανίτης

Transcript

1 Προσομοίωση Συστήματος Επικοινωνίας Software Radio Καλοχριστιανάκης Μιχάλης Επόπτης: Α. Τραγανίτης

2 2 Δομή της παρουσίασης - η εξέλιξη των ασύρματων συστημάτων - η τεχνολογία software radio - η βιβλιοθήκη που αναπτύχθηκε προσομοίωση μετάδοσης GSM πλήρους ρυθμού προσομοίωση μετάδοσης προτύπου b προσομοίωση συστημάτων Bluetooth, CDMΑ - επίδειξη?

3 3 - κάλυψη - διαθέσιμο εύρος ζώνης Εξέλιξη ασύρματων συστημάτων - αποτελεσματική χρήση εύρους ζώνης - χρησιμοποιούμενο υλικό - αποτέλεσμα: ζήτηση για υπηρεσίες ζήτηση για τηλεφωνία value added υπηρεσίες ζήτηση για ασύρματες υπηρεσίες ΙP

4 Γενιές συστημάτων (1) 4

5 5 Παγκοσμιοποίηση - τάση για παγκόσμια κάλυψη παγκόσμια επικοινωνία αδιάλειπτη επικοινωνία - ετερογενές τηλεπικοινωνιακό τοπίο διαφορετικά πρότυπα ανά περιοχή διαφορετικές αρχιτεκτονικές υλικού διαφορετικές τεχνολογίες υλικού διαφορετικές λειτουργίες διαφορετικοί ρυθμοί χρήστη / κανάλια / επιμέρους χαρακτηριστικά

6 Γενιές συστημάτων (2) 6

7 7 Πολυπλοκότητα... - πρόβλημα: πολύπλοκο υλικό ετερογενές υλικό - υλικό -> πρέπει να είναι απλό - λογισμικό -> έχει δυνατότητα να είναι πολύπλοκο - μια λύση: software radio τεχνολογία γενικό υλικό που εκτελεί εξειδικευμένο λογισμικό διαφορετικά πρότυπα υλοποιούνται σε λογισμικό multi-mode, multi-band τερματικά προεκτάσεις

8 8 Software Radio - παρελθόν - απλούστατη αρχιτεκτονική - ελάχιστα αναλογικά μέρη υψηλής τεχνολογίας μετατροπή αναλογικού/ ψηφιακού σήματος απαιτήσεις από το υπολογιστικό σύστημα

9 Υπερετερόδυνη λήψη - πλεονεκτήματα κυρίαρχη εμπορική αρχιτεκτονική ποιότητα σήματος απουσία παρεμβολής συνεχούς μεγαλύτερη ευαισθησία, επιλεκτικότητα μικρές απαιτήσεις δυναμικού εύρους σήματος χρήση φίλτρου στην (σταθερή) ενδιάμεση συχνότητα - μειονεκτήματα αυξημένος αριθμός μη ψηφιακών στοιχείων μετατροπή σε ενδιάμεση συχνότητα μεγάλη κατανάλωση ισχύος ανάγκη ενίσχυσης του σήματος κόστος 9

10 Υπερετερόδυνος δέκτης 10

11 11 Άμεση μετατροπή - πλεονεκτήματα ευθεία προσέγγιση προβλήματος λήψης μετατροπή σήματος στη βασική ζώνη σε ένα στάδιο - άμεση μετατροπή ελάχιστος αριθμός αναλογικών στοιχείων χρήση κατωδιαβατών φίλτρων ο πιο απλός δεκτής υλοποιείται σε μικρές διαστάσεις broadband λήψη - μειονεκτήματα εμφάνιση τυχαίας συνεχούς συνιστώσας ανάδραση μεταξύ κεραίας και μείκτη σήματος απαιτείται πολύ ακριβής τοπικός ταλαντωτής πολύ υψηλές απαιτήσεις δυναμικού εύρους

12 Δέκτης άμεσης μετατροπής 12

13 Λήψη χαμηλής ενδιάμεσης συχνότητας απλής μετατροπής - πλεονεκτήματα διαδεδομένη αρχιτεκτονική (DECT, GSM) απουσία παρεμβολής συνεχούς (ΙF 0) απουσία υψίσυχνων τοπικών ταλαντωτών μετατροπή σήματος στη βασική ζώνη στο ψηφιακό πεδίο μικρές διαστάσεις μικρή κατανάλωση μικρό κόστος - μειονεκτήματα απουσία φίλτρων απόρριψης κατοπτρικών συχνοτήτων 13

14 Δέκτης χαμηλής ενδιάμεσης συχνότητας απλής μετατροπής 14

15 Δέκτης χαμηλής ενδιάμεσης συχνότητας διπλής μετατροπής 15

16 16 Μετατροπείς - μέχρι πρότινος το bottleneck - χαρακτηρίζονται από δυναμικό εύρος σήματος ανάλυση Κατανάλωση τεχνολογίες flash και Σ-Δ - σημερινές επιδόσεις 14 bits, 100 db μερικές εκατοντάδες MHz φάσμα υλοποίηση wideband λήψης

17 Σ-Δ μετατροπείς - καλές επιδόσεις IF sampling - noise shaping - multistandard με μεταβολή του κλάσματος υπερδειγματοληψίας - απλή κατασκευή - χαμηλό κόστος 17

18 Επιλογή καναλιού 18

19 19 Η βιβλιοθήκη πρότυπων - simulink 1v1 για matlab αναπτύχθηκαν κανάλι πλήρους ρυθμού για GSM μετάδοση πακέτου b μικρού μήκους - περιλαμβάνει ακόμη μετάδοση φωνής Bluetooth βιβλιοθήκη CDMA του Matlab μοντέλα καναλιού

20 To blockset 20

21 21 - κωδικοποίηση φωνής LTP-RPE 13Kbps vocoder - κωδικοποίηση καναλιού crc half rate convolutional - διαφύλλωση - διαμόρφωση GMSK, BT=0.3, m=0.5 Κανάλι GSM

22 Μοντέλο προσομοίωσης 22

23 23 Κωδικοποίηση φωνής - vocoders και μοντέλο παραγωγής φωνής - χαρακτηριστικά της φωνής ημιστατική σε μικρή χρονική κλίμακα περιοχές με διαφορετικό αρμονικό περιεχόμενο - παραγωγή φωνής οι φωνητικές χορδές δεν πάλλονται όπως οι χορδές των μουσικών οργάνων παραγωγή ήχου: διαφορά πίεσης

24 RPE-LTP encoder 24

25 RPE-LTP decoder 25

26 RPE-LTP vocoder 26

27 27 Κωδικοποίηση καναλιού, διαφύλλωση και διαμόρφωση - κωδικοποίηση καναλιού προστασία CRC για Ια bits συνελικτική κωδικοποίηση ρυθμού ½ αποκωδικοποίηση viterbi - διαφύλλωση - διαμόρφωση GMSK

28 28 Μοντέλο b - υλοποιηση φυσικου επιπεδου - ρυθμοί 1, 2, 5.5 και 11 Mbps - τεχνική εξάπλωσης φάσματος άμεση ακολουθία barker code μήκους 11 bits συμπληρωματικοί κώδικες 4/8 cck

29 Υλοποίηση 29

30 30