Lista przedmiotów z materiałami udostępnionymi dla studentów

Dla_studentów
  • Increase font size
  • Default font size
  • Decrease font size

Tomasz Szarf

Analiza systemów radiokomunikacyjnych z rozpraszaniem widma


The analysis of the Spread Spektrum radio communication systems


Opiekun pracy dyplomowej: dr hab. inż. Łukasz Januszkiewicz prof. ucz.
Praca dyplomowa IFE - BSc obroniona 2010-09-28
Streszczenie pracy dyplomowej:
W ciągu ostatniej dekady pojawił się nowy komercyjny rynek zwany Spread Spectrum. Pod tymi dwoma słowami kryje się sztuka bezpiecznej cyfrowej komunikacji, która rozwijana jest na użytek prywatny i przemysłowy. Technologia, która początkowo wymyślona została dla celów wojskowych jako odporna na zakłócenia i trudna w podsłuchaniu, staje się coraz to bardziej popularna dla celów komercyjnych. W ciągu najbliższych 5-10 lat będzie wręcz niemożliwe, aby nie mieć nic wspólnego z tą technologią. Rozpraszanie widma znajduje swoje zastosowanie w takich komercyjnych systemach jak Local Area Newtorks, palmtopach, które komunikują się z czytnikami kodów kreskowych za pomocą modemu radiowego czy w cyfrowych telefonach komórkowych- UMTS, kończąc na globalnym systemie pozycjonowania satelitarnego GPS. Dostępne są rózne techniki rozpraszania widma jednak wszystkie one mają jedną cechę wspólną – kod zwany również kluczem, który dołączony jest do kanału transmisyjnego. Termin rozproszenie widma odnosi się do kilkukrotnego zwiększenia pasma sygnału za pomocą odpowiedniego kodowania. Niniejsza praca magisterka opisuje stystemy radiokomunikacyjne używające rozpraszania widma. Głównym celem tego projektu było przetestowanie systemów Direct-Sequence i Frequency-Hopping za pomocą programu Matlab Simulink w celu zanalizowania parametrów tych systemów pod kątem bitowej stopy błędu BER oraz interferencji wewnątrz i między kanałowych. W pierwszym rozdziale opisane są systemy wykorzystujące rozpraszanie widma. Opisane są zasady ich działania oraz krótka historia tych systemów w celu zaprezentowania ogólnej ich koncepcji, sposobu działania oraz powodów, dla których zostały stworzone. Zaprezentowane zostały również przykłady aplikacji tych systemów jak i porównanie systemów Direct-Sequence i Frequency-Hopping. Kolejny rozdzial w całości poświecony został opisowi kanału transmisyjnego. Zaprezentowane i opisane zostały takie efekty propagacyjne jak propagacja sygnału w wolnej przestrzeni, wielodrogowość oraz shadowing. W kolejnych podrozdziałach przedstawione są różne typy modeli interferencyjnych zarówno wykorzystujące różne protokoły jak i kilka modeli empirycznych i deterministycznych. Rozdział ten zawiera także tabelki prezentujące straty mocy i inne parametry dotyczące tych modeli. Trzeci rozdział poświecony jest symulacjom. Symulacje systemów Direct-Sequence i Frequency-Hopping zostały przygotowane za pomocą programu Matlab Simulik. Systemy te zostały przetestowane pod kątem bitowej stopy błedu, kiedy takie zjawiska jak addytywny szum Gaussowski, wąsko i szeroko pasmowe zakłócenia są obecne w kanale transmisyjnym. Został również przetestowany wpływ interferencji wewnątrz kanałowych na działanie tych systemów.
Abstract:
During the last decade a new commercial marketplace has emerged called Spread Spectrum. Under these two words hides the art of secure digital communication that is now being exploited for commercial and industrial purposes. Technology which initially was invented and developed only for military purposes as it resists jamming and is hard for an enemy to intercept is now getting more and more commercial. In next 5-10 years it will be even impossible for anyone to not get involved in some way with Spread Spectrum communication. Wide range of applications for commercial spread spectrum starts from wireless Local Area Networks, integrated bar code scanner and palmtop computer communicating each other thru radio modem devices in warehouse areas, as well as digital cellular telephone communications (UMTS) ending on such communicational projects like "information society" that combines city, state or country wide networks in order to pass fax messages, computer data, emails or multimedia or such worldwide projects like satellite-positioning systems (GPS). Different spread-spectrum techniques are available however all of them have one thing in common: the key also called the code or sequence which is attached to the communication channel. The term Spread Spectrum refers to the expansion of signal bandwidth, by several orders of magnitude in some cases, which occurs when a key is attached to the communication channel. The following Master thesis deals with the topic of the Spread Spectrum radio communication systems. The main goal of this project was to test Direct-Sequence and Frequency-Hopping Spread Spectrum Systems by the usage of Matlab Simulink software in order to analyze certain parameters of those systems like Bit Error Rate or co-channel and cross channel interferences. In the first Chapter of this master thesis the overview of Spread Spectrum radio communication systems is presented. The principles of operation of S-S Systems together with the history of those systems give the general idea about this branch of radio communication systems, how do they work and what was the purpose for them to be invented. In the next part of the first chapter, Direct-Sequence and Frequency-Hopping Systems are described in details also the comparison of those two systems is done. The chapter ends with the list and short description of applications of Spread Spectrum Systems. The second chapter is completely dedicated to transmission channel description. At first the properties of transmission channel are listed and described. Next the propagation effects which occur in the transmission channel like free-space propagation, shadowing and multipath fading are explained in details. In the following sub-chapter many different types of radio interference models are listed and described starting from basic models with additive interference, threshold and protocol models ending on few different types of empirical and deterministic models. The tables presenting the losses and other parameters concerning different types of empirical models are presented here as well. Third Chapter is dedicated to Simulations. By the usage of Matlab Simuling software computer simulations of Direct-Sequence Spread Spectrum System and Frequency-Hopping Spread Spectrum System were prepared. In those simulations, computer models of Spread Spectrum systems are tested towards Bit Error Rate when such phenomena like Additive White Gaussian Noise, narrowband and wideband interferences are present in the transmission channel. Also the influence of co-channel and cross-channel interferences on work of our system is tested.