Sekundarni povzetek: |
Prenos podatkov preko brezžičnega kanala je običajno podvržen šumu ozadja, izničevanju signala zaradi potovanja po več poteh in interference, kar povzroča pogreške prenosa podatkov. Vpliv takšnih motenj najpogosteje izražamo v obliki verjetnosti - statistike pogreškov. Učinek teh motenj na IEEE 802.15.4 brezžični prenos so preučevali predhodno, z izjemo vpliva so-kanalske interference CCI (ang. Co-Channel Interference), povzročene s trkom, zaradi dveh IEEE 802.15.4 naprav, ki izvajata sočasen radijski prenos podatkov. Naša teza predpostavlja, da je možno izpeljati bolj natančne analitične modele verjetnosti pogreškov za parametre verjetnosti pogreškov podatkov višjih nivojev, ne da bi idealizirali PN-razpršitveno sekvenco. Dodatno, teza je, da je možno izpeljati natančen analitični model pogreškov v primeru CCI s šumom v ozadju z opazovanjem zvezdnega konstelacijskega diagrama. IEEE 802.15.4 standard uporablja CSMA/CA mehanizem dostopa do prenosnega kanala, da bi preprečil trke med napravami, toda ta mehanizem ne zagotavlja zaščite pred problemom skritih vozlišč, ki so primarni izvor so-kanalske interference. Z uporabo Monte Carlo simulacij smo določili frekvenco trkov zaradi skritih vozlišč, pokazale so, da so-kanalska interferenca pogosto nastaja v delu omrežja, z velikim prometom. Nekaj predhodnih del na tem področju je težilo k idealizaciji te neidealne razpršilno sekvenco, da bi poenostavili izračun parametrov verjetnosti pogreškov. Naša doktorska teza predstavlja analitični model podatkovnega nivoja parametrov verjetnosti pogreškov (simbolov, bitov in paketov) za IEEE 802.15.4, ki uporablja originalno neidealno razpršilno sekvenco, brez idealizacij. Predlagani model verjetnosti je sestavljen iz medsebojno povezanih modelov verjetnosti pogreškov čipov, simbolov, bitov in paketov. Izpeljani modeli verjetnosti pogreškov so povezani tako, da vsak parameter verjetnosti pogreškov lahko določimo z uporabo parametra verjetnosti pogreška iz prejšnje stopnje. Model verjetnosti pogreškov IEEE 802.15.4 komunikacije lahko uporabimo v orodjih za simulacijo omrežij, da bi natančno simulirali energijsko učinkovite protokole dostopa do prenosnega medija v realističnih scenarijih. Predstavljene teoretične rezultate smo testirali z neodvisnimi numeričnimi simulacijami IEEE 802.15.4 prenosa po Monte Carlo metodi. Simulacijski rezultati so pokazali, da se izpeljani modeli parametrov pogreškov dobro ujemajo z dvema scenarijema s šumom v ozadju, z izničevanjem signala zaradi potovanja po več poteh in so-kanalske interference. Poleg tega smo natančnost izpeljanih matematičnih modela preverili z eksperimentom v realnem okolju, z uporabo z IEEE 802.15.4 skladnih oddajnikov /sprejemnikov za tvorjenje so-kanalske interference. Pakete smo sprejemali s programsko definirano radijsko platformo, ki je omogočala izdelavo koherentnega sprejemnika, v katerem smo lahko zajemali vso verjetnost - statistiko pogreškov. Rezultati eksperimenta so pokazali konsistentnost s predlaganimi analitičnimi modeli verjetnosti pogreškov, vendar so bila nekatera odstopanja, zaradi slabe sinhronizacije preambule pri nizkih vrednostih razmerja SNR. Tezo smo dokazali z Monte Carlo simulacijami fizičnega modela IEEE 802.15.4- komunikacije in eksperimentalnimi meritvami na realnem komunikacijskem sistemu. |