Untersuchung von Kanalkodierverfahren für den Einsatz in drahtlosen Sensornetzwerken

Inhaltsangabe:Einleitung: Die Professur Elektrische Messtechnik entwickelt im Rahmen des Industrieprojektes ‘Energieautarke Aktor- und Sensorsysteme für die intelligente Vernetzung von Produktionsanlagen’, kurz EnAS, drahtlose Sensornetzwerke für die Fabrikautomatisierung. Es soll eine Fertigungsstrecke aufgebaut werden, welche über Funk gesteuert wird. Dabei muss die Kommunikation echtzeitfähig und zuverlässig sein, um den präzisen Produktionsablauf nicht zu gefährden. Durch Störungen im Funkkanal kann es zu Bitfehlern bei der Datenübertragung kommen. Es wurden bereits technische Änderungen am System vorgenommen, um es robuster zu gestalten. Dazu gehören z.B. ein zweiter Funk-Transciever auf dem Sensor-/ Aktormodul, der die Daten redundant sendet und empfängt. Aus einer bereits abgeschlossenen Arbeit sind typische Fehlerbitströme bekannt, die bei unterschiedlichen Störern und Signal-Rausch-Abständen die verfälschten Bits angeben. Diese Studienarbeit hat als Ziel mittels Kanalkodierung die Stör- und Übertragungssicherheit zu verbessern und somit eine robuste Kommunikation sicherzustellen. Es werden zuerst die Grundlagen der Kanalkodierung erklärt und dann unterschiedliche Verfahren hinsichtlich ihrer Einsetzbarkeit untersucht. Die Wahl fiel auf einen systematischen, zyklischen BCH-Code. Mit der Programmiersprache C wurde ein Programm geschrieben, um die Korrektur- und Fehlererkennungsfähigkeit der Codes zu simulieren und zu testen. Dabei wurden der (15,11) Hamming-Code und der (48,36) BCH-Code untersucht und miteinander verglichen. Abschließend wurde der BCH-Code mit besonderem Hinblick auf die Verlängerung der Übertragungszeit mittels der Programmierentwicklungssoftware IAR Embedded Workbench für den Mikrocontroller MSP430 getestet.Inhaltsverzeichnis:Inhaltsverzeichnis: 1.Einführung7 1.1Einleitung und Zielsetzung7 1.2Aufgabe der Kanalkodierung8 1.3Abgrenzung der Kanalcodes von anderen Kodierungsarten10 2.Grundlagen12 2.1Grundbegriffe12 2.1.1Hammingdistanz12 2.1.2Hamminggewicht13 2.1.3Kanalkapazität16 2.1.4Perfekter Code17 2.1.5Coderate17 2.1.6Systematischer Code18 2.1.7Lineare Codes19 2.1.8Theorem der Kanalkodierung19 2.2Störungen des Funkkanals und Fehlerarten20 2.3Übersicht verschiedener Kanalkodierungs-Codes23 2.4Wiederholungscode24 2.5Paritätbits27 2.6Automatic Repeat Request29 2.7Interleaving31 3.Kanalkodierungsverfahren34 3.1Zyklische Redundanzprüfung34 3.1.1Algorithmus zur Berechnung des [...]