数字基带仿真
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2.与其他四个节点单播通信及路由选择信息
图 2-3 单播通信及路由选择信息-1
图 2-4 单播通信及路由选择信息-2
图 2-5 单播通信及路由选择信息-3
图 2-6 单播通信及路由选择信息-4
3.加入组播组，与同组其他节点通信
图 2-7 组播通信
4.对其他节点进行广播
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数字基带仿真
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图 2-8 广播通信
五．思考题
1. 组播具体如何实现？路由器如何知道相应的组播目的节点在哪一方向？如何减小无用组播数据的传播以及形成环路的情况？
主机收到数据包后，确认目的地址是组播地址。若本机也在该组播内，则将其送入本机内部处理。若本机路由表内有其它的同组主机，且不是该数据包的上一跳节点，则将数据包按路由表继续转发。对于无线网络来说，路由器无法只针对相应的目的节点进行发送（智能天线除外），只能将设置接收节点的地址。在该无线路由器的功率覆盖范围内的所有主机都将收到其发出的数据包，若本机地址与接收地址不一致则丢弃。若下一跳覆盖有同组节点，则直接发送；若有同组节点需要经过多跳，则继续转发，接收地址按路由表填写，目的地址仍为组播地址。为了减少无用的数据传播和避免环路的形成，可以设置数据包的生存期。
2. 本实验的组网方式有什么不足，你能提出更好的组网方式吗？
在实验过程中，有时会出现下面的情况：多台计算机通过蓝牙无线模块组网后，若其中一台死机，该计算机实际上与其它任何网内的机子已失去联系，但其它节点上的托扑图仍然长时间不改变。这说明了本实验的组网方式中，网络的健壮性还有很大的欠缺，无线组网协议还不够完善。
3. 无线网络环境非常复杂，链路经常会在某一方或双方可能都不知道的情况下因不可靠而断开，如何保证网络的自检查和恢复？对网络负载将会有何影响？
无线网络需要定时探测网络的完整性，需要发现故障时自我修复的功能。当网络出现故障后，相当数量的业务需要重置和重发，这只会加重网络的负载。
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通信系统综合实验
实验三 数字基带仿真
一．实验目的
（1）理解差错控制方法、差错控制编码分类及其纠检错能力；了解差错控制编码的生成和纠检错方法。 （2）理解扩频通信（特别是跳频扩频通信）的基本概念、原理及其优缺点。
（3）理解两种加密体制的同异；了解保密通信的全过程，以及密钥在保密通信中的作用。
二．实验原理
（1）差错控制原理：差错控制方法分类；差错控制编码的生成；校验和纠错的实现。
? 为什么要进行差错控制？
a. 信道传输特性不理想，加性噪声的影响；
b. 在已知信噪比情况下达到一定的比特误码率指标；
c. 合理设计基带信号，选择调制解调方式，采用时域、频域均衡，使 比特误码率尽可能降低。但实际上，在许多通信系统中的比特误码率并不能满足实际的需求。
? 常用的差错控制方法。 a. 检错重发（简称ARQ）； b. 前向纠错(FEC)； c. 混合纠错(HEC)
? 差错控制编码的实现方法。
a. 在发送端将被传输的信息附上一些监督码元，这些多余的码元与信息码元之间以某种确定的规则相互关联（约束）。
b. 接收端按照既定的规则校验信息码元与监督码元之间的关系，一旦传输发生差错，则信息码元与监督码元的关系就受到破坏，从而接收端可以发现错误乃至纠正错误。
? 蓝牙基带包中采用的差错控制编码。
a. 包头附加循环冗余校验码以保证包头的完整性，该差错控制通常被称为包头检查（HEC）； b. 有效载荷中附加16比特的循环冗余校验码（由CRC-CCITT多项式210041（8进制表示）生成）； c. 基带包附加CRC码后，一般还应进行前向纠错控制（FEC）。
? 包头检查(HEC,header error correction)
HEC的生成示意图见图3-1。在产生HEC前，线性移位反馈寄存器（LFSR）需要初始化。为易于理
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解，初始化值采用设备的高8位地址（UAP）。输入数据为10位的包头信息（低位先入）。输出数据为包头信息（10位，低位先出）+HEC（8位，低位先出）。
图3-1 HEC的生成示意图
在接收端，恢复包头信息的示意图与图1同。此时，输入数据为18位的附加HEC的包头数据。若8位寄存器的结果值全为0，则说明包头信息传输正确；反之，则说明包头信息传输错误，需重传。
? 有效载荷校验(采用CRC,Cyclic redundancy check)
添加到有效载荷中的16位CRC循环冗余校验码，用来判断有效载荷数据传送得是否正确。该16位码通过CRC-CCITT多项式210041（8进制表示）生成，见图3-2的生成示意图。在生成CRC码前，采用设备的高8位地址初始化线性反馈移位寄存器。实验中规定输入数据为80位的有效载荷信息（低位先入）。输出为有效载荷（80位，低位先出）+CRC码（16位，低位先出）。
图3-2 有效载荷校验码的生成示意图
在接收端，恢复有效载荷信息的示意图与图2同。此时，输入数据为96位的附加CRC的有效载荷数据。若16位寄存器的结果值全为0，则说明有效载荷信息传输正确；反之，则说明有效载荷信息传输错误，需重传。
?
前向纠错(FEC,Forward Error Correction)
本实验包含两类FEC码：1/3FEC和2/3FEC。
对包进行FEC纠错的目的是减少重传的次数。但在可以允许一些错误的情况下，使用FEC会导致效率不必要的减小，因此对于不同的包，是否使用FEC是灵活的。
因为包头包含了重要的链路信息，所以总是用1/3FEC进行保护。1/3 FEC仅仅是使对每个信息位重复三次，见图3-3的1/3FEC码示意图。
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数字基带仿真
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图3-3 1/3FEC码示意图
2/3 FEC码则是个缩短的(15,10) 汉明码。该码用于有效载荷数据的纠错控制。其生成示意图见下页的图3-4。
图3-4 2/3FEC码的生成示意图
2/3 FEC码能纠正1位错码，且能检出所有2位错码。 （2）跳频扩频原理：跳频图案的生成；跳频通信方法。
? 什么是跳频扩频？
a. 扩频通信技术是广泛运用在公网和专网的一种无线通信技术。扩频通信主要有直序列扩频和跳频扩频两种，本实验重点研究跳频技术，以具体的蓝牙技术跳频方案为例介绍跳频扩频技术。直序扩频技术请参见其它资料。
b. 所谓跳频，就是指用一定码序列进行选择的多频率频移键控。也就是说，用扩频码序列去进行频移键控调制，使载波频率不断地跳变。
? 跳频通信的优点
a. 具有抗干扰、抗截获的能力，并能作到频谱资源共享； b. 可以抗衰落、抗多径、抗网间干扰和提高频谱利用率。
? 蓝牙系统中的跳频方案
对于使用79个频道的蓝牙系统，它的工作频段为2400-2483.5 MHz，射频信道为2402+k MHz (k=0,1,…,78)，每个信道带宽为1MHz。
蓝牙系统一共定义了5种跳频序列。为易于理解，本实验只介绍其中的3种：查询状态跳频序列，查询扫描状态跳频序列和连接状态跳频序列。跳频计算框图见图3-5。
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