Sviluppo di strumenti di progettazione e simulazione ad alto livello di sistemi elettronici: applicazione a reti wireless

In recent years, wireless networks have become an ubiquitous, affordable and well-accepted reality. This is particularly true for networks such as Bluetooth and Wi-Fi, which today are almost everywhere and are used for the most different applications. In many cases, when using an off-the-shelf chip, the designer can limit himself to work on the highest levels of the protocol stack and to simply implement the application layer. In other cases, the designer must go down through the stack and work on a lower level where he can see and control some network parameters that he cannot access from the application layer. It happens, for instance, when he has to design a real-time system, or when the required data-rate is high and the available bandwidth allocation must be accurately tailored. Existing simulators usually let the designer work only with very abstract system description, hiding some parameters (such as the packet error rate, the signal power, the corrupted packets, and so on) which many applications have to be aware of. For this reason, the goal of this thesis is to present a new kind of Bluetooth simulator which matches closely the real world implementation of the desired system. We will describe some applications, such as the real-time audio transmission, and we’ll see how these applications can be adapted for other wireless standards, such as the IEEE 802.15.4, with the introduction of a well chosen (and improved) speech vocoder. As a design-helping tool we will present a graphical design environment that let the user draw the system he wants to design, and see the waveform while the debugging is in progress.

Negli ultimi anni, le reti wireless sono diventate una realtà onnipresente, affidabile e ben accetta. Questo è particolarmente vero per reti come il Bluetooth e il Wi-Fi, che oggi si incontrano praticamente ovunque e vengono usate per le applicazioni più disparate. In molti casi, quando si usa un chip commerciale, il progetti-sta può limitarsi a lavorare sui livelli più alti della pila dei protocolli e limitarsi ad implementare il livello ap-plicazione. In altri casi, il progettista deve scendere giù lungo la pila e lavorare ad un livello più basso, sul quale può vedere e controllare alcuni parametri di rete cui non può avere accesso dal livello applicazione. Capita, ad esempio, quando una delle specifiche del sistema da progettare è il real-time, oppure il data rate richiesto è elevato e l’allocazione della banda disponibile va ottimizzata al massimo. I simulatori esistenti di solito consentono al progettista di lavorare solo con descrizioni molto astratte del sistema, nascondendo al-cuni parametri (come il packet error rate, la potenza sul canale, i pacchetti persi e così via) che invece in molte applicazioni è importante conoscere. Per questo motivo, lo scopo di questa tesi è presentare un nuovo tipo di simulatore Bluetooth che sia più vicino a quella che sarà l’implementazione vera e propria del sistema finale. Descriveremo alcune applicazioni, come la trasmissione di audio real-time, e vedremo come queste applicazioni possano essere adattate anche a standard diversi dal Bluetooth, come l’802.15.4, mediante l’introduzione di un opportuno (e migliorato) vocoder. A sostegno della progettazione del simulatore, presen-teremo un ambiente di sviluppo grafico che permette di disegnare i sistemi da progettare e di visualizzare le forme d’onda a debugging time, oltre che eseguire il comune debug su codice.