Исследование и разработка алгоритмов динамического назначения скорости передачи и мощности излучения в прямой линии сотовых систем связи третьего поколения с технологией WCDMA
Модель движения ПС позволяет обеспечить размещение траекторий движения ПС вне зон обслуживаемой территории, занятых зданиями, водоемами, парками и так далее. Апробация работы. Основные положения диссертационной работы были представлены и обсуждались на научно-технической конференции профессорско-преподавательского, научного и инженерно-технического состава МТУ СИ в 2001 г., 2002 г., 2004 г… Читать ещё >
Содержание
- Список сокращений
- Список основных обозначений
- Глава 1. Сотовые системы связи третьего поколения с технологией CDMA
- 1. 1. Основные характеристики современных сотовых систем связи
- 1. 2. Характеристики радиоканалов в широкополосных сотовых системах связи
- 1. 3. Сотовые широкополосные системы многостанцонного доступа с кодовым разделением каналов (WCDMA) и переменным коэффициентом расширения спектра
- 1. 3. 1. WCDMA в системах третьего поколения
- 1. 3. 2. Радиоинтерфейсы и распределение спектра для систем третьего поколения
- 1. 3. 3. Базовые сети
- 1. 4. Структурная схема радиоинтерфейса прямой линии системы WCDMA
- 1. 4. 1. Различия радиоинтерфейсов WCDMA и систем второго поколения
- 1. 4. 2. Прямая линия WCDMA
- 1. 5. Принцип управления мощностью в прямой линии системы
- WCDMA
- 1. 5. 1. Общая концепция управления мощностью в системе WCDMA
- 1. 5. 1. 1. Быстрое управление мощностью
- 1. 5. 1. 2. Управление мощностью при мягкой эстафетной передач управления
- 1. 5. 1. 3. Внешний контур управления мощностью
- 1. 5. 2. Примеры управления мощностью в прямой линии сотовых системах связи с технологией CDMA
- 1. 6. Выводы к главе 1
Глава 2. Проблема повышения суммарной скорости передачи прямой линии при наличии ограничений на мощности излучения базовой станции 2. 1. Основные процессы, необходимые для передачи сигнала в системах с расширенным спектром
2.1.1. Расширение спектра.
2.1.2. Скремблирование.
2.2. Модуляция и расширение спектра в прямой линии
2. 2. 1. Модуляция в прямой линии.
2. 2. 2. Расширение спектра в прямой линии.
2. 2. 3. Коды формирования каналов.
2. 2. 4. Скремблирование в прямой линии.
2.3. Емкость прямой линии сотовой системы связи третьего поколения WCDMA
2.3.1. Емкость соты системы с технологией WCDMA.
2.3.2. Факторы, влияющие на емкость системы WCDMA.
2.3.2.1. Зона покрытия.
2.3.2.2. Влияние мягкой эстафетной передачи.
2.3.2.3. Максимальная мощность базовой станции.
2.3.2.4. Ограничение на ортогональные коды расширения с переменным коэффициентом
2.4. Распределение скорости передачи и мощности излучения в прямой линии
2.4.1 Концепция распределения скорости передачи и мощности излучения в прямой линии.
2.4.2. Алгоритмы назначения скорости передачи в прямой линии.
2.5. Способы изменения скорости передачи в сотовых системах третьего поколения с технологией CDMA.
2.6. Выводы к главе 2.
Глава 3. Асимптотическая оценка емкости сотовых систем связи с технологией CDMA
3.1. Постановка задачи.
3.2. Геометрия системы.
3.3. Емкость сети при ориентации на абонентов, находящихся на границе соты.
3.4. Отношение сигнал/(суммарная интерференция) при случайном положении абонента в соте.
3.5. Выводы к главе 3.
Глава 4. Алгоритмы совместного назначения скорости передачи и мощности излучения прямой линии
4.1. Постановка задачи.
4.2. Отношение сигнал/интерференция в прямой линии многосотовой системы WCDMA
4.3. Совместно оптимальное назначение скорости передачи и мощности кодового канала прямой линии.
4.4. Субоптимальные алгоритмы назначения скорости передачи и мощности излучения.
4.5. Оценка суммарной скорости передачи.
4.6. Модели мобильности подвижных станций
4.6.1. Случайная Модель мобильности подвижной станции.
4.6.2. Новая модель мобильности подвижных станций в городской застройке.
4.7. Выводы к главе
Глава 5. Экспериментальное исследование алгоритмов совместного назначения скорости передачи и мощности излучения
5.1. Метрика качества.
5.2. Модули разработанного имитатора сотовой сети
5.2.1. Модули распространения радиоволн
5.2.1.1. Потери распространения.
5.2.1.2. Модуль затенения.
5.2.1.3. Релеевское замирание.
5.2.2. Коэффициенты, определяющие уровень интерференции
5.2.2.1. Коэффициенты межсотовой интерференции.
5.2.2.2. Коэффициенты относительной интерференции.
5.2.3. Моделирование мобильности абонентов в городской застройке.
5.2.4. Моделирование нагрузки сети.
5.3. Выводы к главе 5.
- 1. 5. 1. Общая концепция управления мощностью в системе WCDMA
Список литературы
- Ратынский М. В. Основы сотовой связи. Под ред. Д. Б. Зимина. Москва: Радио и связь, 2000.
- Громаков Ю. А. Стандарты и системы подвижной радиосвязи. Технологии электронных коммуникаций. Том 67. Москва, 1996.
- Ю. А. Громаков, А. В. Северин, В. А. Шевцов. Технологии определения местоположения в GSM и UMTS: Учеб. Пособие. Москва: Эко-Трендз, 2005.- 144 с.
- Маковеева М.М., Шинаков Ю. С. Системы связи с подвижными объектами. Москва: Радио и связь, 2002. 440 с.
- CDMA: прошлое, настоящее, будущее / Под ред. Проф. Л. Е Варакина ипроф. Ю. С. Шинакова Москва: MAC, 2003.-608 с.
- Бабков В. Ю., Никитин А. Н., Осенний К. Н., Сивере МА. Системы связи с кодовым разделением каналов. СПб: ТРИАДА, 2003−239с.
- Sclar В. Rayleigh fading channel in mobile digital communications systems// IEEE Commun. Mfgazine.-1997. Vol. 42. — July.
- Parsons J. D., Gardiner J. G. Mobile Communication Systems, London: Blackie, 1989.
- Steel R., ed. Mobile radio communications. London: Pentech Press Publishers, 1994.
- Pirhonen, R., Rautava, T. and Penttinen, J., TDMA Convergence for Packet Data Services// IEEE Personal Communications Magazine, June 1999, Vol. 6, No. 3, pp. 68−73.
- Viterbi, «When not to spread spectrum A sequel.» IEEE Communications Mag. vol.23.pp.12−17, Apr.1985.
- K.S. Gilhousen, I. M. Jacobs, R. Padovani, and L. A. Weaver. «Increased capacity using CDMA for mobile satellite communications.» IEEE Trans. Select. Areas Commun., vol., 8, pp.503−514, May 1990.
- K.S.Gilhousen, ' I.M.Jacobs, R. Padovani, A.J.Viterbi, L.A.Weaver and C.E.Wheatley «On the capacity of a cellular CDMA system». IEEE Trans. Veh. Technol., vol 40, no. 2, pp.302−312, May 1991.
- R.W.Nettelton and H.Alavi. «Downstream power control for spread-spectrum cellular mobile radio system» in Proc. Globecom' 82, Miami, FL, 1982.
- William C.Y.Lee. «Mobile Communications Design Fundamentals». Second Edtion.1993.
- R.W. Nettleton, «Traffic Theory and Interference Management for a Spread Spectrum Cellular Mobile Radio System.», Conference Record of ICC'80 pp24.5, Seattle, Washington, June 18−22, 1980.
- Vitrebi A.J. CDMA: Principles of spread spectrum communication.- Addision Wesley, 1995.
- W. C.Y. Lee, «Overview of Cellular CDMA» IEEE Transactions on Vehiclar Technology, vol. 40, no. 2, pp. 291−302 May 1991.
- Аль-Сураби Мохаммед Абдул Карим. Оценка емкости сотовых систем связи с технологией кодового разделения при различных способах управления мощностью// Информационно-измерительные и управляющие системы. 2007, № 12.
- R.R.Gejji. «Forward-link power control in CDMA cellular systems», IEEE Trans. Veh. Tech., vol. 41, no. 4, pp. 532−536, Nov. 1992.
- M. Zorzi and L.B.Milstein. «Power control on the forward link in cellular CDMA», in Proc.Int. Zurich Seminar' 94, Zurich, Switzerland, pp. 391−399, 811 Mach. 1994.
- L. B. Milstein et all. «Performance evaluation for cellular CDMA». IEEE J.Select. Areas Commun., vol., SAC-10, pp. 680−689, May 1992.
- S. Ariyavisitakul SIR-based power control in a CDMA system IEEE GLOBECOM'92 PP.868−873.
- C. J. Chang, J. H. Lee and F. C. Ren. Design of power control mechanism with PCM realization for uplink in DS-CDMA cellular mobile radio system. IEEE Trans. Veh. Technol., vol.45, pp.522−530, Aug. 1996.
- C. J. Chang, J. H. Lee and F. C. Ren. Design of power control mechanism with PCM realization for DS-CDMA cellular mobile radio system. ITS'94.
- C. J. Chang and F. C. Ren. Centralized and distributed downlink power control methods for a DS/CDMA cellular mobile radio system. IEICE Trans, comm., vol. E80-B, NO.2 February 1997.
- C. J. Chang and F. C. Ren. Downlink power control in DS/CDMA cellular mobile radio communication network. ICUPC'94, pp.89−93.
- John G. Proakis, Digital Communications, WCB/McGraw-Hill, 1995.
- Adachi, F., Sawahashi, M. and Okawa, K., «Tree-structured Generation of Orthogonal Spreading Codes with Different Lengths for Forward Link of DS-CDMA Mobile», Electronics Letters 1997, Vol. 33, No. 1, pp. 27−28.
- Engineering Services Group, QUALCOMM. Air Interface Cell Capacity of WCDMA Systems. 80-W0989−1. Revision A. August 29, 2006.
- Capacity and Throughput Optimization in Multi-cell 3G WCDMA Networks. Son Nguyen, B.S. Thesis Prepared for the Degree of Master of Science. University of North Texas. August 2005.
- T.S. Rappaport, Wireless Communications: Principles & Practices, Prentice Hall, New Jersey, 2002.
- Sipila K., Honkasalo Z.C., Laiho-Steffens J. Waker A., «Estimation of Capcity and Required Transmission Power of WCDMA Downlink based on Pole Equation.», IEEE Vehicular Technology Conference Proceedings, Vol.2, pp. 1002−1005, May 2000.
- Zhang Q., «UMTS Air Interface Voice/Data Capacity Part2: Forward Link Analysis», IEEE Vehicular Technology Conference Proceedings, Vol.4, pp.2730−2734, May 2001.
- Vesa Hasu. Radio Resource Management in Wireless Communication: Beamforming, Transmission Power Control and Rate Allocation. Helsinki University of Technology Control Engineering Laboratory. Espoo, June 2007. Report 152.
- On the Performance of Joint Rate/Power Control with Adaptive Modulation in Wireless CDMA Networks. Alaa Muqattash, Tao Shu, and Marwan Krunz
- С. Touati, Е. Altman, J. Galtier, «Fair Power and Transmission Rate Control in Wireless Networks», Proceedings of Global Telecommunication Conference GLOBECOM 2002, vol. 2, pp. 1229−1233, 2002.
- J. Mo, J. Walrand, «Fair End-to-End Window-Based Congestion Control», IEEE/ACM Transactions on Networking, vol. 8, no. 5, pp. 556−567, 2000.
- S.-J. Oh, K.M. Wasserman, «Optimality of Greedy Power Control and Variable Spreading Gain in Multi-Class CDMA Mobile Networks», Proceedings of АСМЛЕЕЕ MobiCom'99, pp. 102−112, 1999.
- A. Bedekar, «Downlink Scheduling in CDMA Data Networks», Proceedings of IEEE GLOBECOM, vol.5, pp. 2653−2657, 1999.
- S.A. Jafar, A. Goldsmith, «Adaptive Multirate CDMA for Uplink Throughput maximization», IEEE Transactions on Wireless Communications", vol. 2, no.2, pp. 218−228,2003.
- K. Chawla, X. Qiu, «Throughput Performance of Adaptive Modulation in Cellular Systems», Proceedings of IEEE International Conference on Universal Personal Communications, pp. 945−950, 1998.
- A. Sampath, P. S. Kumar, J. Holtzman, «Power Control and Resource Management for a Multimedia CDMA Wireless System», Proceedings of IEEE International Symposium on Personal, Indoor and Mobile Radio Communications, vol. 1, pp. 21−25, 1995.
- M. Elmusrati, H. Koivo, «Multi-Objective Distributed Power and Rate Control for Wireless Communications», Proceedings of IEEE International Conference on Communications, vol. 3, pp. 1838−1842, 2003.
- S.-L. Kim, Z. Rosberg, J. Zander, «Combined Power Control and Transmission Rate Selection in Cellular Networks», Proceedings of IEEE Vehicular Technology Conference, IEEE VTC 1999 Fall, vol. 3, pp. 16 531 657, 1999.
- R. Jantti, S.L. Kim, «Selective Power Control with Active Link Protection for Combined Rate and Power Control», Proceedings of IEEE Vehicular
- Technology Conference, IEEE VTC 2000 Spring, vol. 3, pp. 1960−1964, 2000.
- I.-M. Kim, H.-M. Kim, D.S. Kwon, «Optimum Rate Allocation for Two-Class Services in CDMA Smart Antenna Systems», IEEE Transactions on Communications, vol. 51, no. 5, pp. 810−816, 2003.
- R.J. Wood, M.J. O’Neill, «A New Method for Calculating the Spectral Radius of an Input-Output Matrix», Technical Report rgai-01−01, Research Group for Complex Systems, Charles Stuart University, Bathurst, Australia.
- Wikipedia.org, «Enhanced Data Rates for Global Evolution» July 2006, http://en.wikipedia.org/wiki/Enhanced Data Rates for Global Evolution.
- T. Ottosson and A. Svensson, «Multi-rate schemes in DS/CDMA systems,» in Proc. VTC 1995, vol. 2, Chicago, IL, Jul. 1995, pp. 1006−1010.
- A. L. Johansson and A. Svensson, «On multirate DS/CDMA schemes with interference cancellation,» in Wireless Personal Commun., vol. 9, Jan. 1999, pp. 1−29.
- Capacity Improvement Using Adaptive Sectorisation in WCDMA Cellular
- Systems with Non-Uniform and Packet Mode Traffic. Trung Van Nguyen.
- Submitted in fulfillment for the requirements of the degree of Doctor of
- Philosophy. Victoria University. Melbourne, Australia. March 2005.
- C. L. I and R. D. Gitlin, «Multi-code CDMA wireless personal communications networks,» in Proc. ICC 1995, vol. 2, Seattle, WA, Jun. 1995, pp. 1060−1064.
- M. Saquib, R. Yates, and N. Mandayam, «Decorrelation detectors for a dual-rate synchronous DS/CDMA system,» in Wireless Personal Commun., vol. 9, Nov. 1998, pp. 1966−1983.
- T. Ojanpera and R. Prasad, Wideband CDMA for Third Generation Mobile Communications. Artech House, Boston, MA, 1998.
- Аль-Сураби Мохаммед Абдул Карим, Шинаков Ю. С. «Асимптотическая оценка емкости сотовых систем связи с технологией CDMA.» Радиотехника. 2005, № 10.
- Аль-Сураби Мохаммед Абдул Карим, «Асимптотическая оценка емкости сотовых систем связи с технологией CDMA при случайном положении абонента в соте», Электросвязь. 2005.- № 12.
- Аль-Сураби Мохаммед Абдул Карим. Асимптотическая оценка емкости систем связи с технологией CDMA. Тезисы докладов. Научно-техническая конференция профессорско-преподавательского состава МТУСИ, Москва 2004 г., с. 200.
- Варакин JI. Е. Системы связи с шумоподобными сигналами. М.: Радио и Связь, 1985.
- Варакин JI. Е. «Теория сложных сигналов» Москва, Советское радио, 1970. -376 с.
- Аль-Сураби Мохаммед Абдул Карим. Совместное распределение скорости передачи и мощности излучения в сотовых системах WCDMA при различных моделях мобильности абонентов// Наукоемкие технологии. 2008, № 6.
- Аль-Сураби Мохаммед Абдул Карим. Максимизация суммарной скорости передачи в сотовых системах WCDMA с учетом расположения городских улиц. Труды Московского Технического Университета Связи и Информатики. Том I. Москва 2008 г., с. 330−337.
- Аль-Сураби Мохаммед Абдул Карим. Назначение и регулировка мощности передатчиков базовых станций сотовых систем с технологией CDMA. Тезисы докладов. Научно-техническая конференция профессорско-преподавательского состава МТУ СИ, Москва 2006 г., с. 95.
- Аль-Сураби Мохаммед Абдул Карим. Улучшение спектральной эффективности сети сотовой системы связи третьего поколения. Тезисы докладов на Международном форуме информатизации (МФИ-2006), Москва, 2006 г., с. 176.
- S. A. Jafar and A. Goldsmith, «Optimal rate and power adaptation for multirate CDMA,» in IEEE Proc. VTC '2000 (Fall), 2000, pp. 994−1000.
- S.-J. Oh and К. M. Wasserman, «Adaptive resource allocation in power constrained CDMA mobile networks,» in IEEE Proc. WCNC '99. 1999, pp. 510 514.
- D, Ayyagari and A. Ephremides, «Power control based admission algorithms for maximizing throughput in DS-CDMA networks with multimedia traffic,» IEEE Proc. WCNC '99, pp. 631−635, 1999.
- S. Ulukus and L. J. Greenstein, «Throughput maximization in CDMA uplinks using adaptive spreading and power control,» in IEEE Proc. ISSSTA '00, Sept. 2000, pp. 565−569.
- D. I. Kim et al., «Downlink joint rate and power allocation in cellular multirate WCDMA systems,» IEEE Transaction on Wireless Communications, vol.2, NO. l, pp.69−80, Janu.2003.
- S. Ramakrishna and J. M. Holtzman, «A scheme for throughput maximization in a dual-class CDMA system,» IEEE J. Select. Areas Commun, vol. 16, pp. 830−844, Aug. 1998.
- S.-J. Oh and К. M. Wasserman, «Dynamic spreading gain control in multiservice CDMA networks,» IEEE J. Select. Areas Commun., vol. 7, pp. 918−927, May 1999.
- Аль-Сураби Мохаммед Абдул Карим. Распределение скорости передачи и мощности излучения в прямой линии сотовых систем WCDMA. Депонировано в ЦНТИ «Информсвязь», № 2279 св. 2006. от 26. 05. 2006 г., с. 34−49.
- Remco Litjens, «The Impact of Mobility on UMTS Network Planning », IEEE Vehicular Technology Conference, Vol. 4, pp. 2539−2543, Spring 2001.
- Tong Liu, Paramvir Bahl, Imrich Chlamtac. Mobility Modeling, Location Tracking, and Trajectory Prediction in Wireless ATM Networks. IEEE journal on selected on areas in communications, vol.16, № 6, August 1998.
- ETSI, «Universal Mobile Telecommunication System (UMTS) — Selection Procedures for the choice of radio transmission technologies of the UMTS», TR 101 112, V3.2.0, April 1998.
- Xinjie Yang, Shahram Ghaheri-Niri, Rahim Tafazolli, «Enhanced Soft Handover Algorithms for UMTS System», IEEE Vehicular Technology Conference, Vol. 4, pp. 1539−1543, Fall 2000.
- Xinjie Yang, Shahram Ghaheri-Niri, Rahim Tafazolli, «Enhanced of Soft Handover Algorithms for UMTS System», 11th PIMRC 11th, Vol. 2, pp. 772 776, 2000.
- Xinjie Yang, Shahram Ghaheri-Niri, Rahim Tafazolli, «Performance of power-triggered and Ec/Notriggered soft handover algorithms», 3G Mobile Communication Technologies, 26−28 March 2001.
- Markoulidakis, Lyberopoulos, Tsirkas, Sykas, «Mobility modeling in third generation mobile telecommunication system», IEEE Personal Communications, pp. 41−56, Aug. 1997.
- D. Lam, D.C. Cox, J. Widom, «Teletraffic modeling for personal communications services», IEEE Communications Magazine, Vol. 35, Iss. 2, pp. 79−87, Feb. 1997.
- J. Scourias, T. Kunz, «Active-based mobility modeling: realistic evaluation of location management schemes for cellular networks», IEEE Wireless Communications and Networking Conference, Vol. 1, pp. 296−300, 1999.
- T. Tugcu, C. Ersoy, «Application of Realistic Mobility Model to Call Admissions in DS-CDMA Cellular Systems», IEEE Vehicular Technology Conference, Vol. 2, pp. 1047−1051, Spring 2001.
- Tony Dean, «A method for achieving stable distribution of wireless mobile location in motion simulations», in Proceeding of the 2000- Winter Simulation Conference. 2000.
- Sami Nousiainen, Krzsztof Kordybach, Paul Kemppi. User distribution and mobility model for cellular network simulations. 1ST Mobile and Wireless Telecommunications Summit, conference 2002, pp. 518−522.
- К. T. Kim and C. Leung, «Generalized paging schemes for cellular communications systems,» in IEEE Pro. PACRIM ' 99, 1999, PP. 217−220.
- Honko, H., Internet Video Prestudy, 1997.