Исследование эффективности системы управления мощностью подвижной станции стандарта IMT-2000 в многолучевом канале

• Автор: Ахмат Мохамат Салех
• Шифр специальности: 05.12.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 154 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

Принятые сокращения и обозначения

Введение

Глава I. Проблема регулирования мощности передатчиков мобильных станций в

системе сотовой связи с кодовым разделением каналов

1.1. Сотовые системы мобильной радиосвязи с кодовым разделением каналов

1.2. Перспективы сотовых систем связи CDMA в республике Чад

1.3. Проблема регулирования мощности передатчиков в системах CDMA

1.4.Методы повышения эффективности "быстрого" регулирования мощности

1.5. Канал мобильной радиосвязи и его место в проблеме регулирования

мощности
1.6. Постановка задач исследования
Глава II. Основные характеристики широкополосного канала мобильной радиосвязи
2.1. Постановка задачи
2.2. Модель средних потерь и медленных замираний сигнала на трассе распространения
2.3. Каналы мобильной радиосвязи со случайно изменяющимися параметрами
2.4. Широкополосный канал мобильной радиосвязи
2.5. Возмущающее воздействие канала связи на систему "быстрого"
регулирования мощности
Выводы
Глава III. Основные алгоритмы и компьютерные модели системы управления
мощностью обратной линии в системе связи стандарта IMT-2
3.1. Когерентный алгоритм измерения уровня сигнала пилот-канала подвижной
станции
3.1.1. Комплексная огибающая суммарного процесса одного луча на входе приемника базовой станции
3.1.2. Случай идеальной тактовой и фазовой синхронизации

3.1.3. Алгоритм оценивания текущего значения отношения сигнал/интерференция
3.1.4. Алгоритм фильтрации и прогноза будущего значения отношения сигнал/ интерференция
3.2. Компьютерная модель обратной линии
3.2.1. Основные требования к компьютерной модели
3.2.2. Компьютерная модель измерителя отношения сигнал/интерференции
3.2.2.1. Измерения уровня сигнал пшют-канала
3.2.2.2. Измерения уровня общей интерференции
3.2.3. Компьютерная модель системы управления мощностью в обратной линии
3.2.3.1. Формирование двух-битовой команды управления мощностью
3.2.3.2. Идеальная модель системы управления мощностью
3.2.4. Компьютерная модель системы управления мощностью с замкнутой петлей в обратной линии NxRTT
3.2.4.1. Параметры модели обратной линии
3.2.4.2. Параметры модели обратного канала передачи
3.2.4.3. Параметры системы управления с замкнутой петлей
3.2.4.4. Параметры системы эксперимента
3.2.4.5. Примеры реализаций в системе управления мощностью с замкнутой
петлей
Выводы
Глава IV. Исследование эффективности системы управления мощностью подвижной станции в многолучевом канале
4.1. План статистического эксперимента
4.2. Результаты статистического моделирования
4.3. Эффективность ’’идеальной” системы управления с предсказанием
4.4. Анализ влияния управления мощностью на эффективность кодирования и перемежения
4.5. Результаты статистического моделирования
4.6. Экспериментальные оценки BER и FER
Выводы
Заключение
Литература
Приложение
ПРИНЯТЫЕ СОКРАЩЕНИЯ И ОБОЗНАЧЕНИЯ
Русскоязычные аббревиатуры
АРМ - автоматическое ре1улирование мощности;
БС - базовая станция;
ГКМ - группа контроля мощности;
ИКК - индикатор качества кадра;
ИКМ - импульсно-кодовая модуляция;
КИХ фильтр - фильтр с конечной импульсной характеристикой;
МД - множественный доступ;
МДКР - множественный доступ с кодовым разделением каналов;
МДЧР - множественный доступ с частотным разделением каналов;
МСЭ - международный союз электросвязи; НСП - нормальный случайный процесс;
ОКС - обратный канал связи (от ПС к БС); ОЛ - обратная линия (от ПС к БС);
ОСШ - Отношение Сигнал/Шум;
ПЛС - прямая линия связи (от БС к ПС);
ПЛ - прямая линия (от БС к ПС);
ПС - подвижная станция;
ПСП - псевдослучайная последовательность; разделением каналов;
СБИС - специализированные большие; интегральные схемы;
СВ - случайная величина;
СКО - среднеквадратическое отклонение; СИМ - спектральная плотность мощности; СШС - стационарность в широком смысле; ФМ - фазовая манипуляция;
ЦСП - цифровые сигнальные процессоры; ЧМ- частотная манипуляция;
ЭИМ - эффективная излучаемая мощность.
Англоязычные аббревиатуры
BER (bit error rate) - коэффициент ошибок; BPSK (binary phase shift keying) -двоичная фазовая манипуляция;
CDMA (code division multiple access) -множественный доступ с кодовым разделением каналов;
DS-CDMA (direct sequence CDMA) -множественный доступ с кодовым; разделением, кодовое разделение при прямом расширении спектра;
FDD (frequency division duplexing) -частотный дуплексе;
FDMA (frequency division multiple access)-множественный доступ с частотным разделением каналов;
FER (Frame Error Rate) - частота появления кадров с ошибками;
F-FCH - (Forward link Fundamental Cbannel)-прямой основной канал;
F-PICH- (Forward link Pilot Channel) - прямой пилот канал;
F-SCH - (Forward link Supplemental Channel) -прямой дополнительный канал;
IMT-2000 - International Mobile Telecommunications-2000-Международная система мобильной электросвязи-2000; MC-CDMA (multicarrier CDMA) -множественный доступ с кодовым разделением с несколькими несущими;
PDP (power delay profile) - профиль
многолучевости;
R-CCH (Reverse link Control Channel) -обратный канал управления;
R-FCH (Reverse link Fundamental Channel) -обратный основной канал;
R-PICH (Reverse link Pilot Channel) -обратный пилот канал;
R-SCH (Reverse link Supplemental Channel) -обратный дополнительный канал;
TD-CDMA (time division CDMA) - гибридная технология кодового и временного разделения;
TDD (time division duplexing) - дуплексирование по времени;
TDMA (time division multiple access) -множественный доступ с временным разделением каналов;
UL (uplink) - обратная линия;
W-CDMA (wideband CDMA) - технология широкополосного доступа с кодовым разделением каналов;
WSS (wide sense stationary) - стационарность в широком смысле;
WSSUS (wide sense stationary uncorrelated scattering) - стационарное в широком смысле некоррелированное рассеяние;
CIR, С/I, (carrier-to-interference-ratio) -отношения сигнал/помеха.;

эффективно излучаемой мощности (ЭИМ). Если же БС ведет передачу с ЭИМ, отличной от номинального значения, то эта БС должна информировать своих абонентов так, чтобы ПС не вели передачу с уровнем излучаемой мощности, ниже или выше требуемого.
При управлении мощностью замкнутой петлей для измерения качества обратной линии в приемнике БС используется пилот-канал [81, 88]. Излучаемая мощность ПС может устанавливаться в соответствии со значениями следующих трех оценок, формируемых в приемнике БС:
а) мощности принимаемого сигнала,
б) отношения мощности сигнала к мощности интерференции и шума,
в) вероятности ошибки при приеме одного бита.
Подход а) был использован на раннем этапе в экспериментальной широкополосной системе CDMA Японии; позднее этот подход к установке излучаемой ПС мощности заменен подходом б). Фирма Qualcomm использует одновременно оба подхода б) и в). Для канала с аддитивным гауссовским белым шумом вероятность ошибки может быть вычислена при известном значении отношения сигнал/шум. Однако для канала с интерференцией соотношение между вероятностью ошибки и отношением сигнал/интерференция (С/I) не является столь определенным.
Хорошо известен комбинированный подход, состоящий в следующем: формируется оценка вероятности ошибки при приеме одного символа (BER), которая используется для установки порогового значения (Cfl)lll)p отношения СИ ; измеряется текущее значение отношения (СЛ1)Ы,, которое сравнивается с установленным пороговым значением (сп)„ор этого отношения; на основе результата этого сравнения формируется
решение о значении бита управления мощностью [81, 84, 85].
На рис. 1.2 представлена возможная структурная схема системы управления мощностью в обратной линии с помощью разомкнутой и замкнутой петлями, в которой команды управления мощностью ПС формируются с частотой 800 Гц (блок 9) на основе сравнения текущего значения оценки отношения CIR (блок 7) с порогом, значение которого устанавливается блоком 8 на основе измерения BER (блок 6). Здесь приняты следующие обозначения:
1- мультиплексор; 2-усилитель мощности; 3- усилитель радиочастотного сигнала; 4 -цифровой демодулятор; 5 - деперемежитель и декодер; 6 - оценка BER; 7 - оценка СЛ; 8 -устройство формирования порогового значения отношения С/1; 9 - устройство формирования команды управления мощностью; 10- усилитель радиочастотного сигнала с АРУ; 11 - цифровой демодулятор; 12 - управляемый усилитель мощности; 13 - установка