Разработка и моделирование алгоритмов определения местоположения абонента в сетях мобильной связи

• Автор: Камалов, Юрий Борисович
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Ульяновск
• Количество страниц: 135 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ КАНАЛОВ МОБИЛЬНОЙ СВЯЗИ И МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕСТОПОЛОЖЕНИЯ АБОНЕНТОВ

1.1. Постановка задачи

1.2. Современные технологии определения местоположения абонента в сотовой мобильной связи
1.3. Анализ погрешностей определения местоположения абонента в сетях мобильной связи

1.4. Математические модели мобильных каналов связи

1.5. Выводы
ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА И МОДЕЛИРОВАНИЕ АЛГОРИТМОВ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕСТОПОЛОЖЕНИЯ МОБИЛЬНОГО АБОНЕНТА

2.1. Постановка задачи

2.2. Анализ погрешностей определения местоположения мобильного абонента в сети сотовой связи по уровню сигнала с базовых станций
2.3. Анализ ошибок определения местоположения мобильного абонента для систем с измерением пространственно-временных параметров
2.4. Разработка алгоритмов ОМ, основанных на лучевой трассировке

2.5. Выводы

ГЛАВА 3. МОДЕЛИРОВАНИЕ МОБИЛЬНЫХ КАНАЛОВ СВЯЗИ В УСЛОВИЯХ ГОРОДСКОЙ ЗАСТРОЙКИ И РАЗРАБОТКА КОМПЛЕКСОВ ПРОГРАММ ДЛЯ РЕАЛИЗАЦИИ АЛГОРИТМОВ ОПРЕДЕЛЕНИЯ1 МЕСТОПОЛОЖЕНИЯ МОБИЛЬНОГО АБОНЕНТА
3.1. Постановка задачи-
3.2: Построение моделей-мобильных каналов связи
3:2.1. Построение и анализ математической модели дискретного случайного поля уровней электромагнитного поля в условиях мегаполиса«
3:2.2. Анализ характеристик мобильного многолучевого канала;связи путем имитационного моделирования;
3.3. Программная реализация алгоритмов:, моделирование определения местоположения
3:3.1. Программный модуль для имитации системы местоопределения абонента в сети мобильной СВЯЗИ;.
3.3.2. Программная реализация алгоритма лучевой трассировки
3.4. Программный комплекс для обработки данных о местоположении мобильного объекта и их визуализации на электронной карте
3.5. Тестовые испытания разработанного аппаратно-программного комплекса
3.6.Выводы ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ;

Приложения (акты;внедрения)

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы. Возможность быстрого и точного определения местоположения (ОМ) абонента в современных системах мобильной связи в настоящее время приобрела значительную актуальность. Это вызвано наличием, множества практических- приложений,, таких как службы экстренной' медицинской помощи, службы охраны правопорядка и других, в которых, требуется высокая точность ОМ, составляющая несколько метров. В связи с этим задачи1 анализа эффективности различных методов местоопределения, а также разработка модифицированных методов ОМ представляются весьма актуальными.
В большинстве случаев локализация мобильного абонента в сетях беспроводной связи осуществляется в условиях наличия различных препятствий и отражателей, что зачастую затрудняет или делает невозможным точное позиционирование абонента. Это. приводит к необходимости решения ряда задач, связанных с имитационным моделированием известных систем ОМ при различных конфигурациях размещения отражателей и препятствий, а также с разработкой новых алгоритмов ОМ, обладающих более высокой точностью.
Исследованию вопросов определения местоположения подвижных объектов посвящены работы О.О. Барабанова, Ю.Г. Булычева, Ю.М. Казаринова, И.Е. Кинкулькина, B.C. Кондратьева, А.Ф. Котова, ' JI.H. Маркова, A.F. Охрименко, А.И; Перова, А.Г. Сайбеля, В.Н. Харисова, В.В. Южакова, М.С. Ярлыкова, М. Fattouche, J. Caffery, Y.T. Chan, K.C. Ho, G.L. Stüber и др. Анализ известных работ в области методов определения местоположения подвижных объектов показал, что в настоящее время отсутствуют удовлетворительные решения ряда задач, анализа погрешностей ОМ в условиях многолучевого канала и отсутствия прямой видимости между базовой станцией (БС) и абонентом в сетях мобильной связи. Кроме этого; в известных публикациях недостаточно разработана задача построения математических моделей, описывающих характеристики мобильного канала связи.
При независимых ошибках р=0.
Приравняв выражение в квадратных скобках в формуле (1.11) некоторой фиксированной величине, получим уравнение кривой, на которой плотность вероятностей ошибок постоянна:
Эта кривая представляет собой так называемый эллипс ошибок. Значение параметра А определяет размеры эллипса. Вероятность нахождения точки местоположения внутри области А (А), ограниченной эллипсом ошибок с параметром А выражается как
5(Х)
а размер эллипса ошибок (т. е. значение А), в котором искомая точка находится с заданной вероятностью Р,
Заметим, что при равноточных измерениях, когда а2л - сг2, эллипс ошибок переходит в окружность.
Итак, точность местоопределения на плоскости при гауссовском распределении ошибок полностью характеризуется эллипсом ошибок. Однако на практике часто ограничиваются более простой характеристикой точности, определяемой на основе среднего значения квадрата ошибки. Полагая входящие в равенство (1.9) ошибки случайными величинами, возьмем математическое ожидание от обеих частей равенства, учитывая при этом
М{Дн,} = М{А/12} = 0, М { Дп,Аи2 } = сгп1ап2р, где он1 и сгл2
среднеквадратические ошибки определения линий положения; р коэффициент корреляции ошибок. В результате среднее значение квадрата ошибки местоопределения имеет вид:
(1.12)
(1.13)