Алгоритмы помехоустойчивой связи и элементная база для их реализации

• Автор: Бирюков, Петр Геннадьевич
• Шифр специальности: 05.27.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 185 с. : ил.

Введение
Глава 1. Проблема управления мощностью передатчика подвижной станции в системах сотовой связи с учетом требований к элементной базе.
1.1. Необходимость управления мощностью передатчика подвижной станции в системах сотовой связи с кодовым разделением каналов

1.2. Типовой вариант управления мощностью передатчика подвижной станции

1.3. Анализ известных алгоритмов управления мощностью передатчика подвижной станции в системах сотовой связи

1.4. Выводы и постановка задачи.

Глава 2. Исследование путей создания помехоустойчивого алгоритма управления мощностью передатчика подвижной станции

2.1. Исследование возможностей формирования переменного шага изменения мощности.

2.1.1. Геометрическая прогрессия

2.1.2. Арифметическая прогрессия

2.1.3. Комбинированное использование арифметической и геометрической прогрессий

2.2. Способы вычисления суммы и числа членов прогрессии.
2.2.1. Вычисление суммы и числа членов прогрессии на основе функции распределения флуктуаций сигнала и доплеровского расширения спектра сигнала.
2.2.2. Вычисление суммы прогрессии по функции распределения флуктуаций сигнала, числа членов прогрессии по эмпирическому распределению частот перекрывающихся пэлементных комбинаций одного знака
2.2.3. Определение суммы прогрессии и числа членов прогрессии по эмпирическому распределению частот перекрывающихся пэлсментных комбинаций одного знака.
2.3. Ограничения, накладываемые на размер шага изменения мощности.
2.4. Варианты предлагаемых алгоритмов управления мощностью
2.5. Модели замкнутой петли управления мощностью с переменным шагом, реализующие предлагаемые алгоритмы.
2.6 Имитационная модель системы сотовой связи с кодовым разделением
каналов
2.6.1. Обобщенная структурная схема имитационной модели.
2.6.2. Имитационная модель передатчика подвижной станции
2.6.3. Имитационная модель канала связи.
2.6.4. Имитационная модель приемника базовой станции
2.6.5. Оценка временных затрат и вычислительных ресурсов, необходимых для проведения исследования алгоритмов управления мощностью
2.7. Выводы.
Глава 3. Исследование разработанных алгоритмов управления мощностью
3.1. Исследование алгоритма управления мощностью с определением шага изменения мощности по эмпирической функции распределения сигнала прямой линии и доплеровскому расширению
3.2. Исследование вероятностных свойств перекрывающихся пэлементных комбинаций одного знака.
3.3. Исследование алгоритма управления мощностью с определением шага изменения мощности по эмпирической функции распределения сигнала прямой линии и вероятностным свойствам потока команд УМ.
3.4. Исследование алгоритма управления мощностью с определением шага изменения мощности по вероятностным свойствам потока команд управления мощностью.
3.5. Оценка эффективности разработанных алгоритмов управления мощностью в канале связи с релеевскими замираниями
3.6. Оценка эффективности разработанных алгоритмов управления мощностью в канале связи с релеевскими замираниями и логарифмическинормальным затенением
3.7. Оценка эффективности разработанных алгоритмов управления мощностью в канале связи с релеевскими замираниями и естьнет затенением
3.8. Исследование разработанных алгоритмов управления мощностью, использующих двубитовую команду управления мощностью, и оценка их эффективности.
3.9. Выводы
Глава 4. Основные направления схемной реализации разработанных алгоритмов управления мощностью.
4.1. Вычислительная сложность разработанных алгоритмов управления мощностью.
4.2. Анализ реализуемости разработанных алгоритмов управления мощностью при использовании имеющихся ресурсов подвижной станции
4.3. Архитектура микропроцессора, предназначенного для выполнения алгоритма управления мощностью.
4.4. Оценка возможности снижения требования к емкости оперативной
4.4.1. Алгоритм анализатора команд управления мощностью, не требующий вычисления числа членов прогрессии на каждом интервале управления мощностью.
4.4.2. Вычислительная сложность алгоритма управления мощностью с алгоритмом анализатора команд управления мощностью, не требующим вычисления числа членов прогрессии на каждом интервале управления мощностью.
4.4.3. Влияние анализатора команд управления мощностью на энергетическую эффективность алгоритма управления мощностью
4.5. Анализ полученных результатов и практические рекомендации по применению.
Заключение.
Приложение 1. Тексты программ, обеспечивших новые возможности известного имитатора системы сотовой связи с кодовым разделением каналов
Список литературы


Для исследования алгоритмов УМ передатчика ПС методом имитационного моделирования показана необходимость использования известного имитатора передатчика ПС и приемника БС стандарта сбта за счет расширения его возможностей разработанным в процессе выполнения диссертационной работы комплексом программ для имитационного моделирования разработанных алгоритмов УМ передатчика ПС с переменным шагом ИМ в различных условиях при различных моделях канала связи. Проведено планирование эксперимента по исследованию в третьей главе функционирования алгоритма УМ методом компьютерного моделирования. С этой целью осуществлено определение числа кадров кодового канала, необходимого для получения в результате моделирования оценки коэффициента ошибок с заданной доверительной вероятностью и шириной доверительного интервала. В третьей главе приводятся результаты имитационного моделирования алгоритмов УМ типового и разработанных в настоящей диссертационной работе алгоритмах УМ с переменным шагом ИМ. Статистическое исследование потока команд УМ, принимаемых ПС, методом имитационного моделирования подтвердило зависимость распределения частот перекрывающихся пэлементных комбинаций, образованных командами УМ одного знака, от величины доплеровского расширения спектра сигнала, что позволило использовать эмпирическое распределение этих частот в разработанных алгоритмах УМ для вычисления числа членов прогрессии. Подтверждено, что предложенные в диссертационной работе процедуры вычисления числа членов прогрессии обеспечили возможность получения энергетического выигрыша при различных моделях канала связи, так как вычисление указанного параметра в ходе сеанса связи осуществляется по эмпирической функции распределения, изменяющейся в зависимости от условий распространения радиоволн. Б в зависимости от канала связи в диапазоне значений оп от 5 Гц до 0 Гц. Показано, что разработанные в диссертационной работе алгоритмы УМ работоспособны при переходе на БС от формирования однобитовой команды к формированию двубитовой команды УМ. Использование в разработанных алгоритмах УМ двубитовой команды УМ вместо однобитовой позволяет получить дополнительный выигрыш по отношению к случаю использования однобитовой команды УМ в размере 0,2 дБ. Полученные результаты оценки эффективности разработанных алгоритмов УМ свидетельствуют о способности указанных алгоритмов повысить помехоустойчивость обратной линии ССС с КРК. В главе 4 проведено исследование возможности практической реализации разработанных алгоритмов УМ. Проведено исследование элементной базы современных и перспективных ПС. Оценена вычислительная сложность разработанных алгоритмов УМ передатчика ПС системы сотовой связи с КРК, использующих переменный шаг ИМ, показавшая, что требуемая производительность МП должна составлять 5 М1РБ. Сравнение производительности МП, использующихся в ПС, с требованиями в части реализации разработанных алгоритмов УМ позволило сделать вывод о том, что разработанные алгоритмы УМ реализуемы посредством перепрограммирования имеющегося в ПС МП, в результате чего дополнительно к выполняемым им функциям добавляются операции, выполняемые алгоритмом УМ. Это означает, что реализация в ПС разработанных алгоритмов УМ, не приводит к конструктивным изменениям архитекту ры ПС. Анализ технических характеристик МП, показавший, что с увеличением производительности МП растет энергопотребление, выявил целесообразность использования специализированного МП, со сравнительно простыми возможностями, предназначенными для выполнения алгоритма УМ. Определены требования на архитектуру специализированного МП, предназначенного для практической реализации разработанных алгоритмов УМ. Разработан алгоритм анализатора команд УМ, не требующий вычисления числа членов прогрессии на каждом интервале УМ, который позволяет снизить требования по средней производительности МП до 0, М1РБ и емкости ОП, практически не ухудшая при этом эффективности алгоритма УМ. В заключении представлены основные результаты диссертационной работы. В приложении приведены тексты программ, обеспечивающие новые возможности известного имитатора ССС с КРК.