چکیده
3GPP-Long Term Evolition، یکی از پنج استانداردی اصلی است که به عنوان 3.9G شناخته می شود.
LTE قدم بعدی در سرویس های نسل سوم است. مهمترین هدف LTE، افرایش نرخ داده تا 300Mbps، کاهش تأخیر کمتر از 10ms و افزایش راندمان طیف مورد نظر است. کنترل تداخل بین سلولی یکی از روش هایی است که برای بهبود پوشش دهی و افزایش نرخ داده در لبه سلول در نظر گرفته می شود.
با توجه به افزایش تعداد کاربران سیار و تقاضا برای سرویس های ترافیکی با کیفیت های سرویس دهی متفاوت، 3GPP-LTE علیرغم سایر نسل ها، برای بالا بردن راندمان، از لایه فیزیکی جدید که شامل مدولاسیون چندگانه تقسیم فرکانسی متعامد (OFDM) و دسترسی چندگانه تقسیم فرکانسی متعامد (OFDMA) است، با فواید حذف تداخل بین نمادی، بین زیرحاملی و انعطاف پذیر در تقسیم منابع، استفاده می کند. اما هنوز تداخل بین سلولی از مشکلات اساسی در این سیستم ها است.
فناوری های کنترل تداخل بین سلولی نظیر طرح های استفاده مجدد فرکانسی و تخصیص کانال برای سیستم های سوئیچینگ مداری نسل دوم مورد مطالعه قرار گرفته است و برای GSM/EDGE ساده ترین طرحی که برای کنترل تداخل بین سلولی ترجیح داده می شود، استفاده مجدد فرکانسی ایجاد محدودیت در استفاده از کانال است. اما در LTE با سوئیچینگ بسته ای، نوبت بندی در هر سلول می تواند کل پهنای باند را به یک کاربر اختصاص دهد، که کاملا از فرضیات ارائه شده برای طرح های اولیه، که پهنای باند را به کانال هایی تقسیم و استفاده مجدد فرکانسی را فقط برای تخصیص کانال فرکانسی، اعمال می کرد، مجزا است. بنابراین در سیستم های OFDMA، کنترل تداخل بین سلولی را با اعمال محدودیت روی منابع زمان – فرکانسی و توان خروجی ایستگاه پله، بررسی می کنیم.
در این پروژه برای حل این مشکل و کنترل تداخل بین سلولی، کارایی الگوهای مختلف استفاده مجدد فرکانسی در سیستم های چند سلولی مبتنی بر OFDMA با استفاده از شبیه ساز OPNET ارزیابی شده است.
هدف، کاهش تداخل بین سلولی با استفاده از فاکتور استفاده مجدد فرکانسی به صورت وفقی است. الگوهای استفاده مجدد فرکانسی یک و سه، استفاده مجدد فرکانسی یک با تقسیم توانی، استفاده مجدد فرکانسی نرم و کسری را در محیط نرم افزاری OPNET شبیه سازی نموده و بر مبنای نتایج به دست آمده، دیده می شود که یک سیستم با الگوهای مختلف استفاده مجدد فرکانسی، رفتار متفاوتی را در تابع توزیع تجمعی SINR، تابع توزیع تجمعی میزان گذردهی سلول، تابع توزیع تجمعی میزان گذردهی کاربران سلول و تابع توزیع تجمعی زیرکانال های استفاده شده در هر سلول نشان می دهد. در این پروژه الگوی استفاده مجدد فرکانسی کسری را به عنوان طرحی که، ترکیبی از تخصیص توان و مکانیزم کاهش تداخل بین سلولی، به صورت وفقی است، را پیشنهاد می دهیم که نه تنها باعث محدود شدن تداخل در لبه سلول می شود، بلکه باعث بهبود کلی ظرفیت سلول در شبکه های مبتنی بر OFDMA است. در استفاده مجدد فرکانسی کسری کل پهنای باند موجود به دو قسمت تقسیم می شود. کاربران نیز بر مبنای فاصله از ایستگاه پایه به دو قسمت تقسیم می شوند. یک قسمت از پهنای باند را با عدد استفاده مجدد فرکانسی سه به کاربران لبه سلول با سطح توان بیشتر اختصاص می دهیم و قسمت دیگر طیف را با عدد استفاده مجدد فرکانسی یک و سطح توان کمتر به کاربران داخل سلول اختصاص می دهیم.
این الگو را با الگوهای استفاده مجدد فرکانسی یک، سه و طرح فرکانسی یک با تقسیم توانی و نرم با طرح 2 سناریو، یکی با نرخ ثابت 384kbs برای هر کاربر و تعداد متوسط 15 کاربرد در هر بخش، سرعت 3km/h و بافردیتا با طول بینهایت، با تابع توزیع جمعی گذردهی سلول و SINR مورد ارزیابی قرار می دهیم و در سناریوی دوم که شامل ترافیک های حقیقی است، با تعریف یک پروفایل ترافیکی که شامل هر دو کاربر VOIP و Web است، با تابع توزیع تجمعی گذردهی سلول و تابع توزیع تجمعی زیر کانال های استفاده شده در هر سلول و تغییر تعداد کاربران مورد ارزیابی قرار می دهیم.
در مقایسه با الگوهای مختلف دیده می شود که روش های استفاده مجدد فرکانسی کسری، که از عدد استفاده مجدد فرکانسی به صورت وفقی (بر مبنای SINR، عدد استفاده مجدد فرکانسی متفاوتی را به هر زیر باند اختصاص می دهد) استفاده می کند، مصالحه مناسبی را در مورد کاهش تداخل بین سلولی در لبه سلول ها و ظرفیت کل سلول ایجاد می کند.
مقدمه
در سال های اخیر، دسترسی چندگانه تقسیم فرکانسی متعامد (OFDMA) مورد توجه بسیاری قرار گرفته و برای واسط هوایی لینک های فراسو و فروسو استاندارد WIMAX، در هر دو مد ثابت (IEEE 802.16d) و متحرک (IEEE 802.16e) و نیز در لینک فروسو 3GPP-LTE استفاده شده است.
OFDMA ترکیبی از دو نوع دسترسی چندگانه تقسیم زمانی (TDMA) و تقسیم فرکانسی (FDMA) در مخابرات سلولی باند وسیع است. بنابراین سیستم OFDMA، پایانه های سیار را در زمان و فرکانس ادغام می کند. OFDMA، مبتنی بر تکنیک OFDM است و تداخل بین نمادی (ISI) را در کانال فیدینگ انتخاب فرکانسی حذف می کند.
تداخل بین سلولی یکی از مشکلات اساسی در سیستم های مبتنی بر OFDMA است، که در سال های اخیر به طور وسیعی مورد توجه قرار گرفته است.
در سیستم های استاندارد LTE و WIMAX برای کنترل تداخل بین سلولی، سه ایده اساسی زیر وجود دارد:
- تصادفی کردن تداخل بین سلولی
- حذف تداخل بین سلولی، با استفاده از آنتن های مکانی چندگانه در قسمت گیرنده
- ایجاد هماهنگی در تداخل بین سلولی
استفاده از آنتن های آرایه ای برای شکل دهی الگوی تشعشعی ایستگاه پایه نیز باعث کاهش و حذف تداخل بین سلولی در لینک فروسو (DL) می شود.
در سیستم های FDD OFDMA، تکنیک رایج در هماهنگی تداخل، استفاده از الگوهای استفاده مجدد فرکانسی بزرگتر از یک است، به طوری که همان زیر مجموعه فرکانسی در سلول همسایه استفاده نشود.
استفاده موثر از منابع در سیستم های سلولی می تواند به طور موثر، ظرفیت سیستم را افزایش دهد. با ضریب استفاده مجدد فرکانسی کوچک، پهنای باند بیشتری توسط هر سلول استفاده می شود. بنابراین در این مورد فاکتور استفاده مجدد فرکانسی رایج یک است که فاکتوری استفاده مجدد فرکانسی دلخواه در هر شبکه می باشد. اما با این فاکتور استفاده مجدد فرکانسی، تعداد زیادی از ترمینال های سیار به صورت جدی تحت تاثیر تداخل بین سلولی هستند، به خصوص کاربرانی که در مرز سلول ها قرار دارند، که همین امر باعث افت جدی و کاهش ظرفیت می شود.
روش های مرسوم برای حل کردن این مشکل، افزایش فاکتور استفاده مجدد فرکانسی است، که می تواند به طور موثر باعث حذف تداخل بین سلولی شود، اما به قیمت کاهش استفاده از منابع موجود برای هر سلول، که همین امر باعث محدود شدن انتقال داده ها و کاهش راندمان طیف می شود (مشکلات فاکتور استفاده مجدد فرکانسی سه).
تعداد صفحات: 121
چکیده 1
مقدمه 4
فصل اول: کلیات 7
-1-1 هدف 7
-2-1 پیشینه تحقیق 9
-3-1 روش کار و تحقیق 12
13 LTE فصل دوم: تحلیل لایه فیزیکی در
13 LTE -1-2 اهداف طراحی
15 LTE -2-2 مشخصات کلیدی لایه فیزیکی
15 OFDM -1-2-2 مدولاسیون
18 OFDM -1-1-2-2 اشکالات
20 (OFDMA) -2-2-2 دسترسی چندگانه تقسیم فرکانسی متعامد
21 LTE -3-2 ساختار کلی قاب
-4-2 توزیع زیرحاملها 23
-5-2 پارامترهای مدولاسیون 24
25 (DL) -6-2 مالتیپلکسینگ و نوبت بندی در لینک فروسو
-7-2 تطبیق لینک 26
ز
26 HARQ -8-2
27 (UP) -9-2 لینک فراسو
27 MAC -10-2 انتخاب ساختار
-11-2 مدولاسیون کدینگ به صورت وفقی 28
3 و الگوریتمهای پیشنهادی برای GPP-LTE فصل سوم:مدیریت منابع رادیویی در شبکههای
کنترل تداخل بین سلولی 29
-1-3 تخصیص کانال 29
-2-3 تخصیص منابع و تداخل بین سلولی 29
-3-3 استفاده مجدد فرکانسی 30
-4-3 کنترل (کاهش) تداخل بین سلولی 31
-1-4-3 تغییر توان روی زیرباندها 35
36 OFDMA -5-3 الگوریتمهای پیشنهادی برای کنترل تداخل بین سلولی در سیستمهای مبتنی بر
-1-5-3 عدد استفاده مجدد فرکانسی یک و سه 36
-2-5-3 عدد استفاده مجدد فرکانسی یک با تقسیم توانی 38
-3-5-3 عدد استفاده مجدد فرکانسی نرم 40
-4-5-3 عدد استفاده مجدد فرکانسی کسری 41
-6-3 انتخاب مدل کانال و شرایط اعمال شده برای شبیه سازی 42
-7-3 ضریب بهرهوری طیف 46
فصل چهارم: شبیه سازی و نتایج 48
-1-4 پارامترهای شبیه سازی 52
53 OPNET -1-1-4 شبیه ساز
ح
-2-1-4 تعیین پروفایلهای فیزیکی برای شبیهسازی 54
-2-4 نتایج شبیهسازی برای سناریو با تعداد ثابت کاربر و بافر داده با طول بینهایت 56
-1-2-4 عدد استفاده مجدد فرکانسی یک و سه 56
-2-2-4 عدد استفاده مجدد فرکانسی یک با تقسیم توانی 59
-3-2-4 عدد استفاده مجدد فرکانسی نرم 62
-4-2-4 عدد استفاده مجدد فرکانسی کسری 64
و VOIP -3-4 سناریوی شبیهسازی با تغییر تعداد کاربران در سلول و تعریف پروفایل ترافیکی با دو نوع کاربر
web 68
) 71