Оптимізація радіоінтерфейсів та планування широкосмугових систем мобільного зв’язку

Abstract

The thesis is devoted to the study and simulating of code sequences properties and modulation methods in radio interfaces of broadband mobile communication systems, their structural and parametric optimization and improvement of existing methods of planning, given the coverage and quality issues in radiocompatibility sharing of radio resources. In this work the strategies of planning and development of modern mobile communication systems are analyzed. Investigation of specificity and properties of orthogonal code sequences used into radio interfaces of broadband mobile communication system UMTS was carried out. An analytical model based on the formulas for selection of orthogonal code sequences by analysis of their autho-, mutual correlation and noise properties were proposed. A multicriterion optimization of structures and parameters of the broadband mobile communication systems was carried out, a graphical results obtained allow to draw conclusions about the possibility of radio interfaces and system structure improving through the use of new types of orthogonal code sequences and the method of structural and parametric mutual optimization of broadband radio communication networks with regard to types of channel code sequences sets, location, number of base stations and power transmitters. The application for the implementation of broadband CDMA systems radio interfaces a sets of combinations with selected code sequences such as Gold and Walsh with the best correlated and noise properties can increase the signal-noise ratio in radiochannel up to 7dBp mutually reduce transmitter power up to 2%, decrease the distance between transmitters, increase their number up to 8%, which allows to increase the density of coverage or speed for one subscriber. The method of spatial optimization of radio systems by their radio frequency compatibility with help of graphical-analytical simulating the spatial location and parameters of data transfer centers working in the same spectral range was developed.Диссертация посвящена исследованию и моделированию свойств ортогональных кодовых последовательностей, исследованиям особенностей их выбора при формировании рабочих ансамблей, а также исследованию методов модуляции в радиоинтерфейсах широкополосных систем мобильной связи, их структурно-параметрической оптимизации и усовершенствованию существующих методик планирования, учитывая вопросы качества покрытия и радиосовместимости в условиях совместного использования радиочастотных ресурсов. В работе исследованы стратегии планирования и развития современных систем мобильной связи. Выполнены исследования специфики и моделирование свойств кодовых последовательностей, используемых для организации широкополосных радиоинтерфейсов систем мобильной связи UMTS. Предложены соотношения для формирования ансамблей кодовых последовательностей на основе анализа их авто-, взаимно- корреляционных и шумовых свойств. На основе предложенной модели проведена многокритериальная оптимизация структур и параметров широкополосных систем мобильной связи, получены графические результаты, позволяющие сделать выводы о возможности совершенствования радиоинтерфейсов и системной структуры путем использования новых видов кодовых последовательностей и метода структурно-параметрической взаимной оптимизации широкополосных радиосетей связи с учетом вида использованных ансамблей канальных кодовых последовательностей, размещения, количества базовых станций и мощностей передатчиков. Выявлено, что применение для реализации широкополосных радиоинтерфейсов CDMA систем ансамблей из выбранных множеств кодовых последовательностей типа Голда и Уолша с лучшими корреляционными и шумовыми свойствами позволяет увеличить отношение сигнал-шум в радиоканале на 7дБм, взаимно снизить мощность передатчиков на 2%, уменьшить расстояние между передатчиками, увеличить их количество в радиосистеме на 8%, что позволяет повысить плотность покрытия или скорость передачи для одного абонента. Предложен механизм усовершенствования метода управления доступом на основе оценки и перераспределения пропускной способности мобильной ячейки за счет использования коэффициента снижения нагрузки, зарезервированной для пользователей, находящихся в режиме мягкого хендовера путем реконфигурации антенной системы, изменения ее диаграммы направленности и мощности пилот-сигнала. Показано, что предложенное решение позволяет повысить качество работы системы управления доступом, в результате чего возможно увеличение пропускной способности для каждой из ячеек 3G сети в среднем на 10-12% при 35 и более активных пользователях. Разработан метод пространственной оптимизации радиосистем по радиочастотной совместимости с использованием графоаналитического моделирования пространственного расположения и параметров центров передачи данных, работающих в совместных частотных диапазонах.Дисертаційну роботу присвячено дослідженню властивостей ортогональних кодових послідовностей, особливостей їх вибору при формуванні робочих ансамблів, а також дослідженню методів модуляції у радіоінтерфейсах широкосмугових систем мобільного зв’язку, їх структурно-параметричній оптимізації та вдосконаленню існуючих методів планування, із урахуванням питання якості покриття та радіосумісності в умовах спільного використання радіочастотних ресурсів. У роботі досліджено стратегії планування та розвитку сучасних систем мобільного зв’язку. Проведено дослідження та моделювання властивостей кодових послідовностей, що використовуються для організації широкосмугових радіоінтерфейсів систем мобільного зв’язку UMTS. Запропоновано співвідношення для формування ансамблів кодових послідовностей на основі аналізу їх авто-, взаємо кореляційних функцій і шумових властивостей. На основі запропонованої моделі проведено багатокритерійну оптимізацію структур та параметрів широкосмугових систем мобільного зв’язку, отримано графічні результати, що дозволяють вдосконалити радіоінтерфейси та системну структуру шляхом використання нових видів кодових послідовностей та методу структурно-параметричної взаємної оптимізації широкосмугових радіомереж зв’язку із врахуванням виду використаних ансамблів канальних кодових послідовностей, розміщення, кількості базових станцій та потужностей передавачів, а також налаштувань спрямованості антенних систем.