مدیریت منابع دارویی در سیستم های مخابرات سیار سلولی مبتنی بر CDMA

توضیحات

مدیریت منابع دارویی در سیستم های مخابرات سیار سلولی مبتنی بر CDMAفرمت فایل:PDF تعداد صفحه:177 چکیده : مدیریت منابع رادیویی جزو مهمترین موضوعات مورد بررسی در سیستم های مخابرات سلولی، خصوصا در مخابرات سیار سلولی نسل سوم مبتنی بر CDMA می باشد. از ملاحظات مهم در مدیریت منابع رادیویی می توان به کنترل توان، Handoff و تخصیص کد اشاره نمود. ما در این پایان نامه ضمن بررسی کنترل توان و Handoff در منابع رادیویی مبتنی بر CDMA عمدتا به مقوله کدهای متعامد و کاربرد آنها در مخابرات سیار پرداخته ایم. برخلاف تکنیک های FDMA و TDMA تداخل در سیستم CDMA، وابسته به همبستگی متقابل کدهای گسترنده می باشد. بنابراین استفاده از کدهای گسترنده متعامد با حداقل همبستگی متقابل، تداخل مشترکین مجاز را کاهش و از طرفی باعث افزایش ظرفیت می گردد. از اینرو در این پایان نامه ضمن بررسی کدهای گسترنده مورد استفاده در سیستم های CDMA، این کدها را با یکدیگر مقایسه نموده و به این نتیجه رسیده ایم که مدولاسیون کدهای باینری از نوع B-PSK، ساده و طراحی و ساخت دستگاه های مربوط به آنها نسبت به حالت غیرباینری آسان تر است، اما در عوض کارایی کدهای غیر باینری با پیچیدگی بیشتر تقریبا 3dB بهتر از کدهای باینری می باشد. از میان کدهای باینری پریودیک با پریود N=2n-1، مجموعه کدهای گولد در حالت n فرد از لحاظ ماکزیمم همبستگی متقابل همراه با تعداد دنباله ها در یک دسته، در بین دیگر کدهای باینری طراحی شده بهترین مقدار را دارند. به همین منظور در بخش شبیه سازی، کدهای گولد و کازامی را تولید کرده و ضمن تعیین واریانس این کدها آنها را از نقطه نظر ماکزیمم همبستگی متقابل و خود بستگی با یکدیگر مقایسه کرده و ملاحظه شد که کد گولد تداخل کمتری را در سیستم ایجاد می کند. در بخش انتهایی یک محیط سلولی را با 100 کاربر شبیه سازی نمودیم که در آن موقعیت هر کاربر نسبت به BS دارای توزیع تصادفی، زمان های درخواست مکالمه برای هر کاربر دارای توزیع تصادفی پواسن و مدت زمان مکالمات مربوط به هر کاربر مبتنی بر توزیع نمایی منفی می باشد. سپس ضمن تخصیص کد مناسب (غیر تکراری) به هر کاربر، میزان تداخل ناشی از سایر کاربران در دو حالت با کنترل توان و بدون کنترل توام در ترافیک های مختلف را بررسی و شبیه سازی نموده که نتیجه حاصل نشان می دهد که با افزایش ترافیک، تداخل افزایش پیدا کرده به طوری که میزان تداخل در حالت بدون کنترل توان نسبت به حالت با کنترل توان بیشتر مشهود است. در شبیه سازیها علاوه بر تاثیر ترافیک، تغییرات میزات تداخل با تغییر m (طول کدها) بررسی گردید. مشاهده گردید که با افزایش طول کد، علیرغم افزایش تعداد کدها و بالطبع ظرفیت سرویس دهی، مقدار تداخل افزایش و I / C کاهش پیدا می کند. فصل اول طیف فرکانسی رادیویی همواره به عنوان یک منبع حیاتی باارزش برای مخابرات رادیویی مورد توجه بوده داشته و استفاده بهینه از آن به یکی از موضوعات اساسی در مخابرات رادیویی بدل گشته است. در هر سطح از تکنولوژی تنها بخش محدودی از این طیف فرکانس قابل استفاده است. اگرچه پیشرفت های تکنولوژی بازه قابل استفاده از این طیف را هر روز گسترش می دهد اما خواص انتشاری امواج رادیویی موجب شده است تا برای هر کاربرد برخی از باندهای فرکانس مناسب تر و بنابراین ارزشمندتر از سایر باندها باشند. با رشد روزافزون سیستم های مخابراتی و فراگیر شدن سرویس های جدید نظیر مخابرات انفرادی و مخابرات سیار سلولی، تقاضا برای طیف فرکانس رادیویی به شدت افزایش یافته است. با این وجود مدیریت استفاده بهینه از طیف فرکانس به علت حضور تکنولوژی های مختلف و سرویس های متفاوت، بسیار دشوار است. در گذشته این عمل با اختصاص دادن طیف فرکانس به هر سرویس انجام می گرفت، مثلا باندهای مختلف فرکانسی برای کاربردهای سخن پراکنی، رادیو آماتوری، مخابرات ماهواره ای، مخابرات سیار و غیره اختصاص داده می شد که هنوز این روش ادامه دارد. اما روش دیگری برای حل این مشکل مطرح شده است که متکی به ویژگی های دسترسی چندگانه تقسیم کد می باشد که باند فرکانسی را بدون تداخل قابل ملاحظه ای به اشتراک می گذارد. این روش تکنیک طیف گسترده نامیده می شود. 1-1- تاریخچه ایده های اولیه تکنیک طیف گسترده به سال 1935 میلادی باز می گردد که دو مهندس آلمانی از شرکت Telefunken به نام های پل کوتووسکی و کورت دانل برای ثبت روشی اقدام کردند که سیگنال صحبت را از طریق ادغام با یک سیگنال نویز مانند که توسط یک مولد چرخشی ایجاد می شد، پنهان می ساخت. گیرنده نیز مولد چرخشی دیگری بود که با فرستنده هماهنگ بوده و از آن برای بازسازی سیگنال صحبت استفاده می شد. در خلال جنگ جهانی دوم، استفاده از امواج رادیویی برای هدایت موشک ها و اژدرها فزونی یافت ولی مشکل اصلی از آنجا ناشی می شد که این امواج به سادگی توسط دشمن قابل شناسایی بود و با ایجاد تداخل عمدی کارایی خود را از دست می داد. این مسئله موجب شد که در ماه اوت 1942 هدی لامار و جرج آنتیل روشی را به ثبت رساندند که آن را «سیستم مخابرات سری» نامیدند. در این سیستم، فرکانس حامل بین فرستنده و گیرنده بر طبق یک الگوی تصادفی ولی از پیش تعیین شده تغییر می کرد و بنابراین امکان شناسایی و ایجاد تداخل را از دشمن می گرفت. در هرحال همزمانی بین فرستنده و گیرنده مشکلات بسیاری ایجاد می کرد که موجب شد تا از این روش در طول جنگ استفاده نگردد. پس از آن، در دهه پنجاه همراه با پیشرفت های الکترونیک، گروه سیستم های الکترونیکی سیلوانیا براساس ایده سیستم مخابرات سری آزمایش هایی را به انجام رساند که از نتایج آن در بحران موشکی کوبا در سال 1962 استفاده گردید. تنها در اوایل دهه 60 بود که نام «طیف گسترده» وارد ادبیات سیستم های مخابراتی گردید ولی همچنان آزمایش ها و فعالیت های تحقیقاتی در این زمینه محرمانه و برای کاربردهای نظامی بود و تنها چند مرکز تحقیقاتی و دانشگاهی در آن زمینه فعالیت داشتند که مهمترین تحقیقات در دانشگاه MIT و آزمایشگاه لینکلن وابسته به آن تحت عنوان پروژه (Nomac) به انجام رسید. در اواسط دهه 80، ارتش آمریکا تکنولوژی طیف گسترده را غیرنظامی اعلام کرد و این موجب شد تا استفاده از طیف گسترده در کاربردهای تجاری و مدنی نیز جای خود را باز کند. در مدتی کمتر از 20 سال رشد این تکنولوژی چنان گسترده شد که هم اکنون استفاده از طیف گسترده برای نسل سوم مخابرات سیار سلولی مورد توافق همگان قرار گرفته است. و...