Управление ресурсами радиосети в системах мобильной связи 3-го поколения тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.12.13, кандидат технических наук Вальков, Илья Николаевич

• Вальков, Илья Николаевич
• кандидат технических наук
• 2006

Оглавление диссертации кандидат технических наук Вальков, Илья Николаевич

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ СОКРАЩЕНИЙ.

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. СИСТЕМЫ МОБИЛЬНОЙ СВЯЗИ 3-ГО ПОКОЛЕНИЯ.

1.1 Современное состояние систем мобильной связи.

1.2 Общая характеристика системы UMTS.

1.3. Основные характеристики системы радио доступа UTRA FDD.

1.4. Постановка задач исследования.

Глава 2. КОНЦЕПТУАЛЬНАЯ МОДЕЛЬ УПРАВЛЕНИЯ РЕСУРСАМИ СЕТИ UMTS.

2.1 Постановка задачи.

2.2 Принципы управления ресурсами сети UMTS.

2.3 Управление мощностью передатчиков BS и UE.t.

2.4 Эстафетные передачи управления.

2.5 Измерение нагрузки радиоинтерфейса.

2.6 Управление доступом к сетевым ресурсам.

2.7 Регулирование нагрузки радиосети.

Выводы.

Глава 3. УПРАВЛЕНИЕ ДОСТУПОМ К СЕТЕВЫМ УСЛУГАМ С РАЗЛИЧНЫМИ КАЧЕСТВЕННЫМИ ХАРАКТЕРИСТИКАМИ.

3.1 Постановка задачи.

3.2 Анализ пропускной способности канала «вверх».

3.3 Анализ пропускной способности канала «вниз».

3.4 Предложения по усовершенствованию метода управления доступом на основе пропускной способности.

3.5 Алгоритм адаптивного управления доступом к сетевым услугам с различными качественными характеристиками.

Выводы.

Глава 4. РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ АДАПТИВНОГО УПРАВЛЕНИЯ МОЩ

НОСТЬЮ ПЕРЕДАТЧИКОВ UE.

4.1 Постановка задачи

4.2 Управление мощностью: ключевые аспекты, проблематика.

4.3 Эмулятор канала с релеевскими замираниями.

4.4 Модель системы управления мощностью в канале «вверх».

4.5 Адаптивное управление мощностью передатчиков UE.

Выводы.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Управление ресурсами радиосети в системах мобильной связи 3-го поколения»

Для осуществления эффективной работы в условиях современного динамично развивающегося рынка, системы мобильной связи 3-го поколения (3G) должны обеспечивать предоставление широкого спектра услуг, удовлетворяющих различным требованиям к качеству обслуживания, которое становится одним из важнейших факторов, определяющих успех оператора на рынке услуг подвижной радиосвязи. При этом эволюция требований к предоставляемым услугам предполагает эволюцию архитектуры систем управления ресурсами сетей, качеством обслуживания и переход к гибким динамическим процессам согласования характеристик каналов передачи.

Ввиду того, что в ряде нормативных документов ETSI/3GPP, содержащих зачастую лишь абстрактные положения, определены основные характеристики качества обслуживания (QoS) и критерии для проведения измерений и мониторинга, и отсутствует информация о способах их достижения, возникают определенные трудности при проектировании, настройке и эксплуатации сетей подвижной связи 3G, например, при расчете их пропускной способности, обосновании их топологической структуры, необходимых объемов оборудования, технико-экономических показателей и др.

Решение задач повышения качества управления ресурсами сетей и эффективности процесса управления возможно лишь за счет создания новых методов и алгоритмов адаптивного управления, позволяющих в условиях ограниченных системных и сетевых ресурсов, обеспечивать предоставление пользователям услуг требуемого качества при поддержании высокой пропускной способности сети, а также за счет проведения соответствующих исследований и разработки необходимой методической и нормативной базы.

Таким образом, вопросы управления ресурсами сети приобретают первостепенное значение как для производителей оборудования сетей связи, так и для операторов, что говорит о безусловной актуальности тематики данной работы, которая подкреплена реальными рыночными потребностями.

В данной работе вопросы управления ресурсами рассматриваются главным образом на примере стандарта UTRA FDD, принятого Международным Союзом Электросвязи (ITU) в рамках программы IMT2000 под названием IMT-DS. В разработке данного стандарта непосредственное участие принимал Европейский Институт Стандартизации в области Телекоммуникаций (ETSI), по классификации которого стандарт имеет название UTRA FDD и реализуется в рамках глобальной системы UMTS. При этом наиболее часто используемое (коммерческое) название технологии - WCDMA, являющееся названием системы многостанционного доступа с кодовым разделением каналов с прямым расширением спектра. Рассмотрение вопросов управления ресурсами радиосети представляется целесообразным применительно к стандарту UTRA FDD, поскольку он предполагается для использования в качестве базовой технологии радиодоступа системы UMTS, которая будет развернута в России в обозримом будущем.

Теория систем управления, находящая применение в современных системах радиосвязи, активно развивается в различных направлениях, среди которых можно выделить: адаптивное управление дискретными системами, представленное работами: JI.A. Растригина, В.М. Кунцевича, Д.П. Деревицкого, A.JI. Фрадкова и др., эффективный прием сигналов, исследованный в работах: А.И. Фалько, М.А. Мухина, С.Н. Архипова, S.H. Marikar и др., обработка дискретных сигналов, включающая разработку мощных схем модуляции, кодирования и перемежения, где необходимо отметить работы: Д.Д. Кловского, JI.M. Финка, А.Г. Зюко, К. Феера, А.Д. Витерби, а также теорию адаптивной фильтрации, где следует отметить работы: А.В. Балакришнана, В.Н. Фомина, X. Квакернаака, П.М. Гранта, К.Ф. Коуэна и др. Важные научные результаты в области адаптивного управления мощностью передатчиков терминалов пользователей, получены в работе А.Н. Никитина, где рассматриваются механизмы адаптации на параметрическом уровне. При этом, несмотря на обилие работ, актуальным остается вопрос разработки универсальных методов и алгоритмов, позволяющих повысить точность и эффективность процесса управления при сравнительно небольших затратах вычислительных ресурсов.

Публикация работ, посвященных исследованию отдельных способов повышения эффективности управления ресурсами радиосети, свидетельствует о насущной необходимости обобщающего подхода в этом направлении. Несмотря на ценность полученных частных результатов, зачастую использовать результаты исследований напрямую в рамках существующих систем затруднительно в связи с необходимостью модификации имеющихся инфраструктуры сети и протоколов обмена. Указанные обстоятельства, а также отсутствие комплексного подхода к технической реализации системы управления ресурсами радиосети указывают на актуальность рассматриваемой задачи.

Целью исследований в данной работе является повышение качества и эффективности процесса управления ресурсами радиосетей в системах мобильной связи 3G в условиях изменяющихся задач управления, а также внешних и внутренних воздействий на сети связи.

Научная задача, которая решается в работе, заключается в разработке методов и алгоритмов управления, позволяющих в условиях ограниченных системных и сетевых ресурсов, обеспечивать предоставление пользователям услуг требуемого качества при поддержании высокой пропускной способности сети. Решение поставленной научной задачи достигается посредством:

1. Разработки концептуальной модели управления ресурсами радиосети системы мобильной связи 3-го поколения;

2. Исследования пропускной способности радиосети с учетом специфики систем радиодоступа и типов предоставляемых услуг;

3. Создания методов и алгоритмов, направленных на повышение эффективности управления ресурсами радиосети;

4. Проведения экспериментальных исследований.

При решении поставленных задач использовались различные методы исследований, в числе которых: методы математической статистики, математического и имитационного моделирования, математический аппарат теории распространения радиоволн.

К основным научным положениям, которые обоснованы в диссертации и выносятся на защиту, относятся:

1. Концептуальная модель управления ресурсами радиосети системы UMTS, отражающая принципы и методологию адаптивного управления ресурсами радиосетей в составе гетерогенных и мультисервисных сетей связи 3G;

2. Алгоритм адаптивного управления доступом к сетевым услугам с различными качественными характеристиками, использующий усовершенствованный метод управления доступом на основе пропускной способности с учетом коэффициента снижения нагрузки;

3. Математическая модель системы управления мощностью в канале «вверх» и результаты экспериментальных исследований влияния различных факторов на процесс управления мощностью;

4. Метод адаптивного управления мощностью передатчика мобильной станции в канале «вверх» и результаты имитационного моделирования, отражающие эффективность адаптивного метода на примере сравнения с известными методами управления мощностью передатчиков.

Практическая значимость полученных в работе результатов заключается в создании комплекса адаптивных методов и алгоритмов, позволяющих повысить эффективность процесса управления ресурсами радиосети в системах мобильной связи 3G, и оптимизации существующих методов управления.

Рассмотренные в работе вопросы актуальны для практических приложений при проектировании новых систем управления ресурсами радиосети в составе систем 3G и модернизации действующих, а также в части выработки соответствующей нормативно-технической основы для дальнейших исследований. Выполненные исследования позволили выработать практические рекомендации по реализации метода адаптивного управления мощностью с учетом существующей инфраструктуры сети стандарта UTRA FDD и состава протоколов.

Работоспособность предложенных алгоритмов и методов подтверждена результатами компьютерного моделирования с использованием программных средств MATLAB и MathCAD.

Основные результаты работы докладывались на 57 НТК Профессорско-преподавательского состава научных сотрудников и аспирантов СПбГУТ; 58, 60 НТК Студентов аспирантов и молодых специалистов СПбГУТ; V Международном научном семинаре «Информационные сети, системы и технологии».

Материалы, отражающие основное содержание и результаты диссертационной работы опубликованы в материалах научно-технических конференций, научных семинаров и отраслевых журналах - всего в 6 работах.

Результаты работы внедрены Учебно-методическим центром при Санкт-Петербургском государственном университете телекоммуникаций им. проф. М.А. Бонч-Бруевича и используются в научных разработках пакетов учебных программ и постановке лабораторно-практических курсов, что подтверждено соответствующим актом внедрения.

Работа состоит из введения, четырех разделов, заключения, списка литературы и приложения. Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цели и задачи исследования, новизна, научная и практическая значимость работы, приведена общая структура работы.

В первой главе приведено описание технологий, связанных с эволюционным переходом к системам 3G, проанализирована ситуация с перспективами появления систем 3G на Российском рынке. Рассмотрены характеристики системы радио доступа UTRA FDD (WCDMA). Приведено описание структуры сети UMTS, основных составляющих элементов, технологии кодового разделения каналов, а также основных сетевых протоколов и каналов. Произведена постановка задач исследования.

Во второй главе методом декомпозиции процесса управления ресурсами получена концептуальная модель управления ресурсами сети UMTS. В структурированном виде приведено описание основных процедур управления ресурсами радиосети, в частности: эстафетных передач управления, управления мощностью передатчиков UE и BS, управления доступом пользователей к сетевым ресурсам и управления нагрузкой. Выделены ключевые аспекты и проблематика, связанные с управлением ресурсами радиосети.

В третьей главе рассмотрены вопросы управления доступом к сетевым услугам с различными качественными характеристиками. Приведены результаты моделирования нагрузки радиоинтерфейса UTRA FDD для каналов «вверх» и «вниз». Сформулирована и обоснована проблема «ближней - дальней зон». Представлено описание механизма усовершенствования метода управления доступом на основе пропускной способности за счет использования коэффициента снижения нагрузки резервируемой для пользователей, находящихся в режиме мягкого хэндовера. Разработан алгоритм адаптивного управления доступом пользователей к сетевым ресурсам, осуществляющий совместную динамическую адаптацию комплекса параметров управления состоянием канала (bearer) и сети.

В четвертой главе исследованы основные факторы, оказывающие влияние на флуктуации принимаемого сигнала и управление мощностью передатчиков UE и BS. Проанализирован механизм управления мощностью по замкнутому контуру, используемый в сетях 3G. Исследованы основные проблемы, связанные с управлением мощностью по замкнутому контуру в реальных условиях и ограничения, накладываемые системными параметрами на точность управления мощностью. Разработана программная модель канала с релеевскими замираниями с использованием метода Джейкса. Представлена программная модель системы управления мощностью передатчика UE по замкнутому контуру в канале «вверх» и результаты имитационного моделирования Разработан метод адаптивного управления мощностью с предсказанием состояния канала и реализована его программная модель. Приведены результаты имитационного моделирования, отражающие эффективность адаптивного метода на примере сравнения с известными методами управления мощностью передатчиков.

В заключении перечисляются основные результаты диссертационной работы и формулируются необходимые выводы.

В приложении представлен акт внедрения результатов работы.

Заключение диссертации по теме «Системы, сети и устройства телекоммуникаций», Вальков, Илья Николаевич

7. Результаты работы внедрены в инженерную практику, а также в учебный процесс.

Полученные результаты позволяют сделать вывод о том, что диссертационная работа посвящена актуальной проблеме разработки адаптивных методов и алгоритмов для использования в рамках системы управления ресурсами сетей 3G. Работа содержит научно обоснованные технические решения как в части подготовки и проведения экспериментальных исследований процессов управления ресурсами, так и в части разработки моделей в целом.

181

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Системный подход к управлению ресурсами в сетях мобильной связи 3-го поколения (3G) позволяет повысить качество и эффективность процесса управления в условиях изменяющихся задач управления, а также внешних и внутренних воздействий на сети связи.

Специфика систем CDMA предполагает использование единой полосы частот во всех сотах, что обуславливает наличие энергетической зависимости между смежными сотами и необходимость динамического адаптивного управления ресурсами радиосети для поддержания требуемой пропускной способности и устойчивости работы сети. Подсистемы управления мощностью передатчиков UE и BS и управления доступом пользователей к ограниченным сетевым ресурсам играют ключевую роль в обеспечении энергетического баланса радиосети, в связи с чем им уделяется повышенное внимание в рамках работы. ■ф Анализ существующих методов управления ресурсами сетей 3G и, в частности, ресурсами радиосети, показал, что в настоящий момент испытывается недостаток в алгоритмах и методах управления, которые позволяли бы использовать их в составе всех стандартизованных платформ 3G. При этом перспективным является применение интеллектуальных алгоритмов управления доступом пользователей к ресурсам сети и управления мощностью передатчиков UE.

В работе обозначены основные проблемы, возникающие при управлении ресурсами радиосети системы подвижной связи 3G и условия, накладываемые спецификой сетей CDMA на функционирование подсистем управления. Обоснована актуальность применения современных методов интеллектуального моделирования для изучения систем управления с целью создания новых адаптивных алгоритмов. Выполнен системный анализ отечественных и зарубежных работ, посвященных управлению ресурсами радиосетей.

Выделены основные проблемы управления ресурсами радиосетей: повышение эффективности работы существующих механизмов управления в условиях непрерывно расширяющегося спектра предоставляемых услуг и создание новых адаптивных алгоритмов, нацеленных на увеличение пропускной способности сети при подержании требуемых уровней QoS.

Указанные проблемы успешно решены в диссертационной работе.

В рамках решения первой проблемы:

- разработана концептуальная модель адаптивного управления ресурсами сети UMTS, полученные на основе формального обобщения системы принципов, определяющих общую методологию адаптивного управления гетерогенными и мультисервисными сетями связи 3G, путем декомпозиции процесса управления на отдельные составляющие. Обобщено и структурировано описание основных составляющих RRM. Данные вопросы не были прежде широко представлены в известной отечественной литературе и являются востребованными по причине предполагаемого развертывания сетей UMTS в России в обозримом будущем;

- разработана математическая модель для экспериментального исследова-# ния пропускной способности в каналах «вверх» и «вниз» при предоставлении различных типов услуг. Произведено имитационное моделирование в среде MathCAD с целью исследования влияния числа обслуживаемых UE, при различных значениях коэффициента ортогональности, определяющего характеристики канала распространения, на требуемый уровень мощности на выходе передатчика BS для определенного типа услуг. Также были получены зависимости минимально-допустимого уровня сигнала на входе приемника BS от числа обслуживаемых UE при требуемом отношении сигнал/помеха и уровне нагрузки канала «вверх». Полученные результаты позволили обосновать проблему «ближней - дальней зон», проанализировать зависимость пропускной способности радиосети от условий распространения радиоволн, уровня помех, типов к предоставляемых услуг, требующих различные сетевые ресурсы, и прочих факторов. Также были созданы предпосылки для разработки адаптивных механизмов управления доступом и мощностью, необходимых для предотвращения дестабилизации энергетического баланса системы в случае перегрузки отдельных фрагментов сети;

- предложен механизм усовершенствования метода управления доступом на основе пропускной способности за счет использования коэффициента снижения нагрузки, резервируемой для пользователей, находящихся в режиме мягкого хэндовера. В ходе моделирования показано, что данный механизм позволяет повысить точность оценивания нагрузки, при осуществлении процедур по приему запроса на предоставление услуг от пользователей, и повысить пропускную способность сети при использовании в составе системы управления доступом на основе пропускной способности;

- исследован механизм управления мощностью по замкнутому контуру, используемый в сетях 3G, основные проблемы, связанные с управлением мощностью в реальных условиях, а также факторы, оказывающие влияние на флуктуации принимаемого сигнала и управление мощностью, требующие их учета при моделировании. Определены основные ограничения, накладываемые системными параметрами на точность управления мощностью, среди которых: точность оценивания отношения сигнал/помеха, скорость управления мощностью, шаг управления, задержка в цепи обратной связи, ошибки при передаче команд управления, влияние глубоких замираний и др.;

- разработана программная модель канала с релеевскими замираниями с использованием метода Джейкса, позволяющая представить канал с замираниями в виде сложного гауссовского процесса, в котором полный принимаемый сигнал является совокупностью большого числа принятых лучей (сдвинутых во времени копий сигнала), необходимая для оценки эффективности алгоритмов управления мощностью при моделировании;

- в среде MATLAB разработана программная модель системы управления мощностью передатчика UE по замкнутому контуру в канале «вверх», при поfc мощи которой, на примере стандарта UTRA FDD проанализировано влияние скорости перемещения и шага управления мощностью на отношение сигнал/помеха (SIR) при приеме сигнала, путем представления процесса управления мощностью в виде SIR, изменяющегося на входе приемника BS, и уровня мощности на выходе передатчика UE. Произведен анализ характера изменения вероятности ошибки на бит передаваемого сигнала на входе приемника BS, при различных скоростях перемещения UE и величинах шага управления мощностью. Произведен анализ влияния скорости перемещения UE на работу алгоритма управления мощностью и наглядно показано увеличение уровня ошибок при приеме с увеличением скорости перемещения UE при постоянном шаге управления мощностью. Произведен анализ влияния задержки в цепи обратной связи, являющейся неизбежным фактором, оказывающим негативное влияние на управление мощностью по замкнутому контуру. Определены оптимальные значения шага управления мощностью для рассмотренных скоростей перемещения UE. Полученные в ходе моделирования зависимости позволили определить направления развития и оптимизации существующих механизмов управления мощностью, среди которых: использование механизмов оценки допле-ровского сдвига в целях повышения эффективности алгоритмов управления мощностью с фиксированным шагом и использование алгоритмов с предсказанием состояния канала, позволяющих снизить задержку при передаче команд управления и повысить скорость реакции системы при быстрых замираниях. Также произведено обоснование целесообразности использования алгоритма управления мощностью с фиксированным шагом, согласующееся с результатами других работ.

Для решения второй проблемы:

- разработан новый комплексный алгоритм управления доступом пользователей к сетевым ресурсам, осуществляющий совместную динамическую адаптацию комплекса параметров управления состоянием канала (bearer) и сети. Данный алгоритм основан на оценке состояния уровня сигнала принимаемого BS и передаваемого UE и анализе влияния нового соединения на установленные ранее. Применение описанного ранее нового метода уточнения оцениваемой нагрузки, резервируемой для пользователей, находящихся в режиме мягкого хэндовера, дало возможность увеличить гибкость алгоритма и адаптируемость к различным условиям. В результате становится возможным решение комплексной задачи распределения сетевых ресурсов, что было невозможно ранее при использовании отдельных существующих подходов;

- разработан метод адаптивного управления мощностью с предсказанием состояния канала, позволяющий снизить задержку в цепи ОС и повысить точность и эффективность управления мощностью по замкнутому контуру, и реализована его программная модель с использованием разработанных ранее модели радиоканала и модели системы управления мощностью. Для оценки эффективности предложенного метода произведено сравнение адаптивного метода с методами управления с фиксированным, переменным и идеальным шагом при помощи имитационного моделирования в среде MATLAB. Результаты моделирования показали высокую эффективность метода при рассмотренных скоростях перемещения UE. Приведены предложения по практической реализации адаптивного алгоритма в рамках существующей инфраструктуры сети UTRA FDD, а также предложения по дальнейшему развитию данного направления. Перспективным направлением дальнейших исследований в рамках создания адаптивных алгоритмов с предсказанием является разработка комбинированных алгоритмов с адаптацией шага управления в соответствии со скоростью передачи и/или скоростью перемещения UE.

Т.о. полученные автором результаты позволяют существенно повысить эффективность управления доступом пользователей к сетевым ресурсам и управления мощностью по замкнутому контуру, а также представляют базу для дальнейшего моделирования и изучения работы систем управления ресурсами радиосетей CDMA. Полученные выводы о том, что увеличение эффективности алгоритмов управления мощностью с фиксированным шагом возможно за счет использования механизмов оценивания доплеровского сдвига для адаптации

I' шага и целесообразности использования алгоритмов с предсказанием состояния канала для снижения задержки в цепи ОС при передаче команд управления мощностью согласуется с данными других исследователей. Практическая ценность работы определяется созданием новых методик и алгоритмов, а также программных моделей на основе разработанных методов и алгоритмов.

Решена актуальная задача повышения эффективности работы системы управления ресурсами радиосети. Проанализированы существующие методы управления и выявлены их недостатки. Использование предложенных решений для системы управления ресурсами позволяет существенно улучшить качество ее функционирования в условиях ограниченных сетевых ресурсов и возрастающих требований к качеству предоставляемых услуг, а также определяет направления дальнейшего конструктивного совершенствования.

В ходе исследования использовались методы математической статистики, математического и имитационного моделирования, математический аппарат теории распространения радиоволн. Экспериментальные исследования проведены с использованием пакета статистического и имитационного моделирования MATLAB 6.5 и программных средств MathCAD 2000.

В работе получены следующие научные и практические результаты:

1. Разработана концептуальная модель адаптивного управления ресурсами сетей UMTS. Обобщено и структурировано описание основных составляющих управления ресурсами радиосети, выделены ключевые аспекты и проблематика. Данные вопросы не были прежде широко представлены в известной отечественной литературе и являются востребованными по причине предполагаемого развертывания сетей UMTS в России в обозримом будущем;

2. Разработана математическая модель для экспериментального исследования пропускной способности каналов «вверх» и «вниз» при предоставлении различных типов услуг. При помощи программной реализации данной модели получены важные результаты, которые могут быть учтены при разработке систем RRM, а также при планировании и оптимизации сетевых параметров, исходя из конкретных условий работы сети и требований оператора, а также позволяют обосновать проблему «ближней - дальней зон» и необходимость управления ресурсами радиосети. Известные модели для получения аналогичных результатов требуют больше вычислительных затрат;

3. Предложен новый метод усовершенствования управления доступом на основе пропускной способности за счет использования коэффициента снижения нагрузки, резервируемой для пользователей, находящихся в режиме мягкого хэндовера. В ходе имитационного моделирования подтверждено, что данный метод позволяет повысить точность оценивания нагрузки, при осуществлении процедур по приему запроса на предоставление услуг от пользователей и повысить пропускную способность сети при использовании в составе системы управления доступом;

4. Разработан новый комплексный алгоритм управления доступом пользователей к сетевым услугам с различными качественными характеристиками, с учетом всех выдвинутых к его функциональности требований, осуществляющий совместную динамическую адаптацию комплекса параметров управления состоянием канала (bearer) и сети. Для данного алгоритма представлен математический аппарат процесса оценивания уровня мощности на входе приемника BS, влияния на установленные соединения, и уровня мощности на выходе передатчика UE. Применение предложенного нового метода уточнения оцени

Ш ваемой нагрузки, резервируемой для пользователей, находящихся в режиме мягкого хэндовера, дало возможность увеличить гибкость алгоритма и адаптируемость к различным условиям. В результате становится возможным решение комплексной задачи распределения сетевых ресурсов, что было невозможно ранее при использовании отдельных существующих подходов;

5. Разработана программная модель системы управления мощностью передатчика UE по замкнутому контуру в канале «вверх», при помощи которой, на примере стандарта UTRA FDD, получены важные результаты о влиянии скорости перемещения, шага управления мощностью и задержки в цепи ОС на работу системы управления мощностью. Результаты экспериментальных исследований позволили определить оптимальные значения шага управления мощноt стью для рассмотренных скоростей перемещения UE, а также направления развития и оптимизации существующих механизмов управления мощностью. В дополнение произведены обоснования целесообразности использования алгоритма управления мощностью с фиксированным шагом, и адаптивного алгоритма с предсказанием состояния канала, позволяющего снизить влияние задержки в цепи ОС, согласующиеся с результатами других работ. Разработанная модель для стандарта UTRA FDD не имеет известных аналогов;

6. Разработан метод адаптивного управления мощностью с предсказанием состояния канала, позволяющий снизить задержку в цепи ОС и повысить точность и эффективность управления мощностью по замкнутому контуру, и реализована его программная модель. Для оценки эффективности предложенного метода произведено сравнение адаптивного метода с методами управления с фиксированным, переменным и идеальным шагом при помощи имитационного моделирования в среде MATLAB. Результаты моделирования показали высокую эффективность нового метода при рассмотренных скоростях перемещения UE. Приведены предложения по практической реализации адаптивного метода в рамках существующей инфраструктуры сети UTRA FDD, а также предложения по дальнейшему развитию данного направления. Перспективным направлением дальнейших исследований в рамках создания адаптивных алгоритмов с

4 предсказанием является разработка комбинированных алгоритмов с адаптацией шага управления в соответствии со скоростью передачи и/или скоростью перемещения UE. В известных работах сделаны попытки вычисления коэффициентов предсказания состояния канала «вверх» при помощи автокорреляционной функции канала «вниз» за счет использования вычислительных средств UE, что нежелательно. Разработанный метод, обладает существенными преимуществами по сравнению с данным методом, поскольку не требует использования функциональных возможностей UE.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Вальков, Илья Николаевич, 2006 год

1. Невдяев J1.M. Сравнительные характеристики схем кодирования для GPRS, EDGE и IS-136 HS // Мобильные телекоммуникации MCI/RE, № 1, 2000. -52 е.;

2. Ратынский М.В. Основы сотовой связи / Под ред. Д.Б. Зимина. М.: Радио и связь, 2000.-211 е.;

3. Афанасьев В.В., Горностаев Ю.М. Эволюция мобильных сетей. .- М: МЦНТИ, 2000. 140 е.;

4. Николаев В.П. Мобильные системы 3-го поколения // Специальная техника, № 1,2001.-48 е.;

5. Развитие мобильной связи в мире. Отчет МСЭ. Мобильные телекоммуникации, MCI/RE, № 1, 2000. 54 е.;

6. Кий Н.А. 3G как зеркало эволюции технологий, бизнеса, общества // Ин-формКурьерСвязь, №1, 2003. 49 е.;

7. Гуркин В.Ф., Николаев И.В. Развитие подвижной связи в России. М.: Радио и связь, 2000. - 156 е.;

8. Громаков Ю.А. Стандарты и системы подвижной радиосвязи. М.: Эко-Трендз, 2000.-230 е.;

9. Андрианов В.Н., Соколов В.В. Средства мобильной связи. СПб: BHV, 1998. -165 е.;

10. Кузнецов М.А. Рыжков А.Е. Современные технологии и стандарты подвижной связи. СПб.: Линк, 2006. - 126 е.;

11. Характеристики стандарта UTRA FDD, материалы ресурса: http://www.UMTSWorld.com;12. 3GPP. Technical Specification Group RAN. Radio Resource Management Strategies. TR 25.922, V 4.2.0. France, 2002.;

12. Holma H., Toskala A. WCDMA for UMTS. N.Y.: John Wiley & Sons Ltd., 2000. pp. 45-60;

13. Shapira J. Microcell Engineering in CDMA Cellular Networks // IEEE Transactions on Vehicular Technology: proc. 1994. Vol. 4, pp. 817-825.;

14. Вальков И.Н., Бабков В.Ю. Управление доступом пользователей в сетях мобильной связи 3-го поколения с учетом эстафетных передач // Труды учебных заведений связи / СПбГУТ. СПб, 2006. № 174. С. 72-81.;

15. Heiska К. Narrowband and WCDMA System Operation in Adjacent Frequency Bands, Radio Network Planning and Optimization for UMTS, John Wiley & Sons, 2002. pp. 232-258.;20