proiect_tam.docx

7/25/2019 proiect_tam.docx

http://slidepdf.com/reader/full/proiecttamdocx 1/5

Sistem de multi-purtătoare CDMA pentru comunica iiț

mobile celulare cu mul imi de antene adaptate căilor ț

cu două sensuri-Planul unei căi modelate-

Kohji Itoh Kenji UedaDepartamentul de Electronica Aplicată

Universitatea de tiin ă o!"oȘ ț

o!"o# $apanEmail% a&'()*+rs,tus,ac,jp

 Abstract - Propunem în cadrul acestui articol un sistem demodula ie multi-purtătoare CDMA pentru comunica iileț ț

celulare de bandă largă utilizând antene bidirec ionalețemi ător-receptor de câmp îndepărtat cu adaptareaț

caracteristicii căii de propagare. Vom presupune în continuarecă banda de frecven e a celor două sensuri de propagare esteț

comună i aceea i re ea de antene este utilizată la fiecare sta ieș ș ț ț

atât pentru emisie cât i pentru recep ie. De asemenea vomș ț

presupune că măsurarea factorului de transmisie între fiecareemi ător i fiecare dintre elementele re elei de receptoare seț ș ț

realizează fără erori. !n legătura ascendentă este utilizatcontrolul puterii de emisie al emi ătoarelor acesta fiindț

adaptat în func ie de calitatea recep iei la legăturaț ț

descendentă. "azându-ne pe modelul matematic de analiza alcăii de propagare este arătat că mul imea de purtătoare M#$ț

la recep ie folosite pentru transmiterea simbolurilorț

multiple%ate cu diviziune în cod eviden iază ob inerea uneiț ț

recep ii &a'e cu re ea de receptoare îmbunătă ită careț ț ț

operează în condi ii de bandă limitată. Acest rezultat esteț

confirmat prin intermediul simulărilor realizate folosindmodelul căilor de distribu ie &a(leig) independente atât înț

legătura ascendentă cât i în legătura descendentă fiindș

demonstrat faptul că acest sistem oferă performan e "$& iț ș

*+& superioare celor ob inute cu un sistem de recep ie M#$ț ț

cu o singură purtatoare care folose te antene de transmisieș

direc ionate.Datorită utilizării recep iei optime sistemul deț ț

adaptare al re elei de emisie trebuie doar să aloce în mod optimț

puterea între căile de transmisie astfel incât puterea totalătransmisă la receptor să fie ma%imă.!n plus datorităreciprocită ii propagării cauzate de utilizarea acelora i anteneț ș

atât la recep ie căt i la transmisie sistemul de adaptare alț ș

re elei de emisie poate să se folosească de acelea i măsurătoriț șale factorilor de transmisie inând cont de emisiaț

omnidirec ională pentru a determina ponderea optimă aț

puterilor elementelor care constituie re eaua de transmisie.!nț

concluzie algoritmul realizează optimizarea atât a legăturiiascendente cât i a legăturii descendente fără a avea nevoie săș

efectueze vreun sc)imb de date de măsurători,Cuvinte cheie-sistem mobil, multipurtătoare CDMA, recep iaț 

mul imii de purtătoare MLE, modelul căii, adaptarea mul imii deț ț 

emitoare, comunica ie radio cu două căi, sistem MIMO.ț 

I,I./DUCE.E

Am propus 0n 123 modula ie multi-purtătoare multiple4atăț

cu divi5iune 0n cod /6DM unu la unu cu demodula ie M7Eț

multi-purtătoare operată 0n DD care utili5ea5ă aceea iș

 bandă de 8recven e at9t pentru emisie c9t i pentru recep ieț ș ț

8olosind acela :rup de antene la 8iecare dintre sta ii, ;nș ț

lucrare am utili5at modelul căii de propa:are 0n c9mp0ndepărtat pentru proiectarea unui canal bidirec ional cuț

adaptare optimă 8olosindu-ne de trans8ormareacaracteristicii de propa:are timp-spa iu 0ntr-o caracteri5areț

8recven ă-spa iu,ț ț

  ;n lucrarea precedentă 1<3# numai un număr limitat de căi

 puteau 8i incorporate 0ntr-o recep ie optimă# deoarecețcaracteristica 8iecărei căi trebuie să 8ie e4trasă dinmăsurători 8olosind o metodă de optimi5are de tip =illClimbin:, Prin comparatie cu 123# este propusă o solu ieț

care permitea ca toate căile să poată 8i incorporate 0n modimplicit 0n procesul de recep ie al mul imii purtatoarelor ț ț

M7E at9ta timp c9t lăr:imea de bandă permitea acest lucru,

  7ucrarea curentă e4tinde propunerea din 123 cătrecomunica iile mobile celulare cu le:ătură ascendentă iț ș

le:ătură descendentă MC-CDMA, ;n cadrul anali5ei am presupus că reali5area tuturor măsurătorilor 8actorilor detransmisie de la 8iecare transmi ător la mul imeaț ț

elementelor de receptori este lipsită de erori, 7a le:ăturaascendentă# este utili5at controlul puterii de emisie altransmi ătoarelor mobile 0n 8unc ie de calitatea le:ăturiiț ț

descendente de la recep ie, 6actorul de transmisie alț

8iecarei căi de propa:are a 8ost simulat presupun9nd odistribu ie a 0mpră tierii de tip .a"lei:h,Caracteristicileț ș

>E.-S. ob inute pentru recep ia M7E-ului careț ț

utili5ea5ă purtătoare multiple obtinu e at9t pentru le:ăturaț

ascendentă# c9t i pentru le:ătura descendentă s-au doveditș

net superioare acelora ob inute pentru recep ia M7Eț ț

8olosind o unică purtătoare i totodată av9nd anteneleș

7/25/2019 proiect_tam.docx

http://slidepdf.com/reader/full/proiecttamdocx 2/5

receptoare orientate către transmi ător, De asemenea au 8ostț

calculate 0mbunătă irile adi ionale ob inute prin adaptareaț ț ț

 ponderilor puterilor de emisie ale elementelor ce constituie:rupul de transmi ătoare ast8el 0nc9t puterea totală primităț

de receptor să 8ie ma4imă,

  II, SISEM CE7U7A. MC-CDMA UI7I?@DAEE-MA.ICE I M/DE7 DE P./PAA.EȘ

De dra:ul e4plicită ii# presupunem că punctul de acces alț

8iecărei celule din sistemul celular serve te terminaleș

mobile, Pentru transmisie i recep ie acestea 0mpart aceea iș ț ș

 bandă de 8recven ă, At9t punctul de acces# c9t i 8iecareț ș

dintre terminalele mobile# se 8olosesc de un set de Pelemente de antenă montate pe circum8erin a unui cerc aț

cărui ra5ă corespunde ra5ei minime pentru care nu apare8enomenul de aliere,

  6iecăruia dintre cele B2<*2&<' terminale mobile se presupune 0n continuare că i se atribuie un simbol uniccare poate 8i i comple4# un tipar P pseudo-5:omotș

dintr-un cod CDMA# pe c9nd# 0n practică se poate intamplaca o multitudine de tipare de cod să 8ie atribuite,

 6i:, 2, Seturi de P elemente si modelul caii de propa:are al undeielectroma:netice

  ;n transmisiunile de la terminalul mobil 0n le:ăturaascendentă# un simbol in8orma ional este codat 8olosind unț

set de simboluri ale codului ales care determină

amplitudinile subpurtătoarelor cu 8recven eleț  f k  B!F

&G!G-2 unde este perioada de simbol e8ectivă de

e4emplu 2&  μ s,;n transmisiunile de la punctul de acces

către le:ătura descendentă# 8iecare dintre cele simboluriin8orma ionale direc ionate către terminalele mobile# suntț ț

codate 0n simboluri de coduri de acces multiplu, Sunt0nsumate vectorial# iar cele simboluri re5ultante vor determina amplitudinile celor subpurtătoare cu

8recven eleț  {f k  H, Indi8erent de ca5# aceste

subpurtătoare sunt mi4ate cu purtătoarea principală av9nd

8recven aț  f c  de < =5 i apoi transmise de la antena-ș

matrice# indi8erent de ponderarea elementelor acesteia,

  Dupa cum este indicat in 6i:, 2,# modelul simpli8icat alcăii de propa:are 1J3 presupune distribu ia uni8ormț

aleatoare <-dimensională a obstacolelor care cau5ea5ă0mpră tierea undelor electroma:netice de c9mp 0ndepărtatș

emise de la transmi ător i propa:ate# acestea ajun:9nd 0n <ț ș

sau ( salturi la receptor,7a 8iecare dintre sta ii# at9t laț

recep ie c9t i la emisie este utili5ată aceea i antenă-matriceț ș ș

cu aceea i dispunere <-dimensională av9nd o sin:urăș

 polari5are 8olosind duple4oare,

  /bstacolele cau5atoare de 0mpră tiere# se presupune 0nș

continuare# că introduc pe calea de transmisie o atenuarea.a"lei:h a transmitan ei căii independente de cale i deț ș

8recven a utili5ată din cadrul ben5ii de 8recven ă, Puterea deț ț

atenuare de-a lun:ul liniei de observa ie este presupusă a 8iț

invers propor ională cu pătratul distan ei# 0n timp ce e4cesulț ț

de 0nt9r5iere al atenuării duce la de:radarea puterii la o ratăe4ponen ială 0n raport cu e4cesul de 0nt9r5iere# răsp9ndireaț

0nt9r5ierii 8iind de e4emplu de 2  μs ,

  At9ta timp c9t se re8eră la modelul de propa:are de c9mp0ndepărtat EM # re8erindu-se la 6i:,2,# 8actorul de transmisieal le:ăturii descendente de la transmi ător la punctul deț

acces la elemente ale mul imii de receptoare la s mobileț

terminale 0n raport cu 8recven a purtătoare este dat de%ț

  In 2#  Dm

(s )

 este atenuarea comple4ă a celei de-a m-a

cai de transmisiune 0n le:ătura descendentă# iș   τ m(s)

  este

timpul de propa:are e8ectiv minus timpul de propa:are de-alun:ul liniei de observa ie# presupun9nd# 0n le:aturaț

descendentă# sincroni5area ideală la receptor,

  In <#   α mq(s)

B  θq -   φm

(s)

  este di8eren a dintreț

un:hiul radialq=¿

2 π 

 P

θ¿

al celui de-al -lea element al

antenei-matrice de recep ie i un:hiulț ș   φm(s)

  celei de-a

m-a căi incidente la centrul antenei-matrice de recep ie, aț

este ra5a cercului pe a cărui circum8erin ă sunt po5i ionateț ț

elementele antenei-matrice,Ultima apro4ima ie 8ăcută 0n <#ț

re5ultă din condi ia ce trebuie 0ndeplinită pentru prevenireaț

apari iei alieriiț   2πa≅ Pα c

2# unde

 λc  este lun:imea

de undă a purtătoarei principale,

7/25/2019 proiect_tam.docx

http://slidepdf.com/reader/full/proiecttamdocx 3/5

  ;n le:ătura ascendentă# 8actorul de transmisie este de8init0n mod similar de către 2 i < # unde indicii vor 8iș

0nlocui i de p# care repre5intă mul imea indicilor de laț ț

 punctul de acces s indică transmisia 0n le:ăturaascendentă de la s terminale mobile,

III,.ECEP IA SEMA7E7/. MC-CDMA M/DU7AEȚ

A, Legătura descendentă

  Cum a 8ost descris 0n sec iunea II# la punctul de acces#ț

simbolurile de in8orma ie 4BLț  x t : 0≤t ≤ N −1

H

adresate terminalelor mobile sunt codate de CDMA# CBLckt  H 0n simboluri,Sunt vectori adău:a i i re5ult9nd ț ș

simboluri care modelea5ă subpurtătoare 0n 8recven ele Lț

f k :0≤ k ≤ N  −1H i subpurtătoare# dupăș conversie#

sunt transmise de mul ime,Semnalul propa:at ajun:e laț

mul imea elementelor a 8iecărui receptor mobil unde estețampli8icat i convertit 0ntr-o subpurtătoare deș

amplitudini,Pentru comoditate# presupunem1

 N 

¿ckt ∨¿2=1

∑k =0

 N −1

¿   i EBLș¿ x t ∨¿2

¿ HB2pentru toate t

con inute 0n lucrare,ț

  Ale:em L   hkq H să 8ie 8actorul de transmisie din

 punctul de acces la mul imea de elemente speci8icat aț

oricărui terminal mobil in9ndu-se seama de ! subpurtătoareț

care sunt măsurate e4act la terminalul mobil,Apoi cele ! subpurtătoare de amplitudine comple4ă re8ăcute de

mul imea de elemente ale terminalelor mobileț  ykq

speci8icate sub 8orma%

# inclu59nd 5:omotul ξkq   adău:at la ampli8icare i deș

asemenea poate 8i inter8eren a din e4terior,ț

  Pentru evaluarea per8orman elor de ba5ă# presupunem căț

 peturba ia adău:ată la semnalul de recep ie# speci8icț ț

5:omotului de ampli8icare# normal# este peturbat identic iș

independent in9ndu-se seama de subpurtătoare i mul imeaț ș ț

elementelor, Simbolurile de in8orma ie M7E sunt prinț

urmare ob inute prin minimi5area 8unc iei de probabilitateț ț

e8ectivă lo:aritmică,

in9ndu-se seama deț  x # unde  y B

  ykq este !

inde4at cu vectorul de elemente

recep ionate P# CBț  ckt  este

!#t inde4at cu un i =DBș

este !#! inde4at cu matricea 8actorului de transmisie P4 APPEDI,Pe tot parcursul lucrării AN descriematricea de transpunere =ermetică sau vectorul A,

  Consider9ndG D B

  H  D C# i de8inindș  R D B

G D

¿G D

care este

nesin:ulară# provenind de la ∑q=0

 p−1

h  pentru toate !,

Este ob inut 0n consecin ă# M7E ca pentruț ț  x   este dat de

# unde

6ără 5:omot# vectorul receptor " este dat de

i ecua ia J se reduce la următoarea# unde estimatele dauș ț

valori reale

Ca un e8ect al 5:omotului aussian a componentei

comple4e O 0n ykq # din ecua ia J# componenta deț

5:omot a ^ x  este dată de

7/25/2019 proiect_tam.docx

http://slidepdf.com/reader/full/proiecttamdocx 4/5

Cumξ kq  este distribuit independent i identic# in9ndu-ș ț

se seama de ! i cu varian aș ț  σ n

2

# matricea de

convarian ă a este dată deț

# prin urmare 0n ) determină toate per8orman ele M7E,ț

>, Linia ascendentă

  7a recep ia punctului de acces# toate transmisiunileț

simbolurilor de in8orma ie modulate MC-CDMA de laț

terminalele mobile 0n celulă# trebuie să 8ie

demodulate,Consider9ndcks   ca 8iind modelul de cod

CDMA atribuit la s mobile trimi 9nd simbolul de in8orma ieț ț

 xs # i consider9ndș   hkp(s)

  ca 8iind 8actorul de

transmisie de la s terminale mobile la mul imea de pțelemente ale antenei la punctul de acces in9nd seama de ! ț

subpurtătoare,

  Pentru a evita problemele de c9mp apropiat 0n uplin!# puterea de transmisie de la 8iecare terminal mobil trebuie să8ie controlată 0n con8ormitate cu puterea de recep ie 0nț

doQnlin!# deci ca putere medie a semnalului ajunsă la punctul de acces să 8ie e:ală,Pentru a simula controlul puterii# normată la coe8icien ii de putere a 8actorului deț

transmisie λ s   care au 8ost introdu i pentru 8iecareș

terminal mobil,Sunt ast8el determina i ca o medie de putereț

sosită de la punctul de acces pentru 8iecare terminal mobil#dată de amplasarea caii# ia o valoare e:ală# notată

^ P  ,

Rarian aț   σ n2

  de 5:omot adau:ată la recep ie esteț

ajustată ca

#unde S. este raportul semnal 5:omot de la recep ie pe bitț

la punctul de acces# 8iind speci8icat ca parametru,

  Apoi amplitudinea subpurtatoarelor primite de cele pelemente ale mul imii punctului de acces in9nd seama deț ț

subpurtatoarea !# inclu59nd i 5:omotul aussianș  ξ kp

este e4primată ast8el

Prin introducerea

U ¿

G¿  B   √  λs hkp

(s)cks unde !p#s

este matricea inde4ată P # ca i vectorii de elementeș

 P  y   B   ykp   , ξ   B   ξkq i vectorul cu ș

elemente 4# re8erindu-ne la ca5ul le:ăturii descendente#ecua ia 22 poate 8i rescrisă după cum urmea5ă,ț

  Acum # urmărind discu ia similară ca i 0n ca5ul doQnlin!#ț ș

8ormularea M7E este ma4imi5ată

in9ndu-se seama deț  x , i de8inindȘ

M7E ^ x  ca pentru  x  este dat de

7/25/2019 proiect_tam.docx

http://slidepdf.com/reader/full/proiecttamdocx 5/5