proiect_tam.docx
TRANSCRIPT
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 [email protected] 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