Forward link power allocation in multiservice DS-CDMA wireless systems

• Autorzy: Krenz R.

Warianty tytułu

PL

Przydział mocy na łączu "w dół" w systemach komórkowych ze zwielokrotnieniem kodowym DS-CDMA

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Systemy komórkowe trzeciej generacji (3G), takie jak UMTS czy Cdma 2000, wykorzystują metodę wielodostępu ze zwielokrotnieniem kodowym (CDMA). Uzyskuje się dzięki temu większą niż w przypadku zwielokrotnienia TDMA/FDMA pojemność systemu, a także poprzez stosowanie transmisji szerokopasmowej z bezpośrednim rozpraszaniem widma (DS) lepszą odporność na zaniki selektywne i zakłócenia wąskopasmowe. W przypadku łącza "w dół" o pojemności decyduje w znacznym stopniu optymalny przydział mocy stacji bazowej do poszczególnych kanałów, którymi realizowana jest transmisja do stacji ruchomych. Znaczenie tego zagadnienia jest często niedoceniane, dlatego w niniejszym artykule podjęto próbę opracowania i weryfikacji algorytmów przydziału mocy w stacji bazowej dla transmisji głosu oraz danych, zarówno z komutacją łączy, jak i z komutacją pakietów. Po krótkim wprowadzeniu w Rozdziale 2 przedstawiono model analizowanego systemu komórkowego. Rozdział 3 zawiera matematyczna analizę zagadnienia przydziału mocy w stacji bazowej. W rozdziałach 4 i 5 przedstawiono natomiast opracowane przez autora algorytmy przydziału mocy, odpowiednio dla transmisji danych z komutacją łączy (CSDx) oraz z komutacją pakietów (BDx). Wyniki badań symulacyjnych, które wykorzystano do weryfikacji zaproponowanych algorytmów, zostały przedstawione w rozdziale 6. Pierwszą grupę (CSD1/BD1) stanowią najprostsze algorytmy, w których w przypadku braku zasobów nadchodzące połączenie głosowe lub danych jest odrzucane (blokada). Wskaźnikiem oceny jakości (QoS) jest tu prawdopodobieństwo wystąpienia blokady. W drugiej grupie algorytmów dla usługi transmisji danych wprowadzono możliwość oczekiwania (kolejkowanie) na zasoby stacji bazowej w przypadku ich braku w momencie pojawienia się żądania połączenia. Jeżeli zasoby nie zostaną przydzielone połączeniu przez określony czas, zostaje ono odrzucone (blokada). Oprócz prawdopodobieństwa wystąpienia blokady jakość usług jest w tym przypadku oceniana również na podstawie średniego oraz maksymalnego czasu oczekiwania. W trzeciej grupie uzupełniono powyższe algorytmy o możliwość zmniejszenia szybkości transmisji danych (w stosunku do żądanej) po przekroczeniu określonego czasu oczekiwania (CSD3/BD3). Dodatkowym wskaźnikiem jakości jest więc prawdopodobieństwo degradacji połączenia. Aby zmniejszyć wpływ połączeń danych na połączenia głosowe w kolejnej grupie algorytmów (CSD4/BD4) wydzielono część zasobów wyłącznie na potrzeby połączeń głosowych. Ich wielkość jest na bieżąco regulowana (kosztem zasobów dla połączeń danych), tak, aby nie przekroczyć określonego prawdopodobieństwa blokady dla połączeń głosowych. W ostatniej grupie algorytmów (CSD5/BD5) do poprzedniego rozwiązania dodano możliwość degradacji (obniżenia szybkości transmisji) połączeń danych, podobnie, jak w grupie 3. Zaproponowane algorytmy zostały zweryfikowane z wykorzystaniem symulacji komputerowej. Konfigurację oraz parametry modelowanego systemu przedstawiono odpowiednio w rozdziałach 2 i 6. Badania te wykazały, że zastosowanie prostych algorytmów (np. CSD1/BD1) prowadzi do przekroczenia założonego prawdopodobieństwa blokady już przy niewielkich natężeniach ruchu oferownego, w szczególności dla transmisji danych o większych szybkościach (Rys. 5/Rys. 11). Szczegółowa analiza uzyskanych wyników pozwala na stwierdzenie, że w przypadku transmisji danych z komutacją łączy najlepszym (z punktu widzenia weryfikowanych wskaźników jakości) spośród zaproponowanych jest algorytm CSD5 (Rys. 6-Rys. 9, Tabela 1), natomiast dla pakietowej transmisji danych algorytm BD3 (Rys. 11-Rys. 13, Tabela 2).

EN

A resonable forward link power allocation in multiservice DS-CDMA wireless systems is an important issue due to wide range of bandwidth required from different users.This paper considers several power allocation algorithms, which take into account various. Quality of Service indicators e.g. the maximum probability of blocking and the maximum waiting time. Algorithm for both circuit-switched and packet data transmission mixed with voice traffic are considered. The SIR requirements and base station power constraints are analysed and the results of computer simulation of the proposed algorithm are presented.

Słowa kluczowe

PL

CDMA; łącze w dół; przydział zasobów; komutacja łączy; komutacja pakietów

EN

CDMA; forward link; resorce allocation; circuit-switched; packet-switched

• Wydawca: Wydawnictwo Naukowe PWN SA
• Czasopismo: Kwartalnik Elektroniki i Telekomunikacji
• Rocznik: 2006
• Tom: Vol. 52, z. 2
• Strony: 211--228
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz., wykr.

Twórcy

autor

Krenz R.

• Poznań University of Technology, Piotrowo 3A, 60-965 Poznań, Poland,

Bibliografia

• 1. W. Lee: "Overview of cellular CDMA", IEEE Trans. Veh. Technol., vol. 40, pp. 291-302, May 1991.
• 2. TIA/EIA/IS-95A, "Mobile Station - Base Station Compatibility Standard for Dual-Mode Wideband Spread Spectrum Cellular System", Telecommunications Industry Association, Arlington, VA, May 1995.
• 3. C. Smith, D. Collins: "3G Wireless Networks", McGraw-Hill, 2002.
• 4. B. Walke, P. Seidenberg, M.P. Allhoff: "UMTS - The Fundamentals", Wiley, 2003.
• 5. K.B. Letaief, J. C-I. Chuang, R.D. Murch: "Multicode high-speed transmission for wireless personal Communications", in Proc. IEEE Globecom'95, pp. 1835-1839, Nov. 1995, Singapore.
• 6. H. Zhang, D. Rutkowski: "Orthogonal sequence division modulation - a novel method for future broadband radio services", in Proc. IEEE VTC95, pp. 810-814, July 1995, Chicago.
• 7. A. Sampath, P.S. Kumar, J.M. Holtzrnan: "Power control and resource management for a multimedia CDMA wireless system", in Proc. PIMRC '95, pp. 21-25, Sept. 1995, Toronto.
• 8. N.B. Mandayam, J. Holtzman, S. Barberis: "Erlang capacityfor an integrated voice/data DS-CDMA wireless system with variable bit rate sources", ibid., pp. 1078-1082.
• 9. A. Sampath, N.B. Mandayam, J.M. Holtzman: "Analysis of an access control mechanism for data traffic in an integrated voice/data wireless CDMA system", in Proc. VTC 96, pp. 1448-1452, May 1996, Atlanta.
• 10. W.C.Y. Lee: Mobile Communications Engineering, 2nd ed. McGraw-Hill, New York, 1998.
• 11. T.S. Rappaport, L.B. Milstein: "Effects of radio propagation path loss on DS-CDMA cellular freauency reuse efficiency for the reverse channel", IEEE Trans, on Veh. Technol., vol. 41, pp. 231-241, Aug. 1992.
• 12. Gudmundson: "Correlation model for shadow fading in mobile radio systems", Electronics Letters, vol. 27, pp. 2145-2146, Nov. 1991.