Seminaariesitelmä. Channel Model Integration into a Direct Sequence CDMA Radio Network Simulator

Transkriptio

1 S Tietoverkkotekniikan diplomityöseminaari Seminaariesitelmä Channel Model Integration into a Direct Sequence CDMA Radio Network Simulator Teemu Karhima

2 Koostuu kahdesta eri kokonaisuudesta: 1.Kaupallisen RPS - Radiowave Propagation Simulator ohjelmiston integroimisesta NetSim:iin 2.NetSim:in kehittäminen RPS antamien uusien mahdollisuksien myötä -> mm. älykkäät antennit

3 RPS RPS on saksalaisen Radioplan GmbH yhtiön kehittämä simulaatio- ohjelma, joka mallintaa radioaaltojen etenemistä kaupunki-ympäristössä sekä sisätiloissa RPS perustuu säteenseurantamenetelmään, jossa etsitään kaikki mahdolliset reitit joita radioaalto pääsee etenemään lähettimestä vastaanottimeen. Säde etenee lähettimestä vastaanottimeen radioaaltojen etenemismekanismein: heijastumalla, diffraktoitumalla sekä läpäisemällä, monia eri reittejä pitkin -> monitie-eteneminen Lähettimen ja vastaanottimen välille syntynyttä radiokanavaa kuvataan impulssivasteella, joka koostuu näistä eri reittejä pitkin kulkeneista säteistä. Impulssivasteesta saadaan kaikki tarvittava tieto radiokanavasta

4

5

6 NetSim NetSim on DS-CDMA radioverkkosimulaattori Kehitetty alunperin Tietoliikennelaboratoriossa 1995, mutta sen kehitystyö jatkuu edelleen Sisältää ihmisten käyttäytymistä mallintavat ohjelmalohkot (puhelujen syntyminen, puhelujen kesto, käyttäjien nopeudet yms.) Sisältää myös kaikki tärkeimmät verkon kontroloimat toiminnot (pääsynhallinta, tehonsäätö, laadun tarkkailu yms.) Simuloinneilla voidaan tarkastella käyttäjien lukumäärää, lähetys- ja vastaanottotehoja, SIR-arvoja, puhelujen katkeamisien syitä yms.

7 Integroinnin toteutus Radiowave Propagation Simulator Raised Cosine Filter RAKE Receiver NetSim Propagation Model

8 Älykkäät antennit Älykkäillä antenneilla saavutetaan monia etuja radiojärjestelmissä: kapasiteetin ja laadun paraneminen, lähetystehojen pieneneminen ja suuritehoisten häirilähteiden estäminen yms. Toteutus menetelmä kaupallisissa CDMA-verkoissa vielä epäselvä Keilanvaihtojärjestelmä (Switched beam system) + helppo ja halpa toteutus, sopii hyvin myös CDMA järjestelmään Adaptiivinen antennijärjestelmä (Adaptive antenna system) + parempi suoja häiriöiltä, monia eri algoritmejä Toteutus tukiasemaan

9 Keilanvaihtojärjestelmä haluttu signaali häiritsevä signaali

10 Antenniryhmä Tasoaalto E 1 E 2 E 3 d = x cos φ sin θ E N φ x u 2 ( t) u ( t 3 ) u N (t) w N w 3 z(t) Vastaanotin w 2 w 1 Elementtien yhdistäminen

11 Keilanvaihtojärjestelmän toteutus

12 Simulointiympäristö

13 Tuloksia Toteutetun antennijärjestelmän vertailu ympärisäteilevään antenniin Kapasiteetin kasvaminen yli 220 % Kapasiteetti riippuvainen käyttäjien sijaintien jakautumisesta tukiaseman läheisyydessä Peittoalueen laajeneminen, tarkka määrittäminen erittäin vaikeaa kaupunkiympäristössä monitie-etenemisestä johtuen Mobiilien lähetystehojen pieneneminen hieman yli 10 db:ä, aiheuttaa vähemmän häiriötä tukiasemaan ja muille käyttäjille sekä mahdollistaa akun kestämisen pidempään

14 Johtopäätöksiä Älykkäillä antenneilla voidaan saavuttaa huomattavaa parannusta matkaviestintä järjestelmiin Keilanvaihtojärjestelmä on varsin yksinkertainen toteuttaa, mutta silläkin voidaan parantaa kapasiteettia suunnattomasti Tulevaisuudessa toteutukset luultavimmin adaptiivisia antennijärjestelmiä, jolloin edut ovat vielä suuremmat Älykkäiden antennien toteutus vaati huomattavan suuren määrän muistia sekä laskentakapasiteettia työasemalta, laitteiston resurssit on huomioitava toteutuksessa huolellisesti