Доклад на тему




Скачать 42.24 Kb.
PDF просмотр
НазваниеДоклад на тему
Дата конвертации04.10.2012
Размер42.24 Kb.
ТипДоклад


Узбекское Агентство связи и информатизации
ГУП «Unicon.Uz»
Республиканская конференция
«Технологии радиосвязи: применение, особенности, 
перспективы»
Доклад на тему:
Применение интеллектуальных
антенных технологий в сетях WiMAX  
ТУИТ
к.т.н., ст.преп. Абдукадыров А.Х.
магистр Бабаматов А.

Unicon.Uz, Ташкент-2011г.



Суть проблемы
Применение в системе WiMAX  технологии адаптивного
формирования
диаграммы
направленности

от
англ. 
Beamforming (как элемента AAS)  обеспечивает увеличение
дальности

связи,  снижение
уровня
интерференции
и
увеличение пропускной способности системы. Это приводит
к

значительному
расширению
зоны
обслуживания
в
условиях построения сети по принципу макросот. 
С
другой
стороны,  технология
MIMO  обеспечивает
увеличение пропускной способности в микро – пико – и даже
фемтоструктурах,  хорошим примером которых является
внутриофисная система. 

Совместное использование технологий AAS  и MIMO  в
качестве
дополняющих
друг
друга
позволит
получить
значительные преимущества по качеству связи и скорости
передачи данных. 

Unicon.Uz, Ташкент-2011г.



Применение технологии адаптивного
формирования диаграммы направленности
При использовании технологии адаптивного формирования диаграммы
направленности (далее AAS),  электромагнитное поле антенны БС в дальней
зоне

формируется
в
виде
узконаправленного
главного
лепестка, 
ориентированного в сторону абонентского устройства (АУ),  с возможностью
изменения направленных свойств при изменении положения АУ. 

На практике, при наличии большого количества абонентов в зоне одной соты
осуществляется формирование многолепестковой диаграммы направленности
(лепестки направляются на каждого абонента или на группу абонентов).

Для
формирования
многолучевой
диаграммы
направленности
(ДН), 
отдельные приемопередатчики в составе БС передают и принимают сигнал
через многоэлементную антенную решетку,  причем каждый элемент такой
решетки в отдельный момент времени имеет определенный фазовый сдвиг
относительно остальных. 

В
направлении
источников
помех
в
ДН
формируются
нулевые
составляющие, что позволяет практически полностью подавить интерференцию
с нежелательных направлений.  Эта концепция работает в обоих направлениях: 
нисходящей и восходящей. 

Сигналы,  принимаемые от АУ,  могут использоваться для определения их
местоположения и затем для формирования ДН в нисходящем канале.
Unicon.Uz, Ташкент-2011г.



Преимущества технологии AAS
Технология
реализуется,  в
основном,  на
БС
и
не
требует
значительного изменения оборудования конечного пользователя. 
В
соответствии
с
этим,  было
принято
решение,  что
всё
сертифицированное
для
WiMAX 
абонентское
оборудование
обязательно должно поддерживать технологию AAS.  Для БС такая
возможность является дополнительной, но не обязательной.

Преимущества
использования
технологии
AAS  заключаются
в
следующем:
1. Поскольку энергия различных передатчиков и чувствительность
различных приемников концентрируются в более узком луче,  то зона
действия БС расширяется.  

На след.  диаграмме иллюстрируется влияние формирования ДН на
количество требуемых БС.  Видно,  что для обеспечения одинаковой
зоны покрытия при использовании БС с одиночной антенной с
применением MIMO  требуется в 2,13  раза больше БС,  чем при
использовании AAS.  А при использовании только пространственного
разнесения приемников разница составляет 1,39 раза.

По сравнению с обычной системой,  использующей разнесение
приемников
или
только
MIMO, 
технология
AAS 
обеспечивает
уменьшение требуемого количества БС, как минимум, на 40%.
Unicon.Uz, Ташкент-2011г.




Зависимость количества БС от
использования AAS
Unicon.Uz, Ташкент-2011г.



Преимущества технологии AAS
2.  Поскольку энергия сигнала направляется только к
индивидуальным
абонентам
(группе
абонентов), 
то
уменьшается
количество
энергии, 
принимаемое
или
направляемое к другим абонентам в соседних секторах данной
сети,  благодаря чему значительно улучшается сигнально-
помеховая обстановка.  Данная концепция также работает в
обоих направлениях линий связи.

Радиосети WiMAX  являются сетями связи с секторной
архитектурой,  т.е.  в аналогичных зонах действия соседних БС
используются одни и те же частоты. Для сетей WiMAX наиболее
часто применяется схема повторного использования частот
1:3,  что означает,  что при использовании трехсекторных
конфигураций БС,  в секторах всех соседних БС повторно
используются одни и те же частоты.

Unicon.Uz, Ташкент-2011г.




Секторная архитектура сети WiMAX
Unicon.Uz, Ташкент-2011г.



Преимущества технологии AAS
В связи с тем, что радиоволны распространяются далеко за
пределы условных границ сектора,  они создают помехи для
передачи соседних БС.  Это является особенно критичным в
случаях,  когда антенны БС располагаются выше уровня крыш
зданий или при наличии открытых пространств между БС и АУ. 
Межканальная

интерференция
в
таких
случаях
оказывает
сильное влияние. 
Для противостояния этому система WiMAX  обеспечивает
адаптивное изменение методов модуляции и схем кодирования
– AMC (от англ. Adaptive Modulation and Coding
). 
Без применения адаптивной антенны высокоскоростные
схемы АМС могут быть реализованы в непосредственной
близости АУ к БС или в идеальных условиях сигнально–
помеховой обстановки. 

Увеличение мощности передатчика БС в таких случаях не
помогает,  а скорее может помешать,  так как повышает уровень
интерференции в соседних секторах.

Unicon.Uz, Ташкент-2011г.




Процент покрываемой территории при применении
технологий AAS и MIMO при различных типах
модуляции и схемах кодирования
Unicon.Uz, Ташкент-2011г.



Преимущества технологии AAS
3. 
Также
расчеты
производились
при
различных
скоростях
перемещения
абонентов
с
использованием
типичных
моделей
многолучевых каналов. 
В результате было установлено,  что для абонентов с низкой
мобильностью рабочие характеристики связи не изменяются. 
При высоких скоростях перемещения АУ выигрыш от AAS  немного
уменьшается, но даже при этом рабочие характеристики системы намного
лучше, чем в системах без использования адаптивных антенн.

4.  Ещё одно преимущество применения AAS  заключается в том,  что
при комбинировании технологии с алгоритмами подавления помех
коэффициент

повторного
использования
частот
может
достигать
значения 1.  Это позволяет дополнительно увеличить спектральную
эффективность системы,  а также реализовать сеть WiMAX  даже при
ограниченности частотного ресурса. 

Также
было
установлено,  что
использование
в
составе
БС
адаптивной антенной системы,  приводит к увеличению пропускной
способности примерно на 40%,  а спектральная эффективность для
каждого канала при этом достигает 2,1 бит/с/Гц/сектор. 

Unicon.Uz, Ташкент-2011г.



Применение технологии MIMO
Система
независимой
обработки
переотраженных
декоррелированных
сигналов
на
основе
множественного
приема/множественной
передачи
(MIMO) 
является
перспективной
технологией,  обеспечивающей увеличение скорости передачи данных и
пропускной способности сот в широкополосных беспроводных сетях. 

В условиях плотных городских застроек,  где радиоволны на пути
между БС и АУ многократно переотражаются и преображаются,  схема
MIMO дает ощутимый выигрыш.  Для максимизации этого эффекта, 
необходимо обеспечить высокую степень декорреляции (независимости) 
множественных одновременно передаваемых потоков.  Это может быть
достигнуто

либо
пространственным
разнесением
антенн, 
либо
использованием разных типов поляризации антенн. 
Очевидно,  что для реализации MIMO  в составе абонентского
оборудования необходимо наличие двух (или нескольких)  приемо-
передающих трактов.  Декодирование MIMO  является непростой задачей, 
связанной

со
значительным
увеличением
сложности
абонентского
оборудования.  Поэтому
поддержка
в
абонентском
оборудовании
технологии
MIMO 
является
опциональной
(т.е. 
дополнительной) 
функцией. 
Unicon.Uz, Ташкент-2011г.



Преимущества технологии MIMO
1.
Увеличение надежности связи.  При сравнении устройств с
применением MIMO и без него,  наблюдается существенное
улучшение работы нисходящих линий связи,  проявляющееся в
виде более стабильной и более надежной передачи данных в
условиях сильного рассеивания радиоволн. 
2.
Увеличение пропускной способности каналов.  Благодаря
возможности использования схем модуляции более высокого
уровня или одновременной передачи нескольких независимых
потоков,  системы с MIMO,  по сравнению со схемами с одной
антенной обеспечивают увеличение пропускной способности на
нисходящих
линиях
связи
приблизительно
на
30%  по
отношению
к
макросотам
и
на
100%  по
отношению
к
микросотам.  Спектральная эффективность для каждого канала
может
составлять
от
1,7  бит/с/Гц/сектор
в
среднем
и
теоретически до
2,8 бит/с/Гц/сектор в
некоторых
случаях
(пикосоты).
Unicon.Uz, Ташкент-2011г.



Преимущества технологии
В
качестве
преимущества
технологии
MIMO  отметим
относительную
стабильность
рабочих
характеристик
радиосигнала по сравнению с системами с использованием
традиционного антенного оборудования. 

При использовании MIMO  при скоростях перемещения
абонента
от
3км/ч
до
120км/ч
никакого
существенного
ухудшения характеристик связи не наблюдается. 
Однако серьёзным минусом систем с MIMO может являться
потеря в качественных характеристиках в случае отсутствия
переотражений.  Например,  такое

возможно
на
открытых
пространствах с неплотной застройкой и в случаях,  когда
антенна БС располагается достаточно высоко (т.е.  выше
уровня крыш зданий). 

В
таких
случаях
решением
проблемы
может
стать
механизм AAS.
Unicon.Uz, Ташкент-2011г.




Сравнение технологий AAS и MIMO
Зона обслуживания БС
Cравнение технологий AAS  и MIMO по дальности зоны обслуживания с
применением двух приемопередающих антенн для MIMO и 4 передатчиков
c 4 антенными элементами для AAS дают следующие результаты: 

*) В таблице под CPE подразумевается абонентское устройство.
Результаты таблицы справедливы для конкретного энергетического
потенциала канала связи при использовании максимальных ресурсов
восходящей и нисходящей линий связи. 
Технология AAS  обеспечивает увеличение коэффициента усиления на
5дБ по сравнению с MIMO, что соответствует теоретическому выигрышу в
дальности зоны обслуживания до 100%. 

Unicon.Uz, Ташкент-2011г.




Пропускная способность сети
По этому показателю технология AAS также дает более высокие
результаты, чем MIMO. Для типовой сети показатели спектральной
эффективности в каждом секторе,  при схеме 1/3,  оказались
следующими:

*)  Теоретически,  в некоторых случаях использования пикосот возможно
достижение даже более высоких рабочих характеристик.
Unicon.Uz, Ташкент-2011г.



Сравнение технологий AAS и MIMO
Использование
технологии
AAS
может
обеспечивать
увеличение качества связи в зоне обслуживания сети на 90% 
(DL/UP). 

Cокращение количества БС - от 40% до 80%. 
Использование технологии AAS считается наилучшим методом
построения
полномасштабной
сети, 
у
которой
рабочие
характеристики
стабильны
во
всех
условиях
(городских
и
пригородных,  при наличии и отсутствии прямой видимости)  и
которая требует минимального количества БС. 

Возможности
уменьшения
уровня
интерференции
при
формировании ДН,  применение средств подавления помех – это
естественный путь развития технологии AAS,  направленный на
достижение ещё большей спектральной эффективности. 

Важно, 
что
рабочие
характеристики
системы
при
формировании ДН не зависят от типа абонентского оборудования, 
поскольку

в
нем
не
требуется
дополнительной
обработки
сигналов. 
Unicon.Uz, Ташкент-2011г.



Сравнение технологий AAS и MIMO
Технология MIMO  обеспечивает более высокую пропускную
способность
в
микросотовых
структурах
(связь
внутри
помещений или условия плотной застройки)
Это достигается за счет дополнительного усложнения CPE. 
В условиях прямой видимости между БС и АУ схема с MIMO
работает значительно хуже, чем обычная. 
Эти недостатки можно устранить за счет объединения двух
технологий, и это позволит получить оптимальное решение для
любых условий развертывания сети. 

Применение технологии AAS  целесообразно уже на этапе
первоначального развертывания сети WiMAX. 
Добавление MIMO  должно осуществляться тогда,  когда
потребуется высокая абонентская ёмкость сети с поддержкой
микро-

и
пикосот
и
появится
доступное
абонентское
оборудование. 



Возможности объединения технологий
AAS и MIMO
На практике уже существуют разработки по объединению
технологий AAS  и MIMO  с целью получения дополнительных
преимуществ. Но при этом возникают определенные сложности, в
частности, в плане требований по расположению антенн. 

В случае применения технологии AAS  антенны должны
располагаться достаточно близко друг к другу,  а для реализации
MIMO элементы антенны должны быть декоррелированы, то есть
должны располагаться на удалении друг от друга или иметь
разную поляризацию.

В связи с этим были предложены варианты совмещения
технологий в двух плоскостях: 

Применение MIMO в системе с AAS так, что элементы антенны
располагаются друг к другу ближе оптимального расстояния. 

Применение
пары
двухэлементных
антенных
панелей
с
достаточно
малым
расстоянием
между
элементами
каждой
панели, но значительным разносом между панелями. 
Unicon.Uz, Ташкент-2011г.



Объединение технологий AAS и MIMO
Первый
вариант
дает
выигрыш
в
энергетическом
потенциале канала связи,  сравнимый с характеристиками
системы с AAS, и рост коэффициента усиления антенны за счет
разнесенного приема MIMO. Для его реализации переоснащение
БС

может
быть
выполнено
достаточно
легко
за
счет
использования стандартных 4-элементных антенных панелей, 
которые

не
потребуется
заменять
и
в
дальнейшем. 
Объединение
технологий
«AAS+MIMO»
может
быть
осуществлено простой загрузкой программного обеспечения на
БС. 

Во втором варианте достигаются даже лучшие рабочие
характеристики.  В зависимости от конкретных условий,  кроме
выигрыша,  получаемого за счет AAS,  можно ожидать роста
пропускной способности канала до 30%.  Такая схема также
может

быть
реализована
достаточно
просто
уже
при
имеющейся аппаратной базе. 
Unicon.Uz, Ташкент-2011г.



Сложности развертывания сетей
WiMAX.
Соответствие требованиям, предъявлвемым к сетям 4G, накладывает
на систему WiMAX необходимость поддержки динамических алгоритмов
обработки сеансов связи,  способных адаптировать способы обработки
сигнала к условиям радиоэфира. 

При
условиях,  когда
имеются
уверенный
сигнал
и
высокий
показатель
коэффициента
«сигнал-шум»,  можно
выбрать
режим
с
высокой скоростью передачи,  и при этом сигнал может быть легко и
корректно декодирован приемником. 

Напротив,  когда условия радиосреды плохие,  система выбирает
более стойкий способ обработки сигнала (т.е. меньше битов на OFDM-
символ,  но с большей мощностью сигнала в расчете на один бит),  и за
счет этого обеспечивается более корректное декодирование сигнала. 

В связи с этим развертывание сетей WiMAX имеет определенную
сложность,  поскольку необходимо учитывать не только уровень сигнала
и коэффициент CINR,  но также определить механизмы динамического
распределения канального ресурса для АУ. 

Многие системы связи имеют 2  - 3  профиля сеанса связи,  тогда как
системы WiMAX могут иметь до 7 профилей одновременно.
Unicon.Uz, Ташкент-2011г.



Спасибо за внимание!



Использованная литература
WiMAX IEEE 802.16e. Клаус Даниэль (Klaus Daniel), директор центра
компетенции беспроводных систем связи компании Alcatel-Lucent в странах
СНГ, 2007г. 
Контакты:
Алишер Абдукадыров
alimot@imax.uz




Похожие:

Доклад на тему iconДоклад состоит из двух частей. Часть первая посвящена выяснению соотношения между 
Начиная   свой   доклад   на   тему   «Православный   взгляд   на   современный   экуменизм», 
Доклад на тему iconДоклад на тему «Формирование культурного движения христиан в условиях нарастающего секуляризма»
Иоанно-Богословского Макаровского монастыря г. Саранска, секретарь Саранского епархиального управления, председатель отдела по благотворительности...
Доклад на тему iconДоклад на тему Об итогах рассмотрения обращений граждан и о ходе
Правительства Астраханской области. Начальником управления по работе с обращениями граждан администрации Губернатора Астраханской...
Доклад на тему iconДоклад на расширенной коллегии Росводресурсов 24 марта 2010 г
Уважаемая Марина Валерьевна и участники коллегии, я бы хотела поприветствовать Вас от имени руководителя Кириллова В. В. и представить...
Доклад на тему iconДоклад на тему: «Музыка как средство самореализации личности», научный руководитель Гончарова Светлана Владимировна
На XII студенческой научной конференции «Научный поиск студентов – образованию и социальной работе» Филоненко Анатолием, обучающимся...
Доклад на тему icon  Доклад на тему: «зож начинается в  семье» 

Доклад на тему iconДоклад на тему: 
Луки колеблется от 1-2 км в межень до 13-15 км в половодье. Максимальные глубины 
Доклад на тему iconДоклад на тему : 
«Профориентация и социализация  обучающихся  средствами  музыкального искусства»
Доклад на тему iconДоклад на тему: 
Современная  методика  обучения  иностранным  языкам  провозгласила  в  качестве 
Доклад на тему iconДоклад на тему: 
«Работа педагога-психолога по  профилактике профессионального  выгорания педагогов доу» 
Разместите кнопку на своём сайте:
TopReferat


База данных защищена авторским правом ©topreferat.znate.ru 2012
обратиться к администрации
ТопРеферат
Главная страница