Utjecaj šuma interferencije na izbor kodova za prijenos u mobilnim sustavima s proširenim spektrom

doctoral thesis

• Title (english): Noise interference impact on channelization Codes selection in spread spectrum mobile systems
• Author: Winton Afrić
• Mentor: Branka Zovko-Cihlar (mentor)
• Committee member: Borivoj Modlic (predsjednik povjerenstva)
• Committee member: Branka Zovko-Cihlar (član povjerenstva)
• Committee member: Slavko Šarić (član povjerenstva)
• Committee member: Davor Butković (član povjerenstva)
• Committee member: Robert Nađ (član povjerenstva)
• Granter: University of Zagreb; Faculty of Electrical Engineering and Computing; (Department of Communication and Space Technologies); Zagreb
• Defense date and country: 2003, Croatia
• Scientific / art field, discipline and subdiscipline: TECHNICAL SCIENCES; Electrical Engineering; Radio Communications
• Universal decimal classification (UDC): 621.3 - Electrical engineering

Abstract

Kod multimedijskog prijenosa javlja se potreba za prijenosom usluga koje za svoje ostvarenje zahtijevaju povećanu brzinu. Ove usluge možemo prenijeti preko mobilnog komunikacijskog sustava na dva načina. Prvi način je jednokodni prijenos. On se uspostavlja smanjenjem stupnja kodnog raspršenja. Drugi način je višekodni prijenos. On se uspostavlja na način da se ukupni slijed bita povećane brzine rastavi u više paralelnih sljedova osnovne brzine. Svaki slijed osnovne brzine prenosi se zasebnim kodom bez smanjenja stupnja kodnog raspršenja. Najvažniji kriterij, koji uzimam kao odlučujući u izboru načina rada je; Maksimalno mogući broj aktivnih korisnika u ćeliji sustava bez degradacije kvalitete najzahtjevnije usluge. Broj aktivnih korisnika mobilnog komunikacijskog sustava DS-CDMA ograničen je interferencijskim uvjetima koji vladaju u njemu. Zbog toga su temeljno istraženi interferencijski uvjeti. Razmatranje interferencijskih uvjeta kod višećelijskog mobilnog komunikacijskog sustava, za različite načine organizacije rada unutar ćelije te za uzlazni i silazni smjer prijenosa, sproveden je matematskim statističkim pristupom. Uz pretpostavku jednolike gustoće aktivnih mobilnih korisnika na površini ćelije sproveden je izračun interferencijskih utjecaja. Rezultati koji su ovim pristupom dobiveni za uzlazni smjer prijenosa uspoređeni su sa rezultatima drugih autora. Rezultati drugih autora dobiveni su uz iste polazne pretpostavke drugačijim matematskim pristupom. Poredba je pokazala potpuno poklapanje u fizikalnoj zakonitosti i veliku podudarnost u numerički iskazanim vrijednostima. Statistička metoda omogućila je da se interferencijski čimbenici odrede u uzlaznom i silaznom smjeru prijenosa. U izračunu interferencijskih uvjeta definiran je interferencijski korekcijski faktor za uzlazni i silazni smjer prijenosa. Interferencijski korekcijski faktor definiran je drugačije nego što to rade drugi autori. Drugi autori interferencijski korekcijski faktor definiraju kao odnos primljene interferencijske snage iz okruženja naspram interferencijske snage generirane u promatranoj ćeliji. U ovoj disertaciji interferencijski korekcijski faktor definiran je kao odnos primljene interferencijske snage iz okruženja naspram ukupne primljene snage iz promatrane ćelije. Navedena razlika u definiciji sprovedena je iz više razloga. Prvi razlog je što je ovako definirani odnos snaga omogućio njegovu bolju primjenu u jednadžbama za određivanje odnosa signal/šum interferencije na ulazu u prijamnik. Drugi razlog je što je ovako definirani interferencijski korekcijski faktor omogućio izravni izračun faktora smanjenja broja mogućih aktivnih korisnika na površini ćelije sustava. Faktor smanjenja predstavlja smanjenje broja mogućih aktivnih korisnika na površini ćelije sustava. Ovo smanje opisuje relativni pad broja korisnika koji nastupa kada izolirani sustav, uklopimo u višećelijsku strukturu. Faktor smanjenja direktno je povezan sa interferencijskim korekcijskim faktorom. Faktor smanjenja u fizikalnom smislu predstavlja odnos snage koja bi se našla na ulazu u prijemnik kada je sustav izoliran naspram snage koja bi se našla na ulazu u prijemnik kada se promatrana ćelija uklopi u višećelijski sustav.
Izračun interferencijskih veličina za uzlazni i silazni smjer prijenosa, statističkom metodom omogućio je potpuni uvid u interferencijske uvjete na višećelijskom mobilnom komunikacijskom sustavu.
Proračun interferencijskih veličina sproveden je za različite organizacije rada u ćeliji što je omogućilo izračun broja maksimalno mogućih aktivnih mobilnih korisnika na površini ćelije. Postavljene su matematske jednadžbe koje opisuju broj mogućih aktivnih korisnika ili kodova na površini ćelije ako se koristi jednokodni rad i ako se koristi višekodni rad bez umanjenja ili s djelomičnim umanjenjem stupnja kodnog raspršenja. Navedene matematske jednadžbe broja mogućih aktivnih korisnika ili kodova postavljene su za ćelije sa neusmjerenim, sektorskim i pametnim antenama. Sve se krivulje koje opisuju broj preostalih korisnika za jednokodni i višekodni rad sijeku u jednoj točki. Tu točku nazivamo točkom sjecišta. Određeno je o kojim parametrima signala i sustava ovisi točka sjecišta. Na osnovu sprovedene analize definirana je opća zakonitost rada višećelijskog DSCDMA sustava. Ova zakonitost iskazuje da li signal definiranih osobina može biti prenijet preko mobilnog komunikacijskog sustava. Na samom kraju disertacije navedeni su čimbenici koji utječu na izbor načina rada i definirani su odnosi među njima.

Abstract (english)

In multimedia transmission there are some services that require higher transmission rate. These services can be transmitted via communication channel in two different ways. The first way is single code with transmission. It is established with code spread degree reduction. The second way is multi code transmission. It is established in the mode that total bit sequence of increased speed is split up into parallel sequences of basic speed. Every sequence of basic speed is transmitted with individual code without code spread degree reduction. The most important criteria when choosing operating mode is maximal possible number of active users in the system cell without quality degradation of the most demanding service. The number of active mobile communication system users DSCDMA is limited by interference conditions within a system. Thus, interference conditions have been investigated detailed. Interference condition consideration of multi cell mobile communication system for different operating modes within a cell for uplink and down link transmission direction has been carried out by mathematical statistical approach. With the assumption of the uniform active mobile user density on the cell surface a calculation of interference conditions has been performed. Achieved results obtained by using this approach for the uplink transmission have been compared to results obtained by some other authors. The other author results have been obtained using different mathematical approach with the same starting assumptions. Comparison has showed complete close up in the physical legitimacy and great coincidence in numerically showed values. Statistical method has enabled determination of interference factors in the uplink and downlink transmission direction. For the purpose of calculation of interference conditions, interference calculation correction factor for the uplink and downlink transmission direction has been defined. Definition of interference correction factor is different comparing to some other authors definitions. Other authors define interference correction factor as the ratio of received interference power against generated interference power in the observed cell. In this dissertation the interference correction factor has been defined as the ratio of received surrounding interference power against received power from the observed cell. Stated difference in definition has been done because of several reasons. The first reason is that this definition of strength has enabled its better application in equations for calculation of signal noise ratio on the receiver entrance. The second reason is that such definition of interference correction factor has enabled direct calculation of reduction factor of number of possible active user on the cell system surface. The reduction factor presents reduction of possible number of active users on the cell system surface. This reduction can be described as relative drop of number of users which happens when isolated system is fitted into multi cell structure. The reduction factor in the physical sense represents the power ratio which would be on the receiver entrance when system is isolated against the power which should be on the receiver entrance when the observed cell is fitted into multi cell system. Calculation of interference conditions for the uplink and downlink transmission direction by using statistical method has enabled complete understanding of interference conditions on multi cell mobile communication system. Calculation of interference values has been performed for different cell working modes what has enabled calculation of maximal possible number of active mobile users on the cell surface. Mathematical equations, those describe possible active mobile user number or codes on the cell surface if a single mode or multi mode without reduction or partly dispersion code reduction, have been set up. Those mathematical equations of possible active user number or codes are set up for cells with no-directivity, sector or intelligent antennas. All curves that describe number of remaining users for single code or multi code working mode have intersection into one point. This point is called intersection point. It has been determined on which signal and system parameters depends intersection point. Based on performed analysis a general low of multi cell DS-CDMA system has been defined. This low shows if the signal of certain characteristic can be transmitted using mobile communication channel. The end of dissertation explains factors that affects on choosing of working method and defines relations between them.

• Keywords: Višećelijski; interferencija; jednokodni; višekodni; kapacitet; odnos signal/šum
• Keywords (english): Multi cell; interference; single code; multi code; capacity; signal/noise ratio
• Language: croatian
• URN:NBN: urn:nbn:hr:168:303918
• Study programme: Title: Doctoral study programme "Electrical Engineering and Computing"; Study programme type: university; Study level: postgraduate; Academic / professional title: doktor/doktorica znanosti, po-dručje tehničkih znanosti (doktor/doktorica znanosti, po-dručje tehničkih znanosti)
• Type of resource: Text
• Extent: IV, 206 str. ; 30 cm
• File origin: Born digital
• Access conditions: Closed access
• Created on: 2019-09-09 13:02:00