Προσαρμοστικές Τεχνικές Ανάθεσης Καναλιών σε Συστήματα OFDMA

Abstract

Το WiMAX είναι μια μητροπολιτική περιοχή (ΜΑΝ), ασύρματης τεχνολογίας δικτύωσης, που παρέχει υψηλής ποιότητας ευρυζωνικές υπηρεσίες σε κινητούς χρήστες.

Η χρήση ασύρματων δικτύων επόμενης γενιάς, που υπόσχεται παροχή ποιοτικών υπηρεσιών, αναμένεται να προκαλέσει μεγάλη αύξηση στην κίνηση του δικτύου. Για μέγιστη χρήση του διαθέσιμου φάσματος, κάθε κυψέλη μπορεί να λειτουργεί σε όλο το διαθέσιμο εύρος ζώνης. Ωστόσο, κάτι τέτοιο οδηγεί σε ανεπιθύμητες παρεμβολές για τους ακραίους χρήστες της κυψέλης κι ελαττώνει τη κάλυψη. Η κλασματική επαναχρησιμοποίηση συχνότητας (Fraction Frequence Reuse ή FFR) είναι μια υποσχόμενη προσέγγιση, για τη μείωση της παρεμβολής στα άκρα της κυψέλης. Η κλασματική επαναχρησιμοποίηση συχνότητας (FFR) έχει τη δυνατότητα παροχής σημαντικού κέρδους κάλυψης μειώνοντας την παρεμβολή στα άκρα της κυψέλης, ενώ διατηρείται υψηλή χρήση του φάσματος. Η κλασματική επαναχρησιμοποίηση συχνότητας μπορεί επομένως, να θεωρείται ως μια στοιχειώδης τεχνική για τη διαχείριση των παρεμβολών στα δίκτυα WiMAX.

Σκοπός της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η μελέτη προσαρμοστικών τεχνικών επαναχρησιμοποίησης συχνότητας σε κυψελωτά δίκτυα επόμενης γενιάς.

Στο 1ο Κεφάλαιο παρουσιάζεται συνοπτικά μια εποπτική ματιά της εξέλιξης των ασύρματων κυψελωτών συστημάτων. Στο 2ο Κεφάλαιο γίνεται μια εκτενής αναφορά στο ασύρματο κανάλι διάδοσης και στα χαρακτηριστικά του. Στο 3ο Κεφάλαιο πραγματοποιείται εκτενής παρουσίαση του φυσικού στρώματος της τεχνικής πολυπλεξίας OFDM, από την οποία προκύπτει το OFDMA, και η κλασματική επαναχρησιμοποίηση συχνότητας. Στο 4ο Κεφάλαιο γίνεται αναλυτική παρουσίαση του προσομοιωτή OFDMA, της μοντελοποίησης του προβλήματος που πραγματεύεται η διπλωματική, και στο 5ο Κεφάλαιο τα αριθμητικά αποτελέσματα που προέκυψαν από τις προσομοιώσεις των αλγορίθμων. Η παρούσα διπλωματική ολοκληρώνεται με το 6ο Κεφάλαιο, όπου δίνονται κάποιες προτάσεις για μελλοντική έρευνα στο συγκεκριμένο ερευνητικό πεδίο.

WiMAX is a metropolitan area network (MAN) wireless technology that provides high-quality broadband services to mobile users.

The employment of next generation networks, which promises rendering of quality services, is expected to trigger a large raise on the network traffic. For maximum usage of the available spectrum, each cell should operate on the whole available bandwidth. However, this leads to unacceptable interference for cell edge users and reduces the coverage. Fractional Frequency Reuse (FFR) is a promising approach for reducing interference at the cell edge. Fractional Frequency Reuse can provide significant coverage gains by reducing the cell edge interference, while retaining high utilization of the spectrum. Fractional Frequency Reuse, can therefore be regarded as an essential technique for interference management in WiMAX networks.

The aim of the present diploma thesis is to examine adaptive techniques of frequency reuse for next-generation cellular systems.

In Chapter 1 is described the evolution of wireless cellular systems. In Chapter 2 is refered in detail the wireless communication channel and its characteristics. In Chapter 3, the physical layer of the multiplexing technique OFDM, on which the OFDMA is based, and the Fractional Frequency Reuse, is presented in detail. In Chapter 4 is made a detailed presentation of OFDMA simulator, the model thesis of the problem, and in Chapter 5 the arithmetic results of algorithm’s simulations. The present diploma thesis is concluded in Chapter 6, where some proposals for future research, based on the state of the art at this research field, are suggested.