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Algoritmi di scheduling per sistemi ad accesso radio con antenne intelligenti

Le tecniche di beam-forming per arrays di antenne adattative (antenne intelligenti) permettono di ridurre la mutua interferenza tra trasmissioni simultanee in sistemi wireless, mediante la separazione angolare dei terminali attivi.
Al livello di gestione delle risorse radio, le informazioni della direzione di arrivo dei segnali possono essere tenute in conto dall’algoritmo di scheduling in modo che le trasmissioni di terminali troppo vicini siano schedulate in differenti time-slots, mentre quelle di terminali con una sufficiente separazione angolare avvengano simultaneamente.
Si propone un nuovo approccio al problema dello scheduling con antenne intelligenti, usando i metodi dell’ottimizzazione combinatoria.
Basandosi su un modello semplificato del sistema si formula il seguente problema di ottimizzazione: l’insieme di terminali in cella deve essere suddiviso in sottoinsiemi disgiunti in modo che sia minimizzato il numero di time-slots necessari per trasmettere tutti i dati pacchetti.
Il problema viene affrontato con un approccio greedy seguito da una fase di ricerca locale per il miglioramento delle soluzioni.
Ad ogni iterazione greedy si risolve il sottoproblema della selezione dell’insieme di terminali tra quelli non ancora selezionati che possono trasmettere simultaneamente e complessivamente di massima priorità. Per la risoluzione del sottoproblema è stato progettato un algoritmo esatto a complessità polinomiale e uno euristico con prestazioni vicine all’esatto ma molto più veloce.
Si sono confrontati gli algoritmi di scheduling progettati sia in ambiente off-line sia on-line.

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Capitolo 1 Introduzione 3 1 Introduzione Il numero degli utenti di servizi di comunicazione mobile wireless sta continuamente crescendo. Mentre negli anni recenti la maggior parte del traffico era di tipo voce, si stanno ora diffondendo per i sistemi di comunicazione mobile molti servizi multimediali che richiedono maggiori risorse di banda. Questi servizi si prevede siano parte integrante dei sistemi di comunicazione di terza generazione. Proprio dal diffondersi dei nuovi servizi a banda larga e dall’aumento del numero degli utenti viene la necessità di utilizzare le scarse risorse di banda radio nel modo più efficiente possibile; l’obiettivo è quello di garantire un’adeguata copertura del territorio nel rispetto dei parametri di qualità (QoS) richiesti dalle diverse classi di servizio, cercando di massimizzare il numero degli utenti contemporaneamente ammessi alla trasmissione sul canale radio. La tecnica di settorizzazione della cella viene in aiuto in questo senso, ma una settorizzazione troppo spinta porterebbe a un aumento insostenibile degli handover. La soluzione al problema si ha dotando la stazione base di antenne intelligenti, un array di antenne per esempio omnidirezionali che, tramite tecniche di beam forming e null forming costruisce un diagramma di radiazione in grado di ricevere il segnale di interesse e annullare i segnali interferenti. In pratica si tratta di una tecnica di accesso multiplo a divisione di spazio (SDMA) che, combinata con l’accesso multiplo a divisione di codice (CDMA), permette un ulteriore riuso delle frequenze sul canale. In questa tesi verranno innanzitutto mostrati e discussi i vari tipi di antenne intelligenti, ossia le antenne switched beam, le phased array, e le adaptive array. Vedremo che le antenne switched beam sono quelle che realizzano la settorizzazione della cella a cui abbiamo prima accennato. Esse

Tesi di Laurea

Facoltà: Ingegneria

Autore: Emanuele Geraci Contatta »

Composta da 156 pagine.

 

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Disponibile in PDF, la consultazione è esclusivamente in formato digitale.