دانلود پروژه:بررسی دست به دست شدن (هند آف) و بهبود عملکرد آن در سیستم های LTE

فهرست مطالب

عنوان                                                                                   صفحه            

فصل اول: مقدمه

1-1- مقدمه ………………………………………………………………………………………………………………………….2

1-2- اهداف پایان نامه ………………………………………………………………………………………………………….3

1-3- ساختار پایان نامه ………………………………………………………………………………………………………..3

فصل دوم: بررسی شبکه LTE

2-1- مقدمه…………………………………………………………………………………………………………………………………5

2-2- مروری بر LTE و اهداف مورد نظر در طراحی آن………………………………………………………….7

2-3- تکنولوژی مورد استفاده LTE……………………………………………………………………………………………8

2-3-1- تکنولوژی چند حامل…………………………………………………………………………………………….10

2-3-1-1-  امکان استفاده از پهنای باند بزرگتر در مقایسه با WCD……………………….11

2-3-1-2-  کاهش تداخل بین سمبلی………………………………………………………………………. 11

2-3-2- تکنولوژی چند آنتنی……………………………………………………………………………………………14

2-4- ساختار فریم در LTE……………………………………………………………………………………………………..15

2-4-1- بلوک منابع (RB)………………………………………………………………………………………………….15

2-5- معماری سیستم LTE……………………………………………………………………………………………………..17

2-5-1- شبکه هسته: هسته بسته ای تکامل یافته…………………………………………………………….18

2-5-1-1- نهاد مدیریت جا‌به‌جایی (MME) ………………………………………………………………19

2-5-1-2- گذرگاه سرویس دهنده (SGW) ……………………………………………………………… 19

2-5-1-3- گذرگاه PDN (PGW) ………………………………………………………………………………20

2-5-1-4- PCRF ………………………………………………………………………………………………………..20

2-5-1-5- سرور اشتراک خانگی (HSS) …………………………………………………………………….20

2-5-1-6- مرکز سرویس دهنده موقعیت سیار تکامل یافته (E-SMLC) …………………21

2-5-1-7- گذرگاه مرکز موقعیت سیار (GMLC) ……………………………………………………..21

2-5-2- شبکه دسترسی……………………………………………………………………………………………………..21

2-5-2-1- eNodeB ……………………………………………………………………………………………………22

2-5-2-2- وظایف E‑UTRAN……………………………………………………………………………………23

2-5-3- تجهیزات کاربر(UE) …………………………………………………………………………………………….24

2-5-4- حوزه سرویس‌ها…………………………………………………………………………………………………….25

2-5-5- تعامل با دیگر شبکه‌های رادیویی………………………………………………………………………….25

2-6- معماری پروتکل LTE ……………………………………………………………………………………………………26

2-6-1- صفحات کاربر………………………………………………………………………………………………………..27

2-6-1-1 جا‌به جایی اطلاعات در حین هند‌آف……………………………………………………………27

2-6-1-2- پروتکل همگرایی بسته‌های دیتا (PDCP)…………………. …………………………….28

2-6-1-3- پروتکل کنترل لینک رادیویی (RLC) ………………………………………………………29

2-6-1-4- پروتکل کنترل دسترسی میانی (MAC) …………………………………………………..30

2-6-2 صفحه کنترل…………………………………………………………………………………………………………..31

2-6-2-1- لایه NAS …………………………………………………………………………………………………..32

2-6-2-2 پروتکل کنترل منابع رادیویی (RRC) …………………………………………………………32

2-6-2-3 حالت‌های لایه کنترل منابع رادیویی…………………………………………………………….34

2-7- اینترفیس‌های شبکه E – UTRAN……………………………………………………………………………….35

2-7-1- اینترفیس ………………………………………………………………………………………………………..35

2-7-1-1- اینترفیس در صفحه کاربر و صفحه کنترل……………………………………………35

2-7-2- اینترفیس  در صفحه کاربر و صفحه کنترل………………………………………………..36

فصل سوم: بررسی هندآف و عملکرد آن در شبکه LTE

3-1- مقدمه………………………………………………………………………………………………………………………………39

3-2- مشخصات هندآف……………………………………………………………………………………………………………41

3-2-1- هندآف بی‌وقفه ……………………………………………………………………………………………………..41

3-2-2- هندآف بدون شکست …………………………………………………………………………………………..41

3-2-3- تأخیر هندآف ……………………………………………………………………………………………………….44

3-3- ارسال اطلاعات ……………………………………………………………………………………………………………….45

3-4- نمونه‌های هندآف …………………………………………………………………………………………………………..45

3-4-1- سلول‌های هم‌فرکانس (Intra-frequency) …………………………………………………………46

3-4-2- سلول‌های فرکانس متفاوت (Inter-frequency) ………………………………………………..47

3-4-3- هندآف بین تکنولوژی‌های دسترسی متفاوت ……………………………………………………..48

3-4-5- انواع هندآف در شبکه LTE ………………………………………………………………………………..52

3-5 تکنیک‌های هندآف . ………………………………………………………………………………………………………..52

3-5-1- هندآف سخت ……………………………………………………………………………………………………….52

3-5-2- هندآف نرم ……………………………………………………………………………………………………………53

3-6- مراحل هندآف ………………………………………………………………………………………………………………..54

3-7- بهینه سازی و طراحی هدف‌ها ……………………………………………………………………………………….59

3-8- اندازه گیری‌های هندآف …………. ……………………………………………………………………………………61

3-9- پارامترهای هندآف …………………………………………………………………………………………………………63

3-10- الگوریتم‌های هندآف……………………………………………………………………………………………………..64

3-10-1- الگوریتم سخت هندآف LTE…………………………………………………………………………… 64

3-10-2- الگوریتم هندآف سخت با محدودیت RSRP متوسط ………………………………………66

3-10-3- الگوریتم انتگرال‌گیر هندآف ………………………………………………………………………………67

3-10-4- الگوریتم توان سیگنال دریافتی بر اساس پنجرهTTT ………………………………………68

3-11- مروری بر کارهای گذشته……………………………………………………………………………………………..69

3-12- توصیف شبیه‌ساز ………………………………………………………………………………………………………….70

3-12-1- اساس روش Monte-carlo ……………………………………………………………………………71

3-12-1-1- سناریو پایه ………………………………………………………………………………………………71

3-12-2- معماری Seamcat …………………………………………………………………………………….72

3-12-3- سازگاری Seamcat با طیف مسائل مهندسی …………………………………………..73

فصل چهارم: نتایج شبیه‌سازی

4-1- مقدمه ……………………………………………………………………………………………………………………………..75

4-2- روش و فرضیات شبیه سازی …………………………………………………………………………………………76

4-1-1- محاسبه SINR در لینک پایین رونده ……………………………………………………………….77

4-1-2- مدل عملکرد لینک ………………………………………………………………………………………………79

4-1-3- مدل انتشار امواج ………………………………………………………………………………………………….80

4-3- شبیه سازی سیستم ……………………………………………………………………………………………………….81

4-4- نتایج شبیه‌سازی و تخمین عملکرد ……………………………………………………………………………….83

 

فصل پنجم: نتیجه‌گیری و پیشنهادات

5-1- بررسی نتایج تحقیق …………………………………………………………………………………………………….101

5-2- پیشنهادات …………………………………………………………………………………………………………………..102

مراجع ………………………………………………………………………………………………………………………………….104

چکیده و صفحه عنوان به انگلیسی

 

فهرست جدول­ها

عنوان                                                                                   صفحه                          

جدول 2-1- سیر تکامل از 3G به 4G ………………………………………………………………………………………7

جدول 2-2- پهنای باند لینک پایین رونده با توجه به تعداد بلوک منبع…………………………………16

جدول 4-1- پارامترهای شبیه‌سازی…………………………………………………………………………………………81

فهرست شکل­ها

عنوان                                                                                   صفحه                

شکل 2-1- پهنای باند‌های LTE                                                                                    9

شکل 2-2- تکنولوژی دسترسی چندگانه در LTE                                                         10

شکل 2-3- زیر حامل‌های متعامد                                                                12

شکل 2-4- حوزه فرکانس و حوزه زمان یک سیگنال OFDM                                13

شکل 2-5- ساختار فریم نوع اول در LTE                                                                   15

شکل 2-6- ساختار فریم نوع دوم درLTE                                                                    15

شکل 2-7- بلوک منبع در LTE                                                                                  17

شکل 2-8- تکامل معماری سیستم و شبکه LTE                                              18

شکل2-9- شبکه هسته بسته ای LTE                                                                        18

شکل 2-10- معماری E – UTRAN                                                                           21

شکل 2-11- معماری تعامل با شبکه‌های UMTS                                                         26

شکل 2-12- معماری پروتکل LTE                                                              26

شکل 2-13- پشته پروتکل صفحه کنترل کاربر                                                 27

شکل 2-14- پشته پروتکل صفحه کنترل                                                       32

شکل 2-15- حالت های لایه کنترل منابع رادیویی                                            34

شکل 2-16- (الف) اینترفیس در صفحه کاربر، (ب) اینترفیس در صفحه کنترل     36

شکل 2-17-  (الف) اینترفیس در صفحه کاربر، (ب) اینترفیس در صفحه            37

شکل3-1-  معماری صفحه کاربر پروتکل PDCP                                               43

شکل 3-2- هندآف بدون شکست در لینک پایین رونده                                       44

شکل 3-3- زمان‌بندی هندآف درون شبکه LTE                                               45

شکل 3-4- اندازه‌گیری سناریوهای Inter and Intra-frequency                                    48

شکل 3-5- هندآف بین E‑UTRAN و UTRAN در لایه فیزیکی                           49

شکل 3-6- معماری رومینگ برای دسترسی درون 3GPP                                    50

شکل 3-7- تعامل شبکه هسته LTE با دیگر شبکه‌ها                                         51

شکل 3-8- هندآف نرم با NodeB های متفاوت                                               53

شکل 3-9- هندآف نرم‌تر با NodeB یکسان                                                    54

شکل 3-10- هندآف بر اساس اینترفیس X2                                                  56

شکل 3-11- الگوریتم هندآف سخت LTE                                                     66

شکل 3-12- الگوریتم توان سیگنال دریافتی بر اساس پنجرهTTT                            68

شکل 3-13- نمونه‌ای از سناریو هدف و ایجاد کننده تداخل در آزمایش های Monte-carlo 72

شکل 3-14- معماری Seamcat                                                                                  72

شکل 4-1- آرایش شبکه                                                                         77

شکل 4-2- مکانیزم تداخل در سیستم OFDMA                                                         78

شکل 4-3– خروجی کانال بر SNR                                                                              80

شکل 4-4- آرایش شبکه مدل حالت 2 ایستگاه و 3 کاربر                                     83

شکل4-5- SINR دریافتی کاربران هنگام دست‌به‌دست شدن در سناریو اول                84

شکل 4-6- توان عملیاتی دریافتی هنگام دست‌به‌دست شدن در سناریو اول                85

شکل 4-7- نرخ شکست هندآف براساس فاصله بین ایستگاه پایه و

 ایستگاه تداخل در سناریو اول                                                       86

شکل 4-8- نرخ شکست هندآف با در نظر گرفتن الگوی انتشار در سناریو اول              87

شکل 4-9- SINR دریافتی کاربران هنگام دست‌به‌دست شدن در سناریو دوم              88

شکل 4-10- توان عملیاتی دریافتی هنگام دست‌به‌دست شدن در سناریو دوم              89

شکل 4-11- نرخ شکست هندآف براساس فاصله بین ایستگاه پایه و

 ایستگاه تداخل در سناریو دوم                                                    90

شکل 4-12- نرخ شکست هندآف با در نظر گرفتن الگوی انتشار در سناریو دوم            91

شکل 4-13- آرایش شبکه مدل حالت 4 ایستگاه و 9 کاربر                                   91

شکل 4-14- SINR دریافتی کاربران هنگام دست‌به‌دست شدن در سناریو سوم            92

شکل 4-15- توان عملیاتی دریافتی هنگام دست‌به‌دست شدن در سناریو سوم             93

شکل 4-16- نرخ شکست هندآف براساس فاصله بین ایستگاه پایه

و ایستگاه تداخل در سناریو سوم                                                  94

شکل 4-17- نرخ شکست هندآف با در نظر گرفتن الگوی انتشار در سناریو سوم           95

شکل 4-18- SINR دریافتی کاربران هنگام دست‌به‌دست شدن در سناریو چهارم          96

شکل 4-19- توان عملیاتی دریافتی هنگام دست‌به‌دست شدن در سناریو چهارم           97

شکل 4-20- نرخ شکست هندآف براساس فاصله بین ایستگاه پایه و

ایستگاه تداخل در سناریو چهارم                                                  98

شکل 4-21- نرخ شکست هندآف با در نظر گرفتن الگوی انتشار در سناریو چهارم         99

فهرست کلمات اختصاری

1G: First Generation

2G: Second Generation

3G: Third Generation

3GPP: Third Generation Partnership Project

ACIR: Adjacent Channel Interference Ratio

ACS: Adjacent Channel Selectivity

AM: Acknowledged Mode

ARQ: Automatic Repeat Request

AS: Access Stratum

AWGN: Additive White Gaussian Noise

BBC: Break-Before-Connect

BS: Base Station

BSC: Base Station Controller

CBB: Connect-Before-Break

CDF: Cumulative Density Function

CDMA: Code Division Multiple Access

CIR: Carrier-to-Interference Ratio

CN: Core Network

CP: Cyclic prefix

C-RNTI: Cell Radio Network Temporary Identifier

CRS: cell reselection

CS: cell selection

DRB: Data Radio Bearers

dRSS: Desired Received Signal Strength

EDGE: Enhanced Data Rates for GSM Evolution

EIT: External interference

eNB/eNodeB: evolved NodeB

EPC: Evolved Packet Core

EPS: Evolved Packet System

ESML-C: Evolved Serving Mobile Location Centre

E‑UTRAN: Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network

FDD: Frequency Division Duplex

FDMA: Frequency Division Multiple Access

FFT: Fast Fourier Transform

GERAN: GSM EDGE Radio Access Network

GGSN: Gateway GPRS Support Node

GMLC: Gateway Mobile Location Centre

GPRS: General Packet Radio Services

GSM: Global System for Mobile Communication

GTP: GPRS Tunneling Protocol

HARQ: Hybrid Automatic Repeat Request

HOM: Handover margin

HSPA: High-Speed Packet Access

HSS: Home Subscription Server

ICI: Inter Cell Interference

IFT: Inverse Fourier Transform

IMS: IP Multimedia Sub-system

IP: Internet Protocol

iRSS: Interfering Received Signal Strength

ISI: Inter Symbol Interference

It: Interfering transmitter

LHHAARC: LTE Hard Handover Algorithm with Average RSRP Constraint

LS: Location Services

LTE: Long Term Evolution

MAC: Medium Access Control

MIMO: Multiple-Input Multiple-Output

MISO: Multiple Input Single Output

MME: Mobility Management Entity

MU-MIMO: Multi User MIMO

NAS: Non access Stratum

OFDMA: Orthogonal Frequency Division Multiple Access

PAPR: Peak-to-Average Power Ratio

PCRF: Policy and Charging Rules Function

PDCP: Packet Data Convergence Protocol

PDF: probability density functions

PDN: Packet Data Network

PDU: Protocol Data Unit

PRB: physical Resource Block

QOS: Quality of Service

RACH: Random Access Channel

RAN: Radio Access Network

RAT: Radio Access  Technology

RB: Resource Block

RE: Resource element

RLC: Radio Link Control

RLC‑AM: RLC Acknowledged Mode

RNC: Radio Network Controller

ROHC: Robust Header Compression

RRC: Radio Resource Control

RRM: Radio Resource Management

RSRP: Reference Signal Received Power

RSRQ:  Reference Signal Received Quality

S1-AP: S1 Application Protocol

SAE:  System Architecture Evolution

SAP: Service Access Point

SC‑FDE: Single-Carrier Frequency-Domain Equalization

SC-FDMA: Single Carrier-Frequency Division Multiple Access

SCTP: Stream Control Transmission Protocol

SDU: Service Data Unit

SEAMCAT: Spectrum Engineering Advanced Monte Carlo Analysis Tool

SGSN: Serving GPRS Support Node

SGW: Serving Gateway

SIMO: Single Input Multiple Output

SINR: Signal Interference plus Noise Ratio

SIP:  Session  Initiation Protocol

SN: Sequence Number

SNR: Signal Noise Ratio

SRB: Signaling Radio Bearers

TCP: Transmission Control Protocol

TDD: Time Division Duplex

TDMA: Time Division Multiple Access

TE: Terminal Equipment

TM: Transparent Mode

TTT: Time-to-Trigger

UDP: User Datagram Protocol

UE: User Equipment

UM: Unacknowledged Mode

UMTS: Universal Mobile Telecommunications System

USIM: Universal Subscriber Identity Module

UTRAN: Universal Terrestrial Radio Access Network

Vr: victim receiver

WCDMA: Wideband Code Division Multiple Access

WIMAX: Worldwide Interoperability for Microwave Access

Wt: wanted transmitter