بخشی از مقاله
چکیده
ما در این مقاله قصد داریم به مسئله قرار دادن ایستگاه رله در شبکه های سلولی مبتنی بر روش دسترسی چندگانه تقسیم کدCDMA - 1 - و تاثیر آن بر ظرفیت در لبه سلول بپردازیم.در شبکه های سلولی احتمال قطع ارتباط برای کاربرهای لبه سلول به دلیل تضعیف سیگنال ایستگاه پایه وجود دارد به همین دلیل در بسیاری از موارد بحث جابه جایی2 پیش می آید و ظرفیت در لبه سلول کاهش می یابد، ما در اینجا با قرار دادن ایستگاه رله بر اساس سیگنال به نویز وتداخل 3 - SINR - ظرفیت در لبه سلول را افزایش داده و همچنین ظرفیت کاربران سلول را افزایش می دهیم.
مقدمه
یکی از مشکلات عمده که در شبکه های بی سیم مطرح می شود محوشدگی4می باشد. این امر باعث به وجود آمدن نوسانات تصادفی در دامنهی سیگنال دریافتی در محل گیرنده می گردد. با ارسال و پردازش نسخه های مجزا از یک سیگنال، می توان اثر محوشدگی را تا حد زیادی کاهش داد
این نسخه های مجزا می توانند در زمان های متفاوت، فرکانس های متفاوت و یا مکان های متفاوت تولید و ارسال شوند. از طرفی محیط بی سیم می تواند کانال های مستقل از یکدیگر در فضا ایجاد نماید. در صورتی که آنتن های فرستنده و گیرنده در فاصلهی مناسب از یکدیگر قرار بگیرند می توان نشان داد کانال های بین آنها وابستگی بسیار کمی خواهند داشت. به عبارت دیگر می توان فرض کرد تغییرات ضرایب محوشدگی دو کانال مستقل از یکدیگر می باشند
این خاصیت شبکهی بی سیم، گونهی جدیدی از چندگانگی به نام چندگانگی فضایی5را ایجاد میکند. در این روش، آنتن های فرستنده و گیرنده، در فواصل مناسب از یکدیگر به گونه ای قرار می گیرند که بتوان کانال های آنها را مستقل از یکدیگر دانست. در گیرنده با استفاده از استقلال ضرایب محوشدگی سیگنال های دریافتی، با ترکیب آنها، می توان به حداکثر نسبت سیگنال به نویز6دست یافت. اما در بسیاری از موارد به دلیل محدودیت های موجود در اندازه، هزینه و یا سخت افزار دستگاه های بی سیم، نمی توان از مزیت استفاده از چند آنتن در فرستندهیا گیرنده بهره جست .
از این رو سیستم های جدیدی برای ارسال داده پیشنهاد شده است که به جای استفاده از چند آنتن در یک دستگاه، می تواند از آنتن های گره های دیگر استفاده کند. ایدهی اساسی در مخابرات مشارکتی این است که همه کاربرها می توانند برای ارسال سیگنال به مقصد به طور مشارکتی بهیکدیگر کمک کنند. اطلاعات هر کاربر نه تنها به وسیله خود کاربر بلکه توسط کاربرهای دیگر نیز ارسال می شود، لذا اطلاعات دریافتی در مقصد قابل اعتمادتر است، چون با ایجاد چندگانگی، محوشدگی نیز کاهش می یابد .
اساس کار این روش بر ارسال توسط رله و روش چندپرشی7 استوار است. روش چند پرشی یکی از قدیمی ترین روش های ارسال اطلاعات در مسافت های طولانی بوده است. این روش به خوبی بر تضعیف سیگنال مقابله می کند.
در شبکه های بی سیم جدید، ایدهی چند خیزشی به دو علت افزایش نرخ ارسال و حداقل کردن مصرف انرژی، بسیار مهم است. به طور مثال در یک شبکهی حسگری که حسگرها با انرژی محدود هستند استفاده از چند خیزش برای ارسال داده ها به مقصد امری حیاتی می باشد
بنابراین چگونگی استفاده کارآمد از منابع شبکه و چگونگی افزایش طول عمر شبکه از بحث های مهم می باشد. با پدیدار شدن تکنولوژی مخابرات مشارکتی، منابع - کانال و انرژی - گره های مشارکت کننده تسهیم شده و این تکنولوژی روش مؤثری برای ذخیره انرژی گره و افزایش طول عمر شبکه فراهم می کند. همچنین انتخاب رله مناسب باعث کاهش انرژی مصرفی و افزایش نرخ انتقال می شود. برای رله کردن نیاز است که از گره های کمکی که بطور مناسب بین منبع و مقصد قرار گرفته اند استفاده شود. این عمل باعث بهبود ارتباط و گسترش ناحیه تحت پوشش می شود
از طرفی کنترل توان جهت کاهش انرژی مصرفی برای انتقال هر بستهی اطلاعات در گره های شبکه، از اهمیت خاصی برخوردار است. هدف اصلی سیستم مشارکتی افزایش ظرفیت شبکه، کاهش مصرف توان وگسترش ناحیه تحت پوشش شبکه است. سیستم های مخابرات مشارکتی که با استفاده از چندگانگی فضایی عملکرد ارتباطات را بهبود میبخشند در سالهای اخیر مورد توجه زیادی قرار گرفته اند. ایدهی استفاده از رله در شبکه های بی سیم، موضوع بسیاری از تحقیقات بوده است.
این ایده برای اولین بار توسط وان در میولن5مطرح شد. او از روش تقسیم زمانی برای رله کردن و مطالعه تأثیرات آن بر روی ظرفیت استفاده می کرد و برای این کار از یک شبکه شامل سه گره منبع، رله و مقصد استفاده نمود، این مفهوم در مورد شبکه های بزرگتر نیز می تواند توسعه پیدا کند. سپس در سال 1979 مخابرات مشارکتی برای کانال رله نازل مطرح شد
در آن زمان تحلیل های صورت گرفته بر روی ظرفیت یک شبکه با سه گره شامل منبع، رله و مقصد بود. در این تحقیقات، همهی گره ها در یک باند یکسان عمل می کنند، بنابراین سیستم به دو کانال انتشار مربوط به منبع و کانال با دسترسی چندگانه مربوط به مقصد تجزیه میشد.
مفهوم و ایدهی مخابرات مشارکتی تا حدی متفاوت از کارهای صورت گرفته بر روی کانال رله است. در حالیکه در این مطالعه بیشتر، ظرفیت را در یک کانال با نویز سفید گوسی تجمعی بررسی کردند اما اکنون انگیزه مطالعات بیشتر بر روی مفهوم تنوع ارسال در یک کانال محوشونده است. در کارهای صورت گرفته بر روی کانال رله، یک رله تنها به عنوان کمک برای ارسال اطلاعات منبع استفاده شده است در حالیکه در مخابرات مشارکتی، منابع کلی سیستم ثابت هستند و کاربرها هم به عنوان منبع اطلاعات و هم به عنوان رله عمل می کنند. استفاده از رله های مخابراتی میان فرستنده و گیرنده های شبکه های بی سیم باعث می گردد که شعاع سلول ها بزرگتر شده و کاربرانی که در لبه سلول قرار گرفته اند، از قدرت گیرندگی مناسب برخوردار باشند
یک تنوع مهم از نوع ارتباطات که کاربرد آن نیز در حال افزایش می باشد، طیف گسترده است. هدف طراحی تکنیک طیف گسترد، گسترده کردن سیگنال اطلاعات در پهنای باند عریض تر است تا تاثیر پارازیت و موانع بر روی آن کمتر شود. CDMAیک تکنیک مالتی پلکسینگ است که توسط طیف گسترده استفاده می شود.گسترش سریع ارتباطات بی سیم بیش از دهه های گذشته می باشد، تغییرات اساسی در دسترسی به اینترنت تلفن همراه و چالش های جدید مطرح برای محققان در سراسر جهان در سال های اخیر، فن آوری ارتباطات نسل چهارم - G4 - استانداردهای کاملی از پهنای باند، ارائه می دهد که پیشرفت های متعدد در طراحی سیستم های بی سیم ودر نتیجه بهبود قابل توجهی در بازده طیفی و انرژی ،کیفیت کاربر از سرویس 8داشته است.
با این حال، اعتقاد بر این است که حتی G4 قادر نخواهد بود با گسترش سریع در تنوع و تعداد دستگاه های تلفن همراه بی سیم به تمام کاربران سرویس دهی کند،در شبکه های پهن باند کنونی تلفن همراه ، ترافیک در حال حاضر بر روی سلول های کوچک می باشد و افزایش ظرفیت از طریق بهبود استفاده مجدد کانال در نظر گرفته شده است به عبارت دیگر، در دسترسی ثابت نقاط مانند، اتصال مستقیم بین دستگاه ها یعنی ارتباطات دستگاه به دستگاه 9 - D2D - ، شبکه به سلول های کوچک بیشتری نیاز دارد.
