Radio frequency planning in the radio network involving exclusion of the radio wave interference.

Demichev Maksim Sergeevich Design Engineer of Information Security, JSC Scientific Production Enterprise "Radiosviaz" 660000, Russia, Krasnoyarskii krai, g. Krasnoyarsk, ul. Krasnoyarskii Rabochii, 31 mdemichev@yandex.ru Other publications by this author     Gaipov Konstantin Eduardovich PhD in Technical Science Docent, the department of Electronic Technology and Telecommunications, Reshetnev Siberian State University of Science and Technology 660000, Russia, Krasnoyarskii krai, g. Krasnoyarsk, ul. Krasnoyarskii Rabochii, 31 cyberjam@yandex.ru Other publications by this author     Demicheva Alena Alekseevna Student, the department of Security of Information Technologies, Reshetnev Siberian State University of Science and Technology 660031, Russia, Krasnoyarskii krai, g. Krasnoyarsk, ul. Krasnoyarskii Rabochii, 31 DemichevaAlena@yandex.ru Other publications by this author

Narozhnyi Artem Igorevich Student, Department of Information Technology Security, Reshetnev Siberian State University of Science and Technology 660000, Russia, Krasnoyarskii krai, g. Krasnoyarsk, ul. Krasnoyarskii Rabochii, 31 artem_narozhnyi@mail.ru Other publications by this author

Современные технологии беспроводной связи являются быстро развивающейся отраслью телекоммуникационной индустрии, все больше устройств поддерживают беспроводные интерфейсы различных стандартов, тем самым повышается плотность как мобильных так и стационарных беспроводных устройств. Первые методы частотного планирования в сотовых системах связи были основны на разделение всей сети радиодоступа на кластеры, а те в свою очередь на соты, в пределах кластера каждая сота имела свой частотный канал, такая структура предполагала, одинаковый размер каждой соты и одинаковое число сот в каждом кластере. Современные потребности в беспроводной связи не могут быть удовлетворены данным способом планирования, а зачастую вообще неподходят для таких сетй, которые работают в режиме Ad-hoc или в распределенном беспроводном режиме (WDS - Wireless Distribution System). В связи счем в статье предлагается универсальный алгоритм определения непересекающихся поворных частотных каналаов между парой взаимодействующих беспроводных устрой при ограничении на используемую общую полосу частот, особенностью данного алгоритма является то, что устройства с беспроводными интерфейсами могут быть распределены произвольно в пространстве, а каждый интерфейс может иметь произвольную мощьность излучения, данный алгоритм также может использоваться и при построении состовой систем, где планируется использовать повторное использование частот. Сегодня известно достаточно большое количество подходов к решению задачи распределения частотного канала [1-2, 5, 7-8, 10]. Однако многие из известных результатов, как показано в работе ^[9] не лишины недостатков.

Пусть радиосеть состоит из N узлов радиостанций (далее – РС) с координатами (X_i, Y_i), где i `in` ^[1;N], каждая РС _i имеет антенну с круговой диаграммой направленности, c радиусом R _i, необходимо определить частотную полосу `gradF_(i)` , где i `in` ^[1;N] для каждой PC с учетом повтора частотного диапазона, при условии, что общий выделяемый диапазон частот располагается от F_n до F_v , где разница F_v и F_n, и составляет `gradF`. ^[6]

Решение задачи выполняется в следующей последовательности:

1. Алгоритм заполнения матрицы приема-передачи (матрица А).
2. Алгоритм разбиения матрицы А.
3. Алгоритм заполнения матрицы В (матриц B_j).
4. Алгоритм поиска одночастотных РС по матрице В(матриц B_j).
5. Алгоритм равномерного распределения частот для групп одночастотных РС.
6. Алгоритм расширения частотного диапазона индивидуально для каждой РС.

Для наглядного выполнения алгоритмов параллельно будем рассматривать пример. Пусть имеются координаты РС, круговая диаграмма направленности и дальность распространения радиоволн каждой РС, в результате, которого получим топологию радиосети, изображенной на Рис. 1, цифры обозначают номер РС, окружность, соответствующего цвета, показывает радиус действия радиостации. В каччестве радиостаций могут выступать беспроводные Mesh узлы или базовые станции сотовой системы связи. Необходимо провести частотное планирование радиосети, если выделенный диапазон частот `gradF` = 100 МГц, где F_v= 200 МГц и F_n = 100 МГц и полоса защиты P = 0.1 МГц.

Рис. 1. Топология радиостанций

Зная координаты каждой РС, рассчитаем расстояния от передающей РС до всех остальных РС, путем вычисления корня суммы квадратов разности одноименных координат:

L_ij = ` ` , расстояние от РС_i к РС_jбудем обозначать L _ij.

Составим матрицу приема-передачи (далее – матрица А) размера N x N, N - число РС, где главная диагональ равна нулю, номер строки является номером передающей РС, а номер столбца является номер принимающей РС. Сравниваем L_ij c R_i, где R_i – радиус распространения радио волн i-ой РС, если R_i ` ` L_ij, то в матрице А ставим единицу, иначе ноль.

Пример. Составим матрицу А, опираясь на топологию из Рис.1. РС будем обозначать как Rm, где m - номер РС.

Таблица 1. Матрица А

Блок схема алгоритма заполнения матрицы приема-передачи представлена на Рис. 2. Пояснения для блок схемы ниже Рис. 2.

Рис. 2. Блок схема алгоритма заполнения матрицы приема-передачи

Пояснение элементов изображенных на Рис. 2:

• pow(a,b) - функция языка С++, описывающая возведение числа а в степень b.
• sqrt(а) - функция языка С++, описывающая подсчет квадратного корня числа а.
• N - количество РС.
• X[i], Y[i] - координаты (X;Y) для i-ой РС.
• А[i][j] - матрица А, где i - номер передающей РС, j - номер принимающей РС

Алгоритм рекомендован для разбиения исходной задачи на несколько задач, например на Рис. 1 видно что, возможно выделить три радиосети, где первая сеть состоит из РС: R1, R3, R5, R6, R7, R9, R11, R12, R13, R14, R15; вторая сеть состоит из: R2, R8, R10; третья сеть состоит из: R4. В результате задачу примера можно разделить на три задачи, таким образом данный алгоритм позволяет выделить из матрицы А независимые топологии радиосети и получить матрицы A_j, где j`in`^{[1; H]}, H – количество полученных задач, при разбиении матрицы А. Алгоритм разбиения:

1. Выделим строку и столбец i-ой РС в матрице А (с наибольшей суммой элементов по строке i);
2. В выделенной строке находим единичные элементы и выделяем столбцы с соответствующими номерами РС и строки с теми же номерами РС;
3. В выделенных столбцах находим единичные элементы и выделяем строки с соответствующими номерами РС и столбцы с теми же номерами РС;
4. Повторить с п. 2 до тех пор, пока возможно выделять новые элементы, иначе переходим на п. 5;
5. Составляем матрицу А_j из элементов, выделенные в матрице A;
6. Если в матрице A остались невыделенные элементы, то необходимо повторить с п. 1, где поиск следующих матриц А_j, осуществляется по невыделенным элементам матрицы А;
7. Выполняем алгоритм пока не будут выделены все элементы матрицы A.

Пример. Из п. 1 вышеописанного алгоритма, выделим строку и столбец R15. Из п. 2, выделим строки и столбцы R5, R6, R9, R12 и R14, переходим в п. 3. В соответвтвии которого, выделим строку и столбец R3 и R11, переходим в п. 4. Исходя из п. 4 видим, что на пересечении строки R11 и столбца R1, находится единица, следовательно, переходим в п. 2. Из п. 2, выделим строку и столбец R1. Из п. 3, выделим строку и столбец R13. Результат представлен в таблице 2.

Таблица 2. Матрица А с выделенными РС первой подзадачи

Nota Bene

• About
• Bank details
• Partners
• Contact Information
• Private policy

 

For authors

• Agreements
• Author's area

 

Our Services

• Translation of articles
• Publishing Services
• Library

 

Other

• How to write an article?
• Journals in the list of the
  Higher Attestation Commission
• Mobile app

 

Our sites

• Aurora group s.r.o.

© 1998 – 2024 Nota Bene. Publishing Technologies. NB-Media Ltd.