авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Pages:   || 2 | 3 |

Повышение точности позиционирования абонентских станций в сотовых сетях мобильной радиосвязи

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

Степутин

Антон Николаевич

ПОВЫШЕНИЕ ТОЧНОСТИ ПОЗИЦИОНИРОВАНИЯ АБОНЕНТСКИХ СТАНЦИЙ В СОТОВЫХ СЕТЯХ МОБИЛЬНОЙ РАДИОСВЯЗИ

Специальность 05.12.13. –

системы, сети и устройства телекоммуникаций

автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Санкт-Петербург

2011

Работа выполнена в Санкт-Петербургском государственном университете телекоммуникаций им. проф. М.А. Бонч-Бруевича

Научный руководитель доктор технических наук, профессор Валерий Юрьевич Бабков
Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Виктор Аркадьевич Жиров кандидат технических наук, доцент Евгений Александрович Попов
Ведущая организация ФГУП ЛО ЦНИИС (Санкт-Петербург)

Защита диссертации состоится «___» _________ 20__ г. в ___ часов

на заседании диссертационного совета Д 219.004.02 при Санкт-Петербургском государственном университете телекоммуникаций им. проф. М.А. Бонч-Бруевича по адресу: 191186 Санкт-Петербург, наб. р. Мойки, 61

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.

Отзыв на автореферат в двух экземплярах, заверенных печатью учреждения, просим направлять по вышеуказанному адресу на имя ученого секретаря диссертационного совета.

Автореферат разослан «____» ______________ 20__ г.

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат технических наук, доцент В.Х. Харитонов

общая характеристика работы

Актуальность работы. С развитием телекоммуникационной отрасли, разработкой и внедрением новых стандартов связи и безопасности возникает необходимость предоставления точных данных о местоположении абонентских станций для оказания пользователям сетей мобильной связи навигационных услуг, помощи при авариях, обеспечения их безопасности, а также для использования в системе оперативно-розыскных мероприятий (СОРМ). При этом требуется высокая точность определения географических координат абонентских станций (АС) и их однозначная привязка к цифровой карте местности. Сейчас операторы мобильной связи не обеспечивают высокой точности позиционирования абонентских станций, что существенно затрудняет решение вышеуказанных задач.

Спутниковые системы позиционирования обладают более высокой точностью позиционирования абонентских станций, но им, в свою очередь, свойственны следующие серьезные недостатки, существенно ограничивающие область их применения:

  • усложнение абонентского и базового оборудования сотовых сетей мобильной связи;
  • зависимость точности позиционирования от морфоструктуры местности;
  • повышение энергопотребления АС;
  • ощутимые временные задержки при оценке местоположения («холодный старт»);
  • отсутствие возможности активировать функцию позиционирования со стороны сети, что зачастую бывает необходимо в экстренных ситуациях;
  • зависимость от состояния глобальной космической группировки и воли ее владельцев;
  • слабая помехозащищённость, особенно от преднамеренных радиопомех.

В связи с этим необходима разработка и внедрение новых подходов без применения спутниковых систем позиционирования. Приведенные факты являются предпосылкой для внедрения комплексных решений задачи точного позиционирования абонентских станций, поэтому решение на основе совместно функционирующих сетей мобильной связи и специальной пеленгационной сети представляется актуальным.



Объектом исследования является сеть мобильной связи и позиционирования, осуществляющая определение местоположение АС стандартов GSM-900/GSM-1800/UMTS.

Предметом исследования являются вопросы построения и функционирования сети мобильной связи и позиционирования.

Цель диссертационной работы состоит в повышении точности при решении задач позиционирования абонентских станций в сотовых сетях мобильной радиосвязи.

Научная задача заключается в разработке методики построения и процедур совместного функционирования сетей сотовой мобильной радиосвязи

и позиционирования, обеспечивающих требуемую точность определения местоположения абонентских станций.

Методы исследований. В работе использован математический аппарат теории вероятности и статистики, теории распространения радиоволн, теории антенных решеток, методы математического и имитационного моделирования.

Достоверность полученных результатов обеспечена адекватным применением математических методов, корректностью постановок решаемых задач, вводимых допущений, ограничений и формулировок выводов, непротиворечивостью полученных результатов известным результатам предшествующих исследований, обсуждением полученных научных результатов на научно-технических конференциях, имитационным моделированием, публикацией основных результатов работы в периодических научных изданиях, проведением патентных исследований и получением патента на полезную модель, применением полученных рекомендаций для коммерческой сети GSM/UMTS ОАО «Мобильные ТелеСистемы» Филиал Макро-регион «Северо-Запад».

Научная новизна работы. В диссертационной работе впервые получены следующие результаты.

  1. Предложена структура многодиапазонной сотовой сети мобильной связи и пеленгационной сети, обеспечивающая решение задач предоставления услуг мобильной связи в стандартах GSM/UMTS и позиционирования абонентских станций сети.
  2. Разработан алгоритм функционирования сети мобильной связи и позиционирования в режиме пеленгации.
  3. Разработана методика построения пеленгационной сети на основе пеленгационных кластеров.
  4. Разработаны предложения по повышению точности и вероятности позиционирования АС в зоне действия сети мобильной связи. В частности,
  • за счет априорных данных об идентификаторе соты (Cell-ID), в котором находится АС, и данных о трассе распространения радиоволн от Cell-ID до измерительных пунктов (ИП);
  • за счет применения мобильных измерительных пунктов (МИП).

Получен патент на полезную модель «Система определения местоположения мобильных объектов».

Практическая ценность работы. Результаты проведенного исследования применимы для практических приложений при проектировании сетей позиционирования абонентских станций. Разработанные алгоритмы позволяют оценить структуру пеленгационной сети в зонах с различной электромагнитной доступностью. В связи с этим результаты работы могут быть использованы при построении начального приближения пеленгационной сети, оценке числа и параметров измерительных пунктов, необходимых для позиционирования абонентских станций на определенной территории с заданной погрешностью.

Реализация результатов работы. Результаты работы внедрены в учебный процесс СПбГУТ им. проф. М.А.Бонч-Бруевича и ОАО «Мобильные ТелеСистемы».

Апробация результатов работы и публикации. Материалы диссертации опубликованы в 11 работах, в том числе 2 в изданиях, рекомендованных ВАК Минобрнауки России. Основные результаты диссертационного исследования были доложены на 61-й и 62-й НТК профессорско-преподавательского состава, научных сотрудников и аспирантов СПбГУТ (СПб, 2009, 2010), г. Санкт-Петербург; II Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых с международным участием "Актуальные проблемы науки и техники", г. Уфа, 2010г.; IV Всероссийском форуме студентов, аспирантов и молодых ученых «Наука и инновации в технических университетах», г. Санкт-Петербург, 2010г.; II Международной научной заочной конференции "Актуальные вопросы современной техники и технологии", г. Липецк, 2010г.; Международной научной школе для молодежи «Методология и организация инновационной деятельности в сфере высоких технологий», г. Санкт-Петербург, 2010 г.; 7-й Международной молодежной научно-технической конференции студентов, аспирантов и ученых "Современные проблемы радиотехники и телекоммуникаций РТ-2011", г. Севастополь, 2011г; 65-й НТК студентов, аспирантов и молодых специалистов СПбГУТ г. Санкт-Петербург, 2011г. Получен патент на полезную модель № 93545 от 27.04.2010 «Система определения местоположения мобильных объектов».

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, библиографического списка, включающего 103 наименования, и приложений. Работа содержит 210 страниц текста, 93 рисунка и 32 таблицы.

Основные научные положения, выносимые на защиту

  1. Структура, алгоритм работы и процедуры функционирования сети мобильной связи и позиционирования.
  2. Методика построения пеленгационной сети с требуемыми параметрами точности и вероятности позиционирования АС в зоне действия сети.
  3. Рекомендации по повышению точности и вероятности позиционирования АС в зоне действия сети мобильной связи.

основное содержание работы

Во введении обоснована актуальность темы, определены цель диссертационной работы и решаемые в ней задачи, показана новизна и практическая ценность работы. Сформулированы научные положения, выносимые на защиту.

В первой главе приведена классификация и описание методов позиционирования АС в сетях мобильной связи стандартов GSM и UMTS. Показано, что существующие технологии позиционирования в сетях мобильной связи дают большую погрешность позиционирования АС либо требуют значительных затрат на их реализацию. В связи с этим большинство операторов мобильной связи на практике используют самый простой и дешевый метод позиционирования, основанный на определении идентификатора соты (Cell-ID), в котором находится АС. Данный метод позволяет определить местоположение АС с точностью, соизмеримой с размером соты, в которой находится искомая АС. Данная точность позиционирования не является достаточной для оказания пользователям сетей мобильной связи навигационных услуг, помощи при авариях, обеспечения их безопасности, а также для использования в СОРМ.

В заключение главы сформулированы задачи диссертационного исследования.

Во второй главе поставлена задача разработки структуры сети, которая включает в себя два сегмента: сеть мобильной радиосвязи и пеленгационную сеть. Структура сети мобильной связи и позиционирования приведена на рис. 1. Измерительные пункты пеленгационной сети располагаются в позиционных районах базовых станций (БС) и имеют в своем составе приемники GSM-1800 и антенные устройства, представляющие собой приемные фазированные антенные решетки (ФАР) с электронным управлением. Управление и обработка результатов работы пеленгационной сети производится в специальном пульте управления, который взаимодействует с контроллерами и системой коммутации сети мобильной связи. Задача позиционирования решается в несколько этапов: 1-й этап – позиционирование АС методами, реализованными в действующих сетях мобильной связи. На дальнейших этапах происходит уточнение местоположения АС средствами пеленгационной сети.

 Общая структурная схема сети-0

Рис.1. Общая структурная схема сети мобильной связи и позиционирования

В общем виде алгоритм совместного функционирования сети мобильной связи и пеленгации при решении задач позиционирования АС приведен на рис. 2. Схема передачи команд между элементами сети мобильной связи и позиционирования представлена на рис. 3.

 Алгоритм работы сети мобильной-1

Рис. 2. Алгоритм работы сети мобильной связи и позиционирования в режиме пеленгации

 Сигнальный обмен между элементами-2

Рис. 3. Сигнальный обмен между элементами сети в режиме пеленгации

Частные алгоритмы работы и процедуры функционирования сети мобильной связи и позиционирования включают следующие этапы:

Этап 1. Процедура определения сектора сети мобильной связи, в котором находится абонентская станция.

Этап 2. Процедура определения списка измерительных пунктов, пеленгующих искомую абонентскую станцию. На данном этапе после поступления в пульт управления информации о Cell-ID, в котором находится АС, происходит сопоставление «Cell-ID – ИП». Пульт управления содержит базу данных соответствия «Cell-ID – ИП, которые обслуживают данный Cell-ID». Информация о зоне нахождения АС поступает с пульта управления через контроллер базовых станций на соответствующие ИП для позиционирования АС с более высокой точностью.

Этап 3. Алгоритм перехода АС в режим работы в стандарте GSM-1800. Поскольку большинство GSM-телефонов, используемых в России, поддерживают протоколы GSM-900 и GSM-1800 и почти все UMTS-телефоны могут работать в сетях GSM, то на третьем этапе предлагается на короткий промежуток времени осуществить перевод АС в сеть стандарта GSM-1800, в течение которого будет произведено позиционирование искомой АС. Использование данного алгоритма способствует унификации оборудования в составе ИП и, как следствие, уменьшению его конструктивной сложности и стоимости. Помимо этого, ФАР, работающие в диапазоне частот 1800-1900 МГц, обладают, по сравнению с ФАР 900-го диапазона, меньшими конструктивными размерами, более узкой диаграммой направленности и большим коэффициентом усиления. Также необходимо отметить, что принудительный перевод АС из стандарта UMTS в стандарт GSM-1800 на время пеленгования является перспективным решением в плане повышения электромагнитной доступности АС средствами пеленгационной сети, поскольку стандарт связи GSM-1800 имеет большую дальность действия по сравнению с UMTS за счет меньших рабочих частот и большей мощности АС. Варианты процедур перехода в GSM-1800 в зависимости от режима и стандарта работы АС приведены в табл. 1.

Таблица 1

Режим работы Стандарт Активный Ожидания
Коммутация каналов Коммутация пакетов
GSM-900 Жесткий хэндовер Реселекция соты Реселекция соты
UMTS Межсетевой хэндовер Реселекция соты Реселекция соты




Этап 4. Алгоритм выхода абонентской станции на максимальную мощность передачи. В процессе позиционирования, когда АС приближается к БС, ее мощность уменьшается и возникает проблема электромагнитной доступности по восходящей линии от АС к ИП (так называемый эффект «ближний – дальний»), что в свою очередь существенно уменьшает точность позиционирования. В качестве метода устранения этого негативного явления предлагается использовать алгоритм принудительного вывода на максимальную мощность передатчика АС на короткий промежуток времени, во время которого будет осуществляться позиционирование АС за счет средств пеленгационной сети. Процедура выхода АС в режим максимальной мощности зависит от режима, в котором работает в момент позиционирования АС. Соответствие режима работы АС и процедуры выхода АС в режим максимальной мощности представлено в табл. 2.

Этап 5. Процедура позиционирования абонентской станции средствами пеленгационной сети. Измеряемыми параметрами являются углы направления прихода излучения АС относительно линии (базы), соединяющей два ИП сети.

Таблица 2

Режим работы АС Способ перевода АС в режим максимальной мощности
Активный 1) Отправка контроллером БС управляющего сообщения MS_TXPWR_MAX_CCH = PMAX. В результате на 1 следующий кадр передатчик АС включится на максимальную мощность.
2) Кратковременное повышение порога pcLowerThresholdsLevUL для выполнения неравенства AV_RXLEV_UL_PC<MS_TXPWR-MSTxPwrMax+pcLowerThresholdsLevUL, в результате чего выполняется экстренный режим повышения мощности до максимального значения
Ожидания Выполнение процедуры пейджинга АС. При обращении к сети на PRACH или RACH и до получения первых указаний на управление мощностью АС использует максимальную выходную мощность.


Pages:   || 2 | 3 |
 

Похожие работы:







 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.