An Uplink Power Control Routine for Quality-Of-Service Equalization in Wireless Data Transfer Networks Constrained to Equidistant Power Levels
| dc.contributor.author | Romanuke, V. V. | |
| dc.date.accessioned | 2021-03-05T10:13:32Z | |
| dc.date.available | 2021-03-05T10:13:32Z | |
| dc.date.issued | 2019 | |
| dc.description.abstracten | Background. Power control is a process of adjusting transmitter power output in a communication system to achieve satisfactory performance within the system. In wireless data transfer networks, this process refers to uplink connection, when information about the transmitter power output is sent to the base station, whereupon the power is adjusted in accordance with one or more transmit power control commands received in the downlink. The uplink power control is intended to ensure quality of service declared by the system provider including maintaining a sufficient signal-to-noise ratio and link data rate, reducing interference, overloading, and preserving the battery life. Objective. Whereas the sum of power levels is constrained to the grand total of the powers transmitted in the uplink off all the transmitters, the quality-of-service equalization is a fundamental task. Henceforward, for a set of equidistant power levels, the goal is to achieve the quality-of-service equalization by non-decreasing powers when moving away from the base station with using the distances from the mobiles to the base station. Inasmuch as the uplink power grand total is “allowed”, the sum of all the powers should be as much as closer to the grand total. Methods. Principally, ratios of distances to the base station are calculated using an initial value of the path loss exponent. Then the case of the overloaded network is checked out. After that, the base station power responses are calculated using the ratios and the principle of the equal quality of service, wherein the received uplink power should be closely the same for all the users by every uplink transmission. If the farthest/closest transmitters’ powers are out of the power range, they are set down/up to the proper maximum/minimum. The path loss exponent is decreased if the proper maximum is re-violated. Finally, the base station power responses are rounded to values within a set of power levels. Results. The suggested algorithm deals with powers in watts fitting wireless data transfer networks working in shallow areas (like Wi-Fi, Bluetooth, etc.), for which the number of power levels is relatively great and the range of active uplink transmission powers is relatively narrow. The routine which implements the algorithm still can be optimized depending on the programming environment and paradigm. For instance, C++ and Python will fit for speeding up the performance. Nevertheless, the routine would not sustain the UMTS update frequency, unless a network works with a few tens of users. Conclusions. The uplink power control routine stated with the six algorithmic items effectively equalizes quality of service in shallow wireless data transfer networks, where user uplink powers are constrained to equidistant power levels in watts. It is not a one-step but a multi-step process during which four types of conditions are successively tried to get satisfied. Eventually, the factual sum of all the powers transmitted in the uplink may become “harmlessly” less than the grand total. | uk |
| dc.description.abstractru | Проблематика. Контроль мощности является процессом регулирования выходной мощности передатчика в системе связи для достижения удовлетворительной производительности в этой системе. В беспроводных сетях передачи данных этот процесс относится к восходящей линии связи, когда информация о выходной мощности передатчика направляется на базовую станцию, после чего мощность регулируется в соответствии с одной или более командами управления мощностью передачи, принимаемыми в нисходящей линии связи. Управление мощностью восходящей линии связи предназначено для обеспечения качества обслуживания, заявленного системным провайдером, включая поддержание достаточного от ношения сигнал/шум и скорость передачи данных в соединении, уменьшение интерференции, перегрузку и сохранение срока службы батареи. Цель исследования. В то время как сумма уровней мощности ограничена общей суммой мощностей, передаваемых в восходящей линии связи от всех передатчиков, выравнивание качества обслуживания является фундаментальным заданием. Поэтому, имея набор равноудаленных уровней мощности, целью является достижение выравнивания качества сервиса при неубывающих мощностях при удалении от базовой станции с использованием расстояний мобильных узлов до базовой станции. Поскольку некая общая сумма мощности восходящей линии “разрешена”, сумма всех мощностей должна быть максимально приближенной к этой общей сумме. Методика реализации. Соотношения расстояний до базовой станции вычисляются с использованием исходного значения показателя потерь на трассе. Затем проверяется случай перегруженной сети. После этого мощности-отклики базовой станции вычисляются с использованием этих соотношений и принципа равного качества обслуживания, причем принимаемая мощность восходящей линии связи должна быть практически одинаковой для всех пользователей в каждой передаче по восходящей линии. Если мощности самых удаленных/ближайших передатчиков находятся вне диапазона мощности, они устанавливаются вниз/вверх к соответствующему максимуму/минимуму. Показатель потерь на трассе уменьшается, если соответствующий максимум повторно нарушается. Наконец, мощности-отклики базовой станции округляются до значений в пределах некоторого набора уровней мощности. Результаты исследования. Предложенный алгоритм относится к мощностям в ваттах, что подходит беспроводным сетям передачи данных, работающим в небольших районах (например, Wi-Fi, Bluetooth и т.д.), для которых количество уровней мощности является относительно большим, а диапазон активных мощностей передачи по восходящей линии является относительно узким. Программа, реализующая алгоритм, все еще может быть оптимизирована в зависимости от среды программирования и парадигмы. Например, C++ и Python позволят ускорить работу. Тем не менее эта программа не поддержит частоту обновления в UMTS, если только сеть не работает с лишь несколькими десятками пользователей. Выводы. Программа контроля мощности восходящей линии связи, изложенная в шести алгоритмических элементах, эффективно выравнивает качество обслуживания в мелких беспроводных сетях передачи данных, где мощности восходящей линии связи ограничены равноудаленными уровнями мощности в ваттах. Эта программа является не одношаговым, а многошаговым процессом, во время которого последовательно пытаются удовлетворить четырем типам условий. В конце концов фактическая сумма всех мощностей, передаваемых в восходящей линии, может стать “безвредно” меньшей, чем указанная общая сумма. | uk |
| dc.description.abstractuk | Проблематика. Контроль потужності є процесом регулювання вихідної потужності передавача в системі зв’язку для досягнення задовільної продуктивності в цій системі. У безпроводових мережах передачі даних цей процес відноситься до висхідної лінії зв’язку, коли інформація про вихідну потужність передавача надсилається на базову станцію, після чого потужність регулюється відповідно до однієї або більше команд керування потужністю передачі, що приймаються у низхідній лінії зв’язку. Керування потужністю висхідної лінії зв’язку призначене для забезпечення якості обслуговування, заявленої системним провайдером, включаючи підтримку достатнього співвідношення сигнал/шум і швидкість передачі даних у з’єднанні, зменшення інтерференції, перевантаження і збереження строку служби батареї. Мета дослідження. У той час як сума рівнів потужності обмежена загальною сумою потужностей, що передаються у висхідній лінії зв’язку від усіх передавачів, вирівнювання якості обслуговування є фундаментальним завданням. Відтак, маючи набір рівновіддалених рівнів потужності, метою є досягнення вирівнювання якості сервісу за неспадних потужностей при віддаленні від базової станції з використанням відстаней мобільних вузлів до базової станції. Оскільки деяка загальна сума потужності висхідної лінії “дозволена”, сума всіх потужностей повинна бути максимально наближеною до цієї загальної суми. Методика реалізації. Співвідношення відстаней до базової станції обчислюються з використанням початкового значення показника втрат на трасі. Потім перевіряється випадок перевантаженої мережі. Після цього потужності-відповіді базової станції обчислюються з використанням цих співвідношень і принципу рівної якості обслуговування, причому прийнята потужність висхідної лінії зв’язку повинна бути практично однаковою для всіх користувачів у кожній передачі по висхідній лінії. Якщо потужності найвіддаленіших/найближчих передавачів знаходяться поза діапазоном потужності, вони встановлюються донизу/доверху до відповідного максимуму/мінімуму. Показник втрат на трасі зменшується, якщо відповідний максимум повторно порушується. Нарешті, потужності-відповіді базової станції округлюються до значень у межах деякого набору рівнів потужності. Результати дослідження. Запропонований алгоритм стосується потужностей у ватах, що підходить безпроводовим мережам передачі даних, які працюють у невеликих районах (наприклад, Wi-Fi, Bluetooth і т.д.), для яких кількість рівнів потужності є відносно великою, а діапазон активних потужностей передачі по висхідній лінії є відносно вузьким. Програма, що реалізує алгоритм, все ще може бу ти оптимізована залежно від середовища програмування та парадигми. Наприклад, C++ і Python дадуть можливість пришвидшити роботу. Проте ця програма не підтримає частоту оновлення в UMTS, якщо тільки мережа не працює з лише декількома десятками користувачів. Висновки. Програма контролю потужності висхідної лінії зв’язку, викладена у шести алгоритмічних елементах, ефективно вирівнює якість обслуговування в дрібних безпроводових мережах передачі даних, де потужності висхідної лінії зв’язку обмежені рівновіддаленими рівнями потужності у ватах. Ця програма є не однокроковим, а багатокроковим процесом, під час якого послідовно намагаються задовольнити чотири типи умов. Зрештою, фактична сума всіх потужностей, переданих у висхідній лінії, може стати “нешкідливо” меншою, ні ж зазначена загальна сума. | uk |
| dc.format.pagerange | Pp. 46-56 | uk |
| dc.identifier.citation | Romanuke, V. V. An Uplink Power Control Routine for Quality-Of-Service Equalization in Wireless Data Transfer Networks Constrained to Equidistant Power Levels / V. V. Romanuke // Наукові вісті КПІ : міжнародний науково-технічний журнал. – 2019. – № 2(124). – С. 46–56. – Бібліогр.: 12 назв. | uk |
| dc.identifier.doi | https://doi.org/10.20535/kpi-sn.2019.2.160199 | |
| dc.identifier.uri | https://ela.kpi.ua/handle/123456789/39814 | |
| dc.language.iso | en | uk |
| dc.publisher | КПІ ім. Ігоря Сікорського | uk |
| dc.publisher.place | Київ | uk |
| dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/ | uk |
| dc.source | Наукові вісті КПІ : міжнародний науково-технічний журнал, 2019, № 2(124) | uk |
| dc.subject | wireless data transfer network | uk |
| dc.subject | equal quality of service | uk |
| dc.subject | uplink power control | uk |
| dc.subject | distances to the base station | uk |
| dc.subject | power levels | uk |
| dc.subject | path loss exponent | uk |
| dc.subject | dichotomization | uk |
| dc.subject | безпроводова мережа передачі даних | uk |
| dc.subject | рівна якість обслуговування | uk |
| dc.subject | контроль потужності висхідної лінії зв’язку | uk |
| dc.subject | відстані до базової станції | uk |
| dc.subject | рівні потужності | uk |
| dc.subject | показник втрат на трасі | uk |
| dc.subject | дихотомізація | uk |
| dc.subject | беспроводная сеть передачи данных | uk |
| dc.subject | равное качество обслуживания | uk |
| dc.subject | контроль мощности восходящей линии связи | uk |
| dc.subject | расстояния до базовой станции | uk |
| dc.subject | уровни мощности | uk |
| dc.subject | показатель потерь на трассе | uk |
| dc.subject | дихотомизация | uk |
| dc.subject.udc | 621.3.078:519.688 | uk |
| dc.title | An Uplink Power Control Routine for Quality-Of-Service Equalization in Wireless Data Transfer Networks Constrained to Equidistant Power Levels | uk |
| dc.title.alternative | Програма контролю потужності у висхідному напрямку для вирівнювання якості сервісу в безпроводових мережах передачі даних з обмеженням до рівновіддалених рівнів потужності | uk |
| dc.title.alternative | Программа контроля мощности в восходящем направлении для выравнивания качества сервиса в беспроводных сетях передачи данных с ограничением до равноудаленных уровней мощности | uk |
| dc.type | Article | uk |
Файли
Контейнер файлів
1 - 1 з 1
Вантажиться...
- Назва:
- NVKPI2019-2_05.pdf
- Розмір:
- 1.04 MB
- Формат:
- Adobe Portable Document Format
- Опис:
Ліцензійна угода
1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
- Назва:
- license.txt
- Розмір:
- 9.01 KB
- Формат:
- Item-specific license agreed upon to submission
- Опис: