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In the CDMA cellular networking system, power control is a very important issue because it is an interference limited system. In order to reduce the near-far problem and improve the battery life of mobile station, the transmit power of mobile stations must be controlled to limit interference. In this paper, we study the effect of power control on system performance. Different power control rates may have influence on the performance. Meanwhile, we take the consideration of different call admission control algorithm. By introducing soft handoff waiting queue and guard channel into the soft handoff algorithm, we compare the power control influence on a base case (which is similar to IS95 algorithm, but with perfect power control) and proposed call admission control algorithm. The simulation shows that increasing power control rate and combination of power control and soft handoff prioritization can greatly reduce the blocking rates and refuse rates of new/soft handoff calls, thus the system performance is improved.

[pt] Esta tese apresenta novos algoritmos para controle de admissão de usuários em redes móveis celulares. É utilizada a técnica de reserva de recursos, também conhecida por uso de canais de guarda, para atingir os graus de qualidade de serviço desejados para cada tipo de usuário. São propostos algoritmos dinâmicos, capazes de se adaptar ao perfil de tráfego presente na rede e que possuem diferentes filosofias de projeto. Inicialmente, foi considerado o caso de uma classe que resulta em dois tipos de usuários: chamadas novas e chamadas em handoff. Os algoritmos propostos são testados em condições de tráfego representadas por diversas distribuições para o tempo de permanência do usuário na célula. Foi desenvolvido um novo simulador em linguagem C que é capaz de verificar o desempenho dos algoritmos propostos. Resultados analíticos para desempenho dos algoritmos de uma classe e um número fixo de recursos reservados são apresentados empregando uma modelagem por Cadeia de Markov. Foi desenvolvido um método que permite calcular a intensidade de tráfego máxima a qual o sistema pode ser submetido, e a quantidade de recursos a ser reservada assumindo que o objetivo é maximizar a utilização do sistema atendendo os valores de qualidade de serviço estabelecidos, no caso de tempo de retenção do recurso de rádio modelado por uma chamada com distribuição exponencial. Foi proposto um algoritmo simples, dinâmico e distribuído, baseado em medidas em tempo real, cuja meta é acompanhar a curva ótima de número de recursos reservados. Posteriormente, os resultados analíticos empregando Cadeia de Markov são generalizados para M classes. Alguns dos algoritmos definidos para o caso de uma classe são estendidos para o caso de duas classes e seu desempenho é avaliado, utilizando o simulador desenvolvido neste trabalho. O método para calcular a intensidade máxima de recursos que o sistema comporta, sem violar os requisitos de qualidade de serviço, é estendido para o caso de duas classes. Finalmente, são definidos parâmetros que permitem comparar o desempenho dos algoritmos com 2M classes, considerando uma distribuição genérica para o tempo de permanência do usuário na célula. / [en] This thesis presents new algorithms for Channel Admission Control in wireless communications systems. We investigate techniques based in resource reservation, also known as guard channel, to achieve the quality of service desired for each class of users. We propose dynamic schemes based in the cell traffic. Each algorithm has a different goal, some try to minimize the probability of handoff fail, others try to maximize the traffic intensity when the limit imposed by QoS is being approached. First, we considered one class (M = 1) divided in two classes: new users and handoff users. In order to test the new schemes we developed a simulator in C that uses different distributions for the dwell-time. During the simulation, the measures of channel solicitations and the result of their allocation are used to decide whether new calls will be admitted. We also obtained analytic results using a Markov Chain model. We developed a method to calculate the maximum traffic intensity that the system supports without violating the established quality of service constraints, assuming one class of users and the dwell-time modelled by a exponential distribution. This method allows to identify the maximum traffic intensity supported by the system and also the exact number of resources to be reserved for each value of traffic intensity. We proposed a new, dynamic and distributed algorithm based on real time measures which targets to follow the optimum number of reserved curve obtained from our procedure. We generalized the analytic results using M-dimensional Markov Chains to 2M classes of users. Some of the algorithms defined to two classes (M = 1) were extended to the case of four classes (M = 2) and their performances are evaluated using the simulator developed in this work. The method to evaluate the maximum intensity of traffic within the limits of QoS is also extended to the case of four classes. Finally we define new parameters that allow the performance comparison among 2M class algorithms, considering any dwell- time distribution.

[pt] Os esquemas de alocação fixa de canais - FCA - conferem aos Sistemas de Comunicação Móveis Celulares estabilidade com o custo da necessidade de um pré-planejamento de freqüências, trazendo como conseqüência a baixa tolerância à variabilidade de tráfego. Algoritmos de alocação dinâmica de canais - DCA - tem sido propostos por diversos autores com o intuito de minimizar estes problemas, permitindo ao sistema flexibilidade no momento da escolha do canal candidato para servir a uma ligação. Esquemas de alocação híbrida de canais - HCA, combinam as técnicas de alocação fixa com alocação dinâmica de canais, conferindo ao mesmo tempo estabilidade e flexibilidade ao sistema.Este trabalho compara os algoritmos FCA, DCA e HCA sobre um mesmo cenário de simulação, permitindo analisar o desempenho dos mesmos. O esquema FCA utilizado é o mais simples, onde o primeiro canal com o nível aceitável de relação sinal interferência é escolhido para ser alocado. O esquema DCA utiliza a técnica de Segregação de Canais - CS, permitindo ao sistema maior flexibilidade no momento da escolha do canal candidato, devido a não existência do pré-planejamento de freqüências. O terceiro algoritmo, HCA, combina os dois esquemas anteriores. Ao final, será analisado o impacto de se priorizar o procedimento de handoff utilizando-se a técnica conhecida como Canais de Guarda. / [en] Fixed channel assignment -FCA- brings to the Cellular Communication Systems stability at the cost of the use of frequency planning, leading to low tolerance to traffic variability. Dynamic channel assignment -DCA- algorithms have been proposed by several authors in order to minimize these problems,incorporating flexibility to the system with respect to channel selection. Hybrid channel assignment - HCA- combines the techniques of fixed and dynamic channel assignment, giving to the system stability and flexibility at the same time. This work compares the FCA, DCA and HCA algorithms on the same simulation scenario, allowing a complete analysis of these approaches. The FCA used is the simplest. In this algorithm, the first channel with an acceptable level of signal to interference ratio is chosen to be allocated. The DCA uses the technique of Channel Segregation -CS-, a distributed self-learning algorithm that is shown to yield very good performance. The third algorithm,HCA, combine the two previous techniques. At the end, the impact of prioritizing the procedure of handoff will be analyzed, using the technique known as Guard Channel.