2. 4.2 Thông tin kênh đầy đủ
3.2 Phân tập đa người dùng và mã xếp chồng
Lập lịch công bằng tỷ lệ là một phương pháp để có được sự công bằng giữa các người sử dụng không đối xứng trong hạn chế đa truy nhập trực giao (TDMA trong trường hợp của IS-856).
Nhưng chúng ta hiểu từ mục.. rằng đối với kênh AWGN, mã xếp chồng kết hợp với SIC có thể mang lại hiệu suất đáng kể tốt hơn so với đa truy cập trực giao
trong môi trường không đối xứng như vậy. Ta mong chờ sự tương tự trong kênh fading, và do đó sẽ là tự nhiên khi kết hợp lợi ích của mã xếp chồng với lập lịch phân tập đa người dùng.
Một cách phối hợp là chia những người sử dụng trong một tế bào thành hai lớp tùy thuộc vào họ đang ở gần các trạm cơ sở hay gần mép cell, để người dùng trong mỗi lớp có cường độ kênh thống kê khá giống nhau. Người được chọn sẽ là người có kênh hiện tại là mạnh nhất trong lớp riêng của họ đồng thời được dự kiến truyền qua mã xếp chồng (Hình 3.6 ). Người sử dụng gần các trạm cơ sở có thể giải mã tín hiệu riêng của mình sau khi trừ đi tín hiệu dành cho người sử dụng ở xa. Theo cách chọn người sử dụng mạnh nhất trong mỗi lớp, độ lợi phân tập đa người dùng giữa được.
Mặt khác, người sử dụng ở gần có một kênh rất mạnh và đầy đủ bậc tự do có sẵn (trái ngược với chỉ có một phần nhỏ trong đa truy nhập trực giao), và do đó chỉ cần được phân bổ một phần nhỏ công suất để có tốc độ rất tốt. Việc phân bổ một phần nhỏ năng lượng cho người sử dụng ở gần còn có hiệu ứng tốt là: sự hiện diện của người sử dụng này sẽ ảnh hưởng rất ít đến hoạt động của người dùng ở gần biên cell.
Do đó, sự công bằng có thể được duy trì bởi một phân bổ phù hợp công suất. Hiệu quả của phương pháp này trên lập lịch tỷ lệ công bằng TDMA đã được khẳng
định. Chiến lược này là trong thực tế đã tối ưu việc đạt được bất kỳ điểm trên biên của vùng dung năng kênh đường xuống.
Hình 3.6 Mã hóa chồng kết hợp lập lịch với nhiều người dùng
Hệ số phân tập đa người dùng trong thực tiễn
Chúng ta có thể sử dụng thuật toán công bằng tỷ lệ để có được chi tiết một số vấn đề tham gia trong việc thực hiện độ lợi phân tập đa người dùng trong thực tế. Xem xét đồ thị trong hình , cho thấy thông lượng tổng được mô phỏng của 1.25 MHz IS- 856 đường xuống với thuật toán lập lịch công bằng tỷ lệ trong ba môi trường:
- Cố định: Người dùng có cố định, nhưng có những chuyển động của các đối tượng xung quanh họ (2 Hz Ricean, k: = Edirect /Especular = 5). Edirect là năng lượng trong đường trực tiếp không đổi, trong khi Especular đề cập đến năng lượng phản chiếu hoặc thành phần thời gian thay đổi được giả định là phân bố Rayleigh. Phổ Doppler của thành phần này theo mô hình Clarke với trải Doppler 2 Hz.
- Tính di động thấp: người sử dụng di chuyển với tốc độ đi bộ (3 km / giờ, Rayleigh).
- Tính di động cao: người dùng di chuyển 30 km / giờ, Rayleigh.
Hệ số kênh trung bình được giữ nguyên trong cả ba kịch bản để so sánh công bằng:
Tổng thông lượng tăng lên cùng với số lượng người dùng trong cả cố định và môi trường di động thấp, nhưng sự gia tăng là ấn tượng hơn trong trường hợp tính
Trong khi fading kênh trong cả hai trường hợp, dải động và các tốc độ thay đổi nhiều hơn ở môi trường di động so với cố định (Hình 3.7). Điều này có nghĩa rằng với độ trễ thời gian (tc = 1.67 s như ví dụ) các đỉnh của thăng giáng kênh có thể sẽ cao hơn trong môi trường di động, sẽ xác định hiệu suất của thuật toán lập lịch. Như vậy, sự phân tập đa người dùng vốn có bị hạn chế hơn trong môi trường cố định. Liệu có thể mong đợi một sự tăng thông lượng cao hơn trong môi trường có tính di động cao? Trong thực tế sự thật lại hoàn toàn ngược lại. Tổng thông lượng hầu như chỉ tăng với số lượng người sử dụng! Nó chỉ ra rằng tại tốc độ này, người nhận có vấn đề theo dõi và dự đoán thay đổi kênh, để các kênh dự báo là phiên bản thông thấp trơn của quá trình fading thực tế. Vì vậy, mặc dù thực tế kênh thăng giáng, thông tin cơ hội là không thể trừ khi kỹ thuật biết kênh này là thực sự tốt.
Trong phần tiếp theo, ta sẽ thảo luận về cách theo dõi các kênh có thể được cải thiện trong môi trường di động cao. Tại mục , sẽ thảo luận sơ đồ tạo nên phân tập đa người dùng trong môi trường cố định
Các lỗi dự đoán là do hai hiệu ứng: các lỗi đo kênh từ pilot và sự chậm trễ trong phản hồi các thông tin về các trạm cơ sở. Trong đường xuống, pilot được chia sẻ giữa nhiều người sử dụng và là mạnh, vì thế, lỗi đo lường khá nhỏ và lỗi dự báo chủ yếu là do sự chậm trễ thông tin phản hồi. Trong IS-856, sự chậm trễ này là khoảng hai khe thời gian, tức là, 3.33 ms. Với tốc độ xe là 30 km / h và tần số sóng mang là 1.09 GHz, thời gian liên kết là khoảng 2.5 ms; thời gian liên kết kênh có thể so sánh với sự chậm trễ này và điều này làm cho dự đoán khó khăn.
Một cách để giảm trễ phản hồi là thu nhỏ kích thước của khe thời gian lập lịch. Tuy nhiên, điều này làm tăng tần suất yêu cầu thông tin phản hồi trong các đường lên và do đó, làm tăng chi phí hệ thống. Có nhiều cách khác để giảm sự chậm trễ phản hồi này.
Trong hệ thống hiện tại, mỗi người sử dụng phải phản hồi tốc độ yêu cầu của mình, nhưng trong thực tế chỉ có người sử dụng có kênh đang ở gần mức cao nhất có cơ hội nhận được kế hoạch. Do đó, thay cho việc người dùng liên tục phản hồi tốc độ yêu cầu thì chỉ khi tỷ số tốc độ hiện tại với thông lượng trung bình, , vượt quá ngưỡng γ. nào đó, ngưỡng này có thể được lựa chọn là trao đổi (trade off) giữa lượng trung bình của các thông tin phản hồi người dùng gửi với xác suất mà không ai trong số những người sử dụng gửi bất kỳ thông tin phản hồi trong một khe thời gian đã cho (do đó lãng phí slot).
Trong IS-856, lập lịch phân tập đa người dùng được thực hiện trong đường xuống, nhưng các khái niệm tương tự có thể được áp dụng cho đường lên. Tuy nhiên, các vấn đề về lỗi dự báo và thông tin phản hồi là khác. Trong các đường lên, trạm gốc sẽ đo các kênh truyền của người sử dụng, và do đó, một pilot riêng biệt sẽ là cần thiết cho mỗi người dùng. Đường xuống chỉ có một pilot duy nhất và sự suy hao giữa các người dùng được sử dụng để tính độ mạnh của pilot. Tuy nhiên, trong phần đường lên phần công suất chia sẻ cho các pilot thường nhỏ. Do đó, người ta cho rằng các lỗi đo lường sẽ đóng một vai trò lớn hơn trong cácđường lên. Hơn nữa,
kế hoạch, do đó gây ra một số giao thoa đến những người dùng khác. Nhưng mặt khác, trạm gốc chỉ cần phát quảng bá người dùng nào được lên kế hoạch tại khe thời gian, nên lượng thông tin phản hồi là lại ít hơn so với đường xuống (trừ khi sơ đồ chọn lọc phản hồi được thực hiện).